清洁能源的定义与类型-《中国建造概论》

清洁能源，即绿色能源，是指不排放污染物、能够直接用于生产生活的能源，它包括核能和“可再生能源”。清洁能源的准确定义应是：对能源清洁、高效、系统化应用的技术体系。含义有三点：第一，清洁能源不是对能源的简单分类，而是指能源利用的技术体系；第二，清洁能源在强调清洁性的同时也强调经济性；第三，清洁能源的清洁性指的是符合一定的排放标准。

清洁能源包括太阳能、生物质能、风能、地热能、海洋能、水能等。随着常规能源的有限性以及环境问题的日益突出，以环保和可再生为特质的清洁能源越来越得到各国的重视。

在中国可以形成产业的清洁能源主要包括水能（主要指水电站）、风能、生物质能、太阳能、地热能等，是可循环利用的清洁能源。清洁能源产业的发展既是整个能源供应系统的有效补充手段，也是环境治理和生态保护的重要举措，是满足人类社会可持续发展需要的最终能源选择。

（1）太阳能

太阳能一般指太阳光的辐射能量。太阳能的主要利用形式有太阳能的光热转换、光电转换以及光化学转换三种。广义上的太阳能是地球上许多能量的来源，如风能、化学能、水的势能等都是由太阳能产生或转化成的能量形式。利用太阳能的方法主要有太阳能电池，通过光电转换将太阳光中的能量转化为电能；太阳能热水器，利用太阳光的热量加热水等。太阳能清洁环保，无任何污染，利用价值高，太阳能更没有能源短缺这一说法，种种优点决定了其在能源更替中不可取代的地位。

（2）核能

核能是通过核反应从原子核释放的能量，符合阿尔伯特·爱因斯坦的方程E=mc2，其中E 为能量，m 为质量，c 为光速常量。核能的释放主要有3 种形式：①核裂变能②核聚变能③核衰变。

核能威力巨大。1kg 铀原子核全部裂变释放出来的能量，约等于2700t 标准煤燃烧时所放出的化学能。一座发电量为100 万kW 的核电站，每年只需25～30t 低浓度铀核燃料，运送这些核燃料只需10 辆卡车；而相同功率的煤电站，每年则需要300 多万t 原煤，运输这些煤炭，需要1000 列火车。核聚变反应释放的能量则更为巨大。据测算，1kg 煤只能使1 列火车开动8m；1kg 裂变原料可使1 列火车行驶4 万km；而1kg 聚变原料可以使1 列火车行驶40 万km，相当于地球到月球的距离。

地球上蕴藏着数量可观的铀、钍等裂变资源，如果把它们的裂变能充分利用，可以满足人类上千年的能源需求。在大海里，还蕴藏着不少于20 万亿吨核聚变资源——氢的同位素氘。如果可控核聚变在21 世纪前期变为现实，这些氘的聚变能将可顶几万亿亿吨煤，能满足人类百亿年的能源需求。更可贵的是核聚变反应中几乎不存在放射性污染。聚变能称得上是未来的理想能源。因此，人类已把解决资源问题的希望寄托在核能这个能源世界里未来的“巨人”身上了。

（3）海洋能

海洋能是指蕴藏于海水中的各种可再生能源，包括潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能、海水盐度差能等。这些能源都具有可再生性和不污染环境等优点，是一项亟待开发利用的、具有战略意义的清洁能源。海洋能的特点如下所述。

①海洋能在海洋总水体中的蕴藏量巨大，而单位体积、单位面积、单位长度所拥有的能量较小。

②海洋能具有可再生性。

③海洋能有较稳定与不稳定能源之分。

④海洋能属于清洁能源。

（4）风能(www.xing528.com)

风能是太阳辐射下流动所形成的。风能与其他能源相比，具有明显的优势，它蕴藏量大，是水能的10 倍，分布广泛，永不枯竭，对交通不便、远离主干电网的岛屿及边远地区尤为重要。风能最常见的利用形式为风力发电。风力发电有两种思路，即水平轴风机和垂直轴风机。水平轴风机应用广泛，为风力发电的主流机型。

（5）生物质能

生物质能来源于生物质，也是太阳能以化学能形式储存于生物中的一种能量形式，它直接或间接地来源于植物的光合作用。生物质能是贮存的太阳能，更是一种唯一可再生的碳源，可转化成常规的固态、液态或气态燃料。地球上的生物质能资源较为丰富，而且是一种无害的能源。地球每年经光合作用产生的物质有1730 亿t，其中蕴含的能量相当于全世界能源消耗总量的10～20 倍，但利用率不到3%。生物质能（又名生物能源）是利用有机物质（例如植物等）作为燃料，通过气体收集、气化（固体变为气体）、燃烧和消化作用（只限湿润废物）等技术产生能源。只要适当地执行，生物质能也是一种宝贵的可再生能源，但要看生物质能燃料是如何产生出来。当前主要是以甜高粱、木薯等为原料进行生物质能的生产，现在正在尝试用玉米、小麦、食糖等食物来制造汽油等能源以满足日益增长的能源需求。

（6）地热能

地热能是由地壳抽取的天然热能，这种能量来自地球内部的熔岩，并以热力形式存在，是引致火山爆发及地震的能量。

地球内部的温度高达7000 ℃，而在80～100 英里的深度处，温度会降至650～1200℃。透过地下水的流动和熔岩涌至离地面1～5km 的地壳，热力得以被转送至较接近地面的地方。高温的熔岩将附近的地下水加热，这些加热了的水最终会渗出地面。

随着环保意识增强、能源日趋紧缺，地热资源的开发利用受到重视。运用地热能最简单和最合乎成本效益的方法，就是直接取用这些热源，并抽取其能量。

（7）氢能

氢在地球上主要以化合态的形式出现，是宇宙中分布最广泛的物质，它构成了宇宙质量的75%，是二次能源。氢能在21 世纪有可能成为世界能源舞台上一种举足轻重的能源，氢的制取、储存、运输、应用技术也将成为21 世纪备受关注的焦点。氢具有燃烧热值高的特点，其燃烧值是汽油的3 倍，酒精的3.9 倍，焦炭的4.5 倍。氢燃烧的产物是水，是世界上最干净的能源。

（8）海洋渗透能

如果有两种盐溶液，一种溶液中盐的浓度高，一种溶液中盐的浓度低，那么把两种溶液放在一起并用一种渗透膜隔离后，会产生渗透压，水会从浓度低的溶液流向浓度高的溶液。江河里流动的是淡水，而海洋中存在的是咸水，两者也存在一定的浓度差。在江河的入海口，淡水的水压比海水的水压高，如果在入海口放置一个涡轮发电机，淡水和海水之间的渗透压就可以推动涡轮机来发电。

海洋渗透能是一种十分环保的绿色能源，它既不产生垃圾，也没有二氧化碳的排放，更不依赖天气的状况，可以说是取之不尽，用之不竭的。而在盐分浓度更大的水域里，渗透发电厂的发电效能会更好，比如地中海、死海、中国盐城市的大盐湖、美国的大盐湖等。当然，发电厂附近必须有淡水的供给。据挪威能源集团的负责人巴德·米克尔森估计，利用海洋渗透能发电，全球范围内年度发电量可以达到16000 亿kW·h。

（9）水能

水能是一种可再生能源，是清洁能源，是指水体的动能、势能和压力能等能量资源。广义的水能资源包括河流水能、潮汐水能、波浪能、海流能等；狭义的水能资源是指河流的水能资源。水能是常规能源，一次能源。水不仅可以直接被人类利用，它还是能量的载体。太阳能驱动地球上的水循环，使之持续进行。地表水的流动是重要的一环，在落差大、流量大的地区，水能资源丰富。随着矿物燃料的日渐减少，水能是非常重要且应用前景广阔的替代资源。世界上水力发电还处于起步阶段。河流、潮汐、波浪以及涌浪等水运动均可以用来发电。