能源分类：了解不同能源类型的应用场景

自然界的一些自然资源本身就具有某种形式的能量,这些能量在一定条件下能够转换成人们所需要的能量形式,这些自然资源就是能源,如煤炭、石油、风能、太阳能、水能等。在生产和生活中,为了便于使用或运输,常常将能源经过一定的加工、转换,使之成为符合要求的能量形式,如煤气、电力、蒸汽、焦炭等。经过人类不断的开发与研究,更多新型能源已经能满足人类生产、生活的需求。

由于能源形式多样,因此通常有多种不同的分类方法,如按能源的来源、形成、使用分类,或从技术、环保等角度进行分类。不同的分类方法,可以从不同的侧面反映各种能源的特征。

1.按地球上的能量来源分类

(1)来自地球外部天体的能源。人类现在使用的能量主要来自太阳能,故太阳有“能源之母”的称谓。人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。除直接利用太阳辐射的能源外,人类还大量间接地使用太阳能源。太阳能为风能、水能、生物能和矿物能源等的产生提供基础,如各种植物通过光合作用把太阳能转变成化学能在体内储存下来；煤炭、石油、天然气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积淀下来的太阳能。此外,水能、风能、波浪能、海流能等也都是由太阳能转换来的。

(2)地球本身蕴藏的能量。通常指与地球内部热能有关的能源和与原子核反应有关的能源,如原子核能、地热能等。温泉和火山爆发喷出的岩浆是地热的表现。地球可分为地壳、地幔和地核三层,它是一个大热库。地壳就是地球表面的一层,一般厚度为几千米至70km不等。地壳下面是地幔,它大部分是熔融状的岩浆,厚度为2900km,火山爆发一般是这部分岩浆的喷出。地球内部为地核,地核中心温度为2000℃。可见,地球上的地热资源储量很大。

(3)地球和其他天体相互作用而产生的能量。主要指地球和太阳、月球等天体间有规律运动而形成的潮汐能。海水每日潮起潮落各两次,这是月球引力对海水做功的结果。潮汐能蕴藏着极大的机械能,潮差常达十几米,非常壮观,是充足的发电原动力。

2.按使用类型分类

(1)常规能源。又称为传统能源,常规能源开发利用时间长,技术成熟,能大量生产并被广泛使用,包括一次能源中可再生的水力资源和不可再生的煤炭、石油、天然气等资源。

(2)新能源。又称为非常规能源或替代能源,是相对于常规能源而言的。新能源开发利用较少或正在研究开发中,包括太阳能、风能、地热能、海洋能、生物质能以及用于核能发电的核燃料等能源。由于新能源的能量密度较小,或品位较低,或有间歇性,按已有的技术条件转换利用的经济性尚差,还处于研究、发展阶段,因此只能因地制宜地开发和利用。但新能源大多数是再生能源,资源丰富,分布广泛,是未来的主要能源之一。

3.按能否再生分类

(1)可再生能源。凡是在自然界中可以不断得到补充或能在较短周期内再产生的能源称为可再生能源。如太阳能和由太阳能转换而成的水力、风能、生物质能等,它们都可以循环再生,不会因长期使用而减少。

(2)非再生能源。经过亿万年形成的、短期内无法恢复的能源称为非再生能源。如煤炭、石油、天然气等,随着大规模地开采利用,其储量越来越少,总有枯竭之时。

4.按获得的方法分类

(1)一次能源。即天然能源,是指在自然界中以天然形式存在且没有经过加工或转换的能量资源,它又分为可再生能源和非再生能源。

可再生的水力资源和不可再生的煤炭、石油、天然气资源是一次能源的核心,它们是全球能源的基础。除此之外,太阳能、风能、地热能、海洋能、生物质能以及核能等可再生能源也被包括在一次能源的范围内。地热能基本上是非再生能源,但从地球内部巨大的蕴藏量来看,又具有再生的性质。核能的新发展将使核燃料循环利用。核聚变最合适的燃料重氢(氘)大量地存在于海水中,可谓“取之不尽,用之不竭”,因此,核能是未来能源系统的支柱之一。

(2)二次能源。即人工能源,是指由一次能源经过加工转换而成的能源产品。沼气、汽油、柴油、焦炭、煤气、蒸汽、火电、水电、核电、太阳能发电、潮汐发电、波浪发电等能源都属于二次能源。(www.xing528.com)

5.按能否作为燃料分类

(1)燃料型能源。包括煤炭、石油、天然气、泥炭、木材等。

(2)非燃料型能源。包括水能、风能、地热能、海洋能等。

人类利用自己体力以外的能源是从用火开始的,最早的燃料是木材,以后用各种矿物燃料(煤炭、石油、天然气)、生物燃料(薪柴、沼气、有机废物等)、化工燃料(甲醇、酒精、丙烷以及可燃原料铝、镁等)和核燃料(铀、钍、氘等)。当前矿物燃料消耗量很大,而地球上这些燃料的储量有限,因此太阳能、地热能、风能、潮汐能等新能源已成为很多国家重要的能源补充。未来铀和钍将提供世界所需的大部分能量。一旦控制核聚变的技术问题得到解决,人类将获得无尽的能源。

6.按对环境的污染情况分类

(1)清洁能源。使用时对环境没有污染或污染小的能源是清洁能源,如太阳能、水能、风能以及核能等。

(2)非清洁能源。对环境污染较大的能源是非清洁能源,如煤炭、石油等。

7.按能否进入商品流通领域分类

(1)商品能源。凡能进入市场作为商品销售的能源均为商品能源,如煤、石油、天然气和电等。国际上关于能源的统计数字均限于商品能源。

(2)非商品能源。主要指薪柴、秸秆等农业废料和人畜粪便等就地利用的能源。非商品能源在发展中国家农村地区的能源供应中占有很大比重。2005年,我国农村居民生活能源有53.9%是非商品能源。

8.按形态特征或转换与应用的层次分类

世界能源委员会推荐的能源类型分为固体燃料、液体燃料、气体燃料、水能、电能、太阳能、生物能、风能、核能、海洋能和地热能。其中,前三类统称化石燃料或化石能源。

能源的分类见表1.1。

表1.1　能源的分类

随着全球经济发展对能源需求的日益增加,现在许多发达国家都更加重视对可再生能源、环保能源以及新型能源的开发与研究。我们相信,随着人类科学技术的不断进步,科学家们会不断研究开发出更多新能源来替代现有能源,以满足全球经济发展与人类生存对能源的需求。我们也能够预计到,地球上还有很多尚未被人类发现的新能源正等待我们去探寻与研究。