研究性学习课题——新能源

研究性学习课题：新能源的开发与利用

组长：崔海滨

课题组成员：尤认、吴博伟、李博伦、潘永涛、崔海滨、刘江林、邓昊。 指导老师：常江

一 课题背景：

人类利用能源的过程大致可分成两个阶段。第一阶段是十八世纪以前，在能源利用方面，主要以木材为主，煤、石油只占很小的一部分。第二阶段是从十八世纪瓦特发明蒸汽机到二十世纪八九十年代，在能源利用方面，主要以煤、石油、天然气等一些不可再生能源为主，这些能源推动了科学技术的进步，同时，也大大促进了人类文明发展的进程。但随着这些普通能源的使用，带来了严重的环境污染问题，如酸雨、臭氧层空洞、温室效应加剧等。这些问题正严重威胁着人类及其它生物的生存与发展，其次，现今普通能源的储量已经不多，如原油只够用41年、天然气只够用63年、煤只够用218年。这些普通能源面临着日益衰竭的问题，因此，新能源的开发与利用显得尤为重要。

可谓新能源？新能源是指近来才被人类开发利用、有待于进一步研究发展的能量资源。随着科学技术的进步和可持续发展观念的树立，新能源的地位日益凸显，而当今的第三阶段，即大规模利用新能源的阶段，正逐步向我们走进。作为中学生的我们，也应关注、了解新能源，因此，我们组选择这个课题是很有必要的。

二 课题目的：

部分新能源利用技术已经取得了长足的发展，并在世界各地形成了一定的规模。但关于新能源方面的知识，我们却知之甚少。

国际能源署（IEA）对2000～2030年国际电力的需求进行了研究，研究表明，来自新能源的发电总量年平均增长速度将最快。IEA的研究认为，在未来30年内非水利的新能源发电将比其他任何燃料的发电都要增长的快。但目前新能源在一次能源中的比例总体上偏低，一方面是与不同国家的重视程度与政策有关，另一方面与新能源技术的成本偏高有关，尤其是技术含量较高的太阳能、生物质能、风能等。据IEA的预测研究，在未来30年里新能源发电的成本将大幅度下降，从而增加它的竞争力。由此看见，新能源正在逐步走向主要能源的地位。因此，我们组决定将新能源作为我们此次研究性学习的课题，对它进行更深层次的了解与研究。

三 课题研究的方法：

我们组采用了以下几种方法，对此课题进行研究： 1通过“头脑风暴法”在小组内对此课题进行规划 2上网查阅有关文献与资料 3 制作调查问卷并发放 4 进行课外实践

5 整理每一阶段的资料，书写调查过程 6 撰写论文、写调查报告、制作PPT

四 课题研究过程：

在研究的开始阶段，小组的成员都感觉很迷茫，不知道如何下手。但是，

随着组长的介绍、分工，随着调查研究的深入，我们逐渐找到了研究的方向，在不断的讨论与分析中，我们的研究活动至此展开了。

我们组的研究过程分为5个阶段。在第一阶段，我们首先对课题的研究过程进行了规划，组长也进行了明确的分工。在第二阶段，是我们寻找资料的阶段，组长与组员通过上网找资料、图书查找等方式搜集我们组所需要的内容。并且从资料的内容中寻找问题，进行了小组内的讨论与分析，并对此进行了文字编辑。在第三阶段，是我们进行问卷调查与课外实践的阶段。在一名小组成员制作好问卷调查表后，由5名成员在年级内进行了发放，随后收回了95%的问卷调查表，并对收回的问卷调查表进行了整理与统计，得到了我们同龄人对这方面知识的一些认识及看法，得出了一些大致的结论。在课外实践部分，我们遇到了不少的困难。例如，在进行上门访问时，有一些人会很不配合我们的工作，使我们过程无法进行下去，但是，终究人多力量大，我们小组成员出谋划策，共同完成了这项任务，这次课外实践，不仅锻炼了我们的胆量，更让我们从中学习到了一种团队合作的精神。在第四阶段，我们对前几个阶段所进行的活动做了删繁就简，以及整理和编辑。我们将活动过程中重要的一些步骤做出记号，把一些需要用文字表达的东西，也进行了规划，这为我们最后的结题工作打下了不少的基础。在第五阶段，也是我们这次研究性学习最重要的一个阶段，即：撰写论文、调查报告，及制作PPT。至此，我们这次的研究性学习课程也就画上了一个完美的句号。

五 课题研究结果：

摘要：了解新能源的重要性、并对所搜集来的新能源进行分类，认识到新能源的重要性，对并我国当前的新能源现状做以分析。

关键词：重要性、理想能源、太阳能、能源紧缺、开发与利用、前景。

通过一个学期的研究与调查，我们深刻的认识到了新能源的重要性。尤其是太阳能，在课外实践的过程中，我们了解到，90%的被访家庭都装有太阳能热水器，而且他们都认为，在当今的资源形势下，太阳能是一种即能够大面积开发，又无污染的最理想的新能源。不仅仅是太阳能，在研究的过程中，我们逐渐了解各种各样的新能源，它们分为以下五大类：

第一类是与太阳有关的能源。

太阳能除可直接利用它的光和热外，它还是地球上多种能源的主要源泉。目前，人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。正是各种植物通过光合作用把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来。这部分能量为人类和动物界的生存提供了能源。煤炭、石油、天然气、油页岩等化石燃料也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的。它们实质上是由古代生物固定下来的太阳能。此外，水能、风能、波浪能、海流能等也都是由太阳能转换来的。从数量上看，太阳能非常巨大。理论计算表明，太阳每秒钟辐射到地球上的能量相当于500多万吨煤燃烧时放出的热量；一年就有相当于170万亿吨煤的热量，现在全世界一年消耗的能量还不及它的万分之一。但是，到达地球表面的太阳能只有千分之一二被植物吸收，并转变成化学能贮存起来，其余绝大部分都转换成热，散发到宇宙空间去了。

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主要方式。广义上的太阳能是地球上许多能量的来源，如风能，化学能，水的势能等由太阳能导致或转化成的能量形式。利用太阳能的方法主要有：太阳电能池，通过光电转换把太阳光中包含的能量转化为电能；太阳能热水器，利用太阳光的热量加热水，并利用热水发电等。

太阳能可分为2种：

A太阳能光伏 光伏板组件是一种暴露在阳光下便会产生直流电的发电装置，由几乎全部以半导体物料(例如硅)制成的薄身固体光伏电池组成。由于没有活动的部分，故可以长时间操作而不会导致任何损耗。简单的光伏电池可为手表及计算机提供能源，较复杂的光伏系统可为房屋照明，并为电网供电。 光伏板组件可以制成不同形状，而组件又可连接，以产生更多电力。近年，天台及建筑物表面均会使用光伏板组件，甚至被用作窗户、天窗或遮蔽装置的一部分，这些光伏设施通常被称为附设于建筑物的光伏系统。

B太阳热能 现代的太阳热能科技将阳光聚合，并运用其能量产生热水、蒸气和电力。除了运用适当的科技来收集太阳能外，建筑物亦可利用太阳的光和热能，方法是在设计时加入合适的装备，例如巨型的向南窗户或使用能吸收及慢慢释放太阳热力的建筑材料。

风能

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。

风力发电，是当代人利用风能最常见的形式，自19世纪末，丹麦研制成风力发电机以来，人们认识到石油等能源会枯竭，才重视风能的发展，利用风来做其它的事情。

1977年，联邦德国在著名的风谷--石勒苏益格-荷尔斯泰因州的布隆坡特尔建造了一个世界上最大的发电风车。该风车高150米，每个浆叶长40米，重18吨，用玻璃钢制成。到1994年，全世界的风力发电机装机容量已达到300万千瓦左右，每年发电约50亿千瓦时。 波能

即海洋波浪能。这是一种取之不尽，用之不竭的无污染可再生能源。据推测，地球上海洋波浪蕴藏的电能高达9×104TW。近年来，在各国的新能源开发计划中，波能的利用已占有一席之地。尽管波能发电成本较高，需要进一步完善，但目前的进展已表明了这种新能源潜在的商业价值。日本的一座海洋波能发电厂已运行8年，电厂的发电成本虽高于其它发电方式，但对于边远岛屿来说，可节省电力传输等投资费用。目前，美、英、印度等国家已建成几十座波能发电站，且均运行良好。

海流能

海流能是指海水流动的动能，主要是指海底水道和海峡中较为稳定的流动以及由于潮汐导致的有规律的海水流动所产生的能量，是另一种以动能形态出现的海洋能。

所谓海流主要是指海底水道和海峡中较为稳定的流动以及由于潮汐导致的有规律的海水流动。其中一种是海水环流，是指大量的海水从一个海域长距离地流向另一个海域。这种海水环流通常由两种因素引起：其中一种是海水环流，是指大量的海水从一个海域长距离地流向另一个海域。这种海水环流通常由两种因素引起：首先海面上常年吹着方向不变的风，如赤道南侧常年吹着不变的东南风，而其北侧则是不变的东北风。风吹动海水，使水表面运动起来，而水的动性又将这种运动传到海水深处。随着深度增加，海水流动速度降低；有时流动方向也会随着深度增加而逐渐改变，甚至出现下层海水流动方向与表层海水流动方向相反的情况。在太平洋和大西洋的南北两半部以及印度洋的南半部，占主导地位的风系造成了一个广阔的，也是按反时钟方向旋转的海水环流。在低纬度和中纬度海域，风

是形成海流的主要动力。其次不同海域的海水其温度和含盐度常常不同，它们会影响海水的密度。海水温度越高，含盐量越低，海水密度就越小。这种两个邻近海域海水密度不同也会造成海水环流。海水流动会产生巨大能量。据估计全球海流能高达5TW。

第二类是与地球内部有关的能源。

地热能

地球内部热源可来自重力分异、潮汐摩擦、化学反应和放射性元素衰变释放的能量等。放射性热能是地球主要热源。我国地热资源丰富，分布广泛，已有5500处地热点，地热田45个，地热资源总量约320万兆瓦。

可燃冰

这是一种与水结合在一起的固体化合物，它的外型与冰相似，故称“可燃冰”。可燃冰在低温高压下呈稳定状态，冰融化所释放的可燃气体相当于原来固体化合物体积的100倍。据测算，可燃冰的蕴藏量比地球上的煤、石油和天然气的总和还多。

煤层气

煤在形成过程中由于温度及压力增加，在产生变质作用的同时也释放出可燃性气体。从泥炭到褐煤，每吨煤产生68 m3气；从泥炭到肥煤，每吨煤产生130m3气；从泥炭到无烟煤每吨煤产生400m3气。科学家估计，地球上煤层气可达2000Tm3。

第三类是与原子核反应有关的能源。

这是某些物质在发生原子核反应时释放的能量。原子核反应主要有裂变反应和聚变反应。目前在世界各地运行的440多座核电站就是使用铀原子核裂变时放出的热量。使用氘、氚、锂等轻核聚变时放出能量的核电站正在研究之中。世界上已探明的铀储量约490万吨，钍储量约275万吨。这些裂变燃料足够人类使用到迎接聚变能的到来。聚变燃料主要是氘和锂，海水中氘的含量为0.03克／升，据估计地球上的海水量约为138亿亿米3，所以世界上氘的储量约40万亿吨；地球上的锂储量虽比氘少得多，也有2000多亿吨，用它来制造氚，足够人类过渡到氘、氘聚变的年代。这些聚变燃料所释放的能量比全世界现有能源总量放出的能量大千万倍。按目前世界能源消费的水平，地球上可供原子核聚变的氘和氚，能供人类使用上千亿年。因此，只要解决核聚变技术，人类就将从根本上解决能

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