正文 第2章 人類至寶——能源(2)(1 / 3)

第三節水中力量——水能

1.綠色之能——水能

從遙遠的太空中俯瞰地球,我們的家園是一顆藍色的星球。在這個星球上,表麵卻覆蓋著7/10的水。水為我們的生活帶來了不勝枚舉的好處,但是行色匆匆的人們很少注意到:其實水也是一種取之不盡,用之不竭的綠色能源。

水能是一種可再生能源,屬於清潔能源。水在流動的過程中能產生動能,因此被人們加以利用就變為了能源。

什麼是水能?水能就是指水體的動能、勢能和壓力能等能量資源。

廣義的水能資源包括的範圍很廣,滔滔的河流、大海潮起潮落、驚濤拍岸、滄海橫流,這些都能找到水能的身影;狹義的水能資源是是指滾滾向前的河流的水能資源。

水能和煤、石油、天然氣都是常規能源,屬於一次能源。

水不僅可以直接被人類用來洗衣、做飯和飲用,它還是能量的載體。太陽能驅動地球上水循環,使它持續地從海上蒸發,變成水蒸氣,然後流動到陸地上空,遇冷凝結成雨,降落到地麵上,彙入小溪,流到江河,歸入大海。地表水的流動是重要的一環,在落差大、流量大的地區,這些水就蘊涵著豐富的水能資源。

隨著礦物燃料的日益減少,水能是一種非常重要且前景廣闊的替代資源。就目前而言,世界上的水能源利用主要是用來發電,而且水力發電在全世界正處於快速上升的發展階段,尤其在非洲大陸遍地開花。

河流、潮汐、波浪以及湧浪等水運動均可以用來開發水能。水力發電就是運用水的勢能和動能轉換成電能來發電的方式。以水力發電的工廠稱為水力發電廠,簡稱水電廠,又稱水電站。

在水能變為電能的過程中,水從高處流向低處,產生落差;落差越大,水的勢能也越大。水的落差在重力作用下流動,隨之水的勢能也就相應轉化為動能。水從河流或水庫等高位處向低位處流動,水的壓力或者流速衝擊水輪機,使水輪機高速旋轉,從而將水的動能轉化為水輪機的機械能;然後再由水輪機帶動發電機旋轉,切割磁感線,把水輪機的機械能轉化為電能,產生交流電。

2.左右逢源——我國水能資源的特點

我國河流湖泊縱橫,水能資源非常豐富,水能利用率在全國資源中占有很大比重。這種得天獨厚的自然條件,造就和形成了我國的水能資源具有自己鮮明的個性和獨有特點。

(1)我國擁有世界第一的水能資源儲蓄量,但隻開發利用了其中的1/4。

(2)我國水能資源西部多,東部少,相對集中在西南地區,而經濟發達、能源需求大的東部地區水力資源極少。

(3)大多數河流年內、年際流分布不均,汛期和枯水期差距大。

(4)水能資源主要集中於大江大河,有利於集中開發和往外運送。

最新綜合評估顯示,我國水能資源理論蘊藏量近7億千瓦,占常規能源資源量的40%。其中,經濟可開發容量近4億千瓦,年發電量約1.7億千瓦,是世界上水能資源總量最多的國家。

第四節空中舞者——風能

1.自然之能——風能

在地球上,由於地麵各處受太陽輻照後,氣溫變化和空氣中水蒸氣的含量不同,因而引起各地氣壓的差異;在水平方向上,高壓地區的空氣向低壓地區流動,就形成了風。

什麼是風能呢?風能就是自然風產生的能量,也就是地球表麵大量空氣在水平方向流動所產生的動能。

風能資源決定因素有兩個:風能密度和可利用的風能年累積小時數。估計在地球吸收的太陽能中,有1%~3%轉化為風能,相當於地球上所有植物通過光合作用吸收太陽能轉化為化學能的50~100倍。在高空中就會發現風的能量有多大,那裏有時速超過160千米的強風。這些風的能量,最後因與地表及大氣間的摩擦力而以各種熱能的方式釋放。

2.樹大招風——風力分級

為了區分風的強弱程度,我們用風力等級來表示風的大小,而風力的等級,我們通過看地麵或海麵物體被風吹動之後是什麼情形,這樣就能知道風有幾級了。

一般而言,風力發電機組起動風速為2.5米/秒,臉上感覺有風且樹葉搖動情況下,就已開始運轉發電了,而當風速達28~34米/秒時,風機將會自動偵測停止運轉,以降低對受體本身的傷害。

風作為一次性能源,由於其資源豐富,偶然性巨大,有獨特的優點,值得人們去研究和加以有效利用。

(1)風能不汙染環境,它是清潔能源。

(2)風能設施日趨進步,成本低,在適當地點,風力發電成本已低於傳統的發電成本。