上海交通大学通识教育立项核心课程课程名称：生物技术与人类课程号：BI906班级号：F1115004姓名：****号：5111509074专业：资源环境科学课程小论文题目编号20.清洁能源有哪些得分序号选题1生物技术的由来与发展2基因工程与农业革命3“黄金水稻”所引发的故事4“绿色革命”与农业基因工程5转基因食品安全吗？6舌尖上的生物技术7功能食品与生物技术8新能源的希望-生物柴油9化解能源危机的微生物10“白色革命”与生物技术11改变环境的基因科学12“红色革命”与基因工程13非典型战争—生物战与基因武器14抗生素与耐药菌15转基因的影响16基因的伦理17试管婴儿的是与非18转基因与生物多样性19人类基因与专利20自选题目（限在粮食或视频、能源或人类健康领域）“清洁能源”有哪些王慧曦（上海交通大学农业与生物学院资源环境科学，上海200240）摘要：广义的清洁能源包括在能源的生产及其消费过程中，选用对生态环境低污染或无污染的能源。既而，清洁能源技术是指可再生能源、新能源及煤的高效清洁利用等领域开发的有效控制温室气体排放的新技术。清洁能源有海洋能，太阳能，氢能，风能，生物能，地热能，水能等。由于煤，油，气等常规能源具有污染环境和不可再生的缺点，因此，人类越来越重视清洁能源的开发和利用。关键词：低污染可再生能源新能源0引言在全球能源危机和油价不断上涨的大背景下，各国寻找新能源的脚步也前所未有地加快。清洁能源是不排放污染物的能源，它包括核能和“可再生能源”。可再生能源是指原材料可以再生的能源，如水力发电、风力发电、太阳能、生物能（沼气）、海潮能这些能源。可再生能源不存在能源耗竭的可能，因此日益受到许多国家的重视，尤其是能源短缺的国家。1清洁能源概况传统意义上，清洁能源指的是对环境友好的能源，意思为环保，排放少，污染程度小。但是这个概念不够准确，容易让人们误以为是对能源的分类，认为能源有清洁与不清洁之分，从而误解清洁能源的本意。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；第二清洁能源不但强调清洁性同时也强调经济性；第三清洁能源的清洁性指的是符合一定的排放标准。1.1清洁能源的分类清洁能源和含义包含两方面的内容：（1）可再生能源：消耗后可得到恢复补充，不产生或极少产生污染物。如太阳能、风能，生物能、水能，地热能，氢能等。中国目前是国际洁净能源的巨头，是世界上最大的太阳能、风力与环境科技公司的发源地。（2）非再生能源：在生产及消费过程中尽可能减少对生态环境的污染，包括使用低污染的化石能源（如天然气等）和利用清洁能源技术处理过的化石能源，如洁净煤、洁净油等。2“清洁能源”有哪些2.1海洋能海洋能指依附在海水中的可再生能源，海洋通过各种物理过程接收、储存和散发能量，这些能量以潮汐、波浪、温度差、盐度梯度、海流等形式存在于海洋之中。2.1.1潮汐能因月球引力的变化引起潮汐现象，潮汐导致海水平面周期性地升降，因海水涨落及潮水流动所产生的能量称为潮汐能。这种能量是永恒的、无污染的能量。潮汐能的能量与潮量和潮差成正比，或者说，与潮差的平方和水库的面积成正比。和水力发电相比，潮汐能的能量密度很低，相当于微水头发电的水平。海洋的潮汐中蕴藏着巨大的能量。在涨潮的过程中，汹涌而来的海水具有很大的动能，而随着海水水位的升高，就把海水的巨大动能转化为势能；在落潮的过程中，海水奔腾而去，水位逐渐降低，8188www威尼斯网址8188www威尼斯网址势能又转化为动能。世界上潮差的较大值约为13—15m，但一般说来，平均潮差在3m以上就有实际应用价值。潮汐能是因地而异的，不同的地区常常有不同的潮汐系统，他们都是从深海潮波获取能量，但具有各自独特的特征。尽管潮汐很复杂，但对于任何地方的潮汐都可以进行准确预报。潮汐能的利用方式主要是发电。潮汐发电是利用海湾、河口等有利地形，建筑水堤，形成水库，以便于大量蓄积海水，并在坝中或坝旁建造水利发电厂房，通过水轮发电机组进行发电。只有出现大潮，能量集中时，并且在地理条件适于建造潮汐电站的地方，从潮汐中提取能量才有可能。虽然这样的场所并不是到处都有，但世界各国都已选定了相当数量的适宜开发潮汐电站的站址。2.1.2波浪能波浪能是指海洋表面波浪所具有的动能和势能。波浪的能量与波高的平方、波浪的运动周期以及迎波面的宽度成正比。波浪能是海洋能源中能量最不稳定的一种能源。波浪能是由风把能量传递给海洋而产生的，它实质上是吸收了风能而形成的。能量传递速率和风速有关，也和风与水相互作用的距离有关。在海洋上，波浪中再大的巨轮也只能像一个小木片那样上下漂荡。大浪可以倾覆巨轮，也可以把巨轮折断或扭曲。假如波浪的波长正好等于船的长度，当波峰在船中间时，船首船尾正好是波谷，此时船就会发生“中拱”。当波峰在船头、船尾时，中间是波谷，此时船就会发生“中垂”。一拱一垂就像折铁条那样，几下子便把巨轮拦腰折断。20世纪50年代就发生过一艘美国巨轮在意大利海域被大浪折为两半的海难。此时，有经验的船长只要改变航行方向，就能避免厄运，因为航向改变即改变了波浪的“相对波长”，就不会发生轮船的中拱和中垂了。波浪的破坏力大得惊人。扑岸巨浪曾将几十吨的巨石抛到20米高处，也曾把万吨轮船举上海岸。海浪曾把护岸的两、三千吨重的钢筋混凝土构件翻转。许多海港工程，如防浪堤、码头、港池，都是按防浪标准设计的。2.1.3海水温差能海水温差能是指海洋表层海水和深层海水之间水温差的热能，是海洋能的一种重要形式。海洋的表面把太阳的辐射能大部分转化为热水并储存在海洋的上层。另一方面，接近冰点的海水大面积地在不到1000m的深度从极地缓慢地流向赤道。这样，就在许多热带或亚热带海域终年形成20℃以上的垂直海水温差。利用这一温差可以实现热力循环并发电。温差发电的基本原理就是借助一种工作介质，使表层海水中的热能向深层冷水中转移，从而做功发电。海洋温差能发电主要采用开式和闭式两种循环系统。开式循环系统主要包括真空泵、温水泵、冷水泵、闪蒸器、冷凝器、透平发电机等组成部分。真空泵先将系统内抽到一定程度的真空，接着启动温水泵把表层的温水抽入闪蒸器， 由于系统内已保持有一定的真空度，所以温海水就在闪蒸器内沸腾蒸发，变为蒸汽。蒸汽经 管道由喷嘴喷出推动透平运转，带动发电机发电。从透平排除的低压蒸汽进入冷凝器，被由 冷水泵从深层海水中抽上来的冷海水所冷却，重新凝结为水，并排入海中。在此系统中，8188www威尼斯网址作 为工作介质的海水，由泵吸入闪蒸器蒸发，推动透平做功，然后经冷凝器冷凝后直接排入海 中，故称此工作方式的系统为开式循环系统。 闭式循环发电系统来自表层的温海水现在热交换器内将热量传递给低沸点工作质——丙 烷、氨等，使之蒸发，产生的蒸汽再推动汽轮机做功。深层冷海水仍作为冷凝器的冷却介质。 这种系统因不需要真空泵是目前海水温差发电中常采用的循环。 2.1.4 盐差能 盐差能是指海水和淡水之间或两种含盐浓度不同的海水之间的化学电位差能，是以化学 能形态出现的海洋能。 盐差能是指海水和淡水之间或两种含盐浓度不同的海水之间的化学电位差能，是以化学 能形态出现的海洋能。主要存在与河海交接处。同时，淡水丰富地区的盐湖和地下盐矿也可 以利用盐差能。盐差能是海洋能中能量密度最大的一种可再生能源。 一般海水含盐度为3.5%时，其和河水之间的化学电位差有相当于240m水头差的能量密度， 从理论上讲，如果这个压力差能利用起来，从河流流入海中的每立方英尺的淡水可发0.65kw·h 的电。一条流量为1m3/S的河流的发电输出功率可达2340kw。从原理上来说，这种水位差可以 利用半透膜在盐水和淡水交接处实现。如果在这一过程中盐度不降低的话，产生的渗透压力 足可以将盐水水面提高240m，利用这一水位差就可以直接由水轮发电机提取能量。如果用很 有效的装置来提取世界上所有河流的这种能量，那么可以获得约2.6TW的电力。更引人注目的 是盐矿藏的潜力。在死海，淡水与咸水间的渗透压力相当于5000m的水头，而盐穹中的大量干 盐拥有更密集的能量。 利用大海与陆地河界水域的盐度差所潜藏的巨大能量一直是科学家的理想。在本世 纪70年代，各国开展了许多调查研究，以寻求提取盐差能的方法。实际上开发利用盐度差能 资源的难度很大，上面引用的简单例子中的淡水是会冲淡盐水的，因此，为了保持盐度梯度， 还需要不断地向水池中加入盐水。如果这个过程连续不断地进行，水池的水面会高出海平面 240m。对于这样的水头，就需要很大的功率来泵取咸海水。目前已研究出来的最好的盐差能 实用开发系统非常昂贵。这种系统利用反电解工艺（事实上是盐电池）来从咸水中提取能量。 根据1978年的一篇报告测算，投资成本约为50000美元/kw。也可利用反渗透方法使水位升高， 然后让水流经涡轮机，这种方法的发电成本可高达10～14美元/kw·h。 还有一种技术可行的 方法是根据淡水和咸水具有不同蒸气压力的原理研究出来的：使水蒸发并在盐水中冷凝，利 用蒸气气流使涡轮机转动。这种过程会使涡轮机的工作状态类似于开式海洋热能转换电站。 这种方法所需要的机械装置的成本也与开式海洋热能转换电站几乎相等。但是，这种方法在 战略上不可取，因为它消耗淡水，而海洋热能转换电站却生产淡水。盐差能的研究结果表明， 其他形式的海洋能比盐差能更值得研究开发。 据估计，世界各河口区的盐差能达30TW，可能利用的有2.6TW。我国的盐差能估计为1.1 ×10^8kw，主要集中在各大江河的出海处，同时，我国青海省等地还有不少内陆盐湖可以利 用。盐差能的研究以美国、以色列的研究为先，中国、瑞典和日本等也开展了一些研究。但 总体上，对盐差能这种新能源的研究还处于实验室实验水平，离示范应用还有较长的距离。 2.1.5 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。 海流能的能量与流速的平方和流量成正比。相对波浪而言，海流能的变化要平稳且有规 律得多。潮流能随潮汐的涨落每天两次改变大小和方向。一般来说，最大流速在2m/s以上的 水道，其海流能均有实际开发的价值。 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。 2.2 太阳能 太阳能清洁能源是将太阳的光能转换成为其他形式的热能、电能、化学能，能源转换过 程中不产生其他有害的气体或固体废料，是一种环保、安全、无污染的新型能源。 目前开展的对太阳能综合利用的全生命评估（LCA）结果显示，以往的太阳能光电转换的 利用方式，由于依赖太阳能电池板这一生产过程中高污染、高耗能的材料，因此利用成本和 环境代价都较高。目前研究的热电在太阳能热利用方向上。 1、光与热的转换。如太阳能热水器、太阳能灶、太阳能热发电系统等。 2、 光与电的转换，如太阳能电池板、太阳能车、船等。 2.3 风能 地球表面大量空气流动所产生的动能。由于地面各处受太阳辐照后气温变化不同和空气 中水蒸气的含量不同，因而引起各地气压的差异，在水平方向高压空气向低压地区流动，即 形成风。风能资源决定于风能密度和可利用的风能年累积小时数。风能密度是单位迎风面积 可获得的风的功率，与风速的三次方和空气密度成正比关系。据估算，全世界的风能总量约 1300亿千瓦。风能资源受地形的影响较大，世界风能资源多集中在沿海和开阔大陆的收缩地 带。在自然界中，风是一种可再生、无污染而且储量巨大的能源。随着全球气候变暖和能源