能源危机和新型能源开发

教学目的：

1、使学生认识当今全球性的能源危机和新型能源开发的重要性。

2、使学生的情操得到陶冶，使学生的视野更广阔。

教学过程：

[课前准备]

查阅资料，收集能源危机带来的危害和开发新能源的迫切性。

[导入]

随着我国经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，我国年人均能源消费量将逐年增加。石油、天然气、煤炭等化石能源危机将继续加剧。经济系统所需的能量可以来自核能、地热能等，并非全部以太阳能为其最终能量来源。化石燃料是现代社会最主要的能源。

一、全球性能源危机和开发新能源的迫切性：

世界自然基金会和联合国环境规划署联合发表的《2000年地球生态报告》显示，如果人类继续按照目前的速度消耗地球资源，那么，地球上所有的自然资源将会在2075年前耗尽。

以我国为例。近年来，从石油、煤炭价格大幅上扬到大半个中国拉闸限电，能源已经成为制约中国腾飞的限制因素。中国未来20 年将面临更加严峻的能源危机。煤炭是我国当前最重要的能源，约占我国能源消费总量的70%以上。根据国土资源部矿产资源储量司2004年6月发布的统计报告，截至到2002年年底，中国探明煤炭储量1886亿吨，按全国年产19亿吨煤炭计算，中国的煤炭资源仅可供开采不足100年。

从1993年开始，中国就已经从石油净出口国变成石油净进口国。我国2003年的原油进口量达到9000多万吨。随着我国对石油进口依赖的增大，“石油安全”逐渐成为石油企业和政府决策部门重点关注的问题。而国内石油储量仅可供开采到 2020 年。许志宏等人（2003）提出，21世纪我国亟需改变能源结构，向以天然气为主转化。据有关资料显示，我国的天然气资源仅可供开采到2040 年。

因此，必须发展可再生能源，开辟新的能源供应渠道以确保经济与社会的持续发展。

二、新型能源开发----太阳能,氢能和核能

1、太阳能---太阳是一颗炽热的恒星,辐射功率为3.8×1023KW,到达地球表面的辐射功率达8×1013KW,相当于目前地球上总发电功率的8万倍.太阳能是清洁的可再生能源.太阳能的直接利用大致有三种形式:

(1) 光电转换

利用太阳能电池可将太阳辐射能转换为电能。用半导体材料制成的光电池已进入实用阶级。我国1971年发射的第二颗人造卫星上已开始使用太阳能电池，高效砷化镓电池已在1990年发射的风云一号气象卫星上使用。较常用的是硅电池,转换效率可达13%-17%。

在宇宙空间的效率可更高。照射在沙漠上的太阳能十分丰富，如果利用照射在撒哈拉沙漠太阳能的1%，就可获得比现在全世界能耗大得多的能量。

(2) 光热转换

昆明几乎家家都用的太阳能热水器就是直接利用太阳的辐射能量的光—

热转换装置。在利用太阳能发电时，为克服夜间阴天无阳光的困难，采用\"熔盐储能\"的方式，在晴天时，把热能输入熔盐,使熔盐吸热熔化，把太阳能储存起来;当熔盐凝结时，贮存的热量释放出来,达到均衡供电。

(3) 光化学转换

光化学电池是利用光照引起化学反应,使电解液内形成电流而供电的电池。利用太阳能分解水制氢也是较理想的方法，因为氢是一种无污染的高效能源。另外植物的光合作用对太阳能的利用率极高,采用仿生技术,模拟光合作用一直是科学家追求的目标,一旦对光合作用的模拟成功，就可使人造粮食，人造燃料获成功。人们还设想,建立\"宇宙太阳能站\"收集阳光。宇宙太阳能站，按一定轨道运转，太阳能通过光电池转换为电能，用微波发生器把电能转换为微波，以集束的形式把微波发回地面接收站，地面再将微波转为电能。

2、氢能

氢作为燃料电池的燃料可以用来发电。开发利用氢能会碰到两个难题：一是要寻找一种廉价易行的氢的制备工艺；二是要解决氢气的储存问题，最理想的办法是利用太阳热分解制氢。

3、核能的和平利用

核能俗称原子能,是指原子核在裂变或聚变时放出的结合能。

核能利用的安全性。提起核能,人们会想到原子弹,氢弹,担心是否安全,前苏联切尔诺贝利核电站的放射性泄漏事故更增加了对安全利用核能的担忧。事实上,核电站的运行是有安全保障的。以我国的秦山核电站为例,秦山核电站是压水堆式的,用高压含硼水作为慢化剂和冷却剂,高压水通过堆芯加热后仍是高压水,通过蒸汽发生器交换热量,产生蒸汽用来发电。所使用的核燃烧是低浓度的二氧化铀(浓度为2.4%-3%)。这是国际上应用最广泛,安全性最好的一种堆型。核电的优势：①核电成本低。②环境污染小。但核废料处理是一难题。③运行安全。