《物理与能源开发研究性学习报告》课件.ppt

②发展节能型建筑 我国的能源消耗中,建筑耗能是大户,约占30%,现有建筑的绝大多数是高耗能建筑。发达国家在低能耗,甚至零能耗建筑方面已有大量成功经验,我国也开始了示范工程。许多物理方法有助于建筑节能。　　可通过建筑材料和结构设计的改进,利用太阳能发电、供暖(冷)。如皇明集团提出的“太阳能建筑一体化”设计；光伏电站的群控系统和用户电源智能化控制系统(青海、西藏)；聚苯板粘贴外墙保温体系与“低温热水地板辐射供暖(哈密)；被动式太阳能采暖房(甘肃)；太阳能热循环系统采暖、恒温建筑示范工程(北京)；100kWP光伏并网发电系统和360kW太阳能空调制冷、采暖和热水综合系统(北京)等,都是非常有益的实践。 新型建筑结构 ③交通节能 在中国的能源消耗中,汽车占有相当的比例,且呈不断增长势头,必须限制汽车总量,同时用先进的清洁、低耗能的汽车取代高耗能的大排气量汽车,发展混合动力型汽车、绿色柴油车、电动和燃料电池汽车等。　　粗略的估计表明,2020年全国平均每百人中拥有10辆汽车比拥有6辆汽车汽油的消耗要多6000×104t甚至更多!所以,第一,我国必须控制汽车的总保有量；第二,必须发展小排量、低排放的环保、节能、经济型汽车,鼓励发展轻型车,提高燃油经济性。为此,需要研究不同燃料的燃烧学,发展减排降污技术、燃料电池技术、氢能利用、摩擦学与磨损学的研究等与物理学息息相关的工作,这些对交通节能有重大效益。　　总之,物理学对照明节能、建筑节能和交通节能都有实际的意义。控制中国能源消耗的总量,大力节能,是中国能源可持续发展的必然战略选择。物理学将为此做出多方面的贡献。　　还有一些物理学的新成果将为未来的能源发展做出有份量的贡献。如低温物理的一个光辉篇章是超导体的研究。20世纪从低温超导到高温超导取得了迅速发展,并开始得到多方面的应用。在能源领域,超导将在电能输运、储能等方面产生显著的效益。 纵观当今世界能源利用状况，我们仍然以化石燃料作为主要能源，对环境的破坏极大，并且面临着枯竭。从目前新能源发展状况来看，发展力度仍不够大，对多能源结构的转换仅处于过渡或者说是只是开始的阶段。所以加大力度发展新能源是人类目前一项重要并且紧迫的工作。 * * * 研究背景 选题依据 翻开人类社会的发展史，可以发现能源与人类社会的进步结下了不解之缘。人类利用能源方式的每一次进步，都会引起生产和社会的重大变革。早在远古时期，钻木取火为人类带来温暖和光明，使人类结束了茹毛饮血的原始生活，创造了最初的文明；18世纪，煤的开发和使用促成了蒸汽机的发明及应用，从此开启了人类文明史上第一次工业革命，人类开始走出刀耕火种时期，进入工业化大生产时代。随着社会的发展，煤炭、石油、天然气等一次能源得到大量开发，在此期间，电力作为二次能源的出现，进一步推进了人类文明，并以其不可思议的力量彻底改变了人类的生活。步入现代社会以后，人类开发能源的视野更为广阔，核能、氢能等新型能源陆续得到开发，为人类社会的进步提供了源源不断的动力。可以说，人类社会发展史在一定意义上就是一部能源开发和利用的历史。 研究背景 一、世界能源消费现状及特点 1. 受经济发展和人口增长的影响，世界一次能源消费量不断增加 2. 世界能源消费呈现不同的增长模式，发达国家增长速率明显低于发展中国家 3. 世界能源消费结构趋向优质化，但地区差异仍然很大 4. 世界能源资源仍比较丰富，但能源贸易及运输压力增大 研究背景 二、世界能源供应和消费趋势 根据美国能源信息署（EIA）必威体育精装版预测结果，随着世界经济、社会的发展，未来世界能源需求量将继续增加。预计，2010年世界能源需求量将达到105.99亿吨油当量，2020年达到128.89亿吨油当量，2025年达到136.50亿吨油当量，年均增长率为1.2%。欧洲和北美洲两个发达地区能源消费占世界总量的比例将继续呈下降的趋势，而亚洲、中东、中南美洲等地区将保持增长态势。伴随着世界能源储量分布集中度的日益增大，对能源资源的争夺将日趋激烈，争夺的方式也更加复杂，由能源争夺而引发冲突或战争的可能性依然存在。 研究背景 随着世界能源消费量的增大，二氧化碳、氮氧化物、灰尘颗粒物等环境污染物的排放量逐年增大，化石能源对环境的污染和全球气候的影响将日趋严重。据EIA统计，1990年世界二氧化碳的排放量约为215.6亿吨，2001年达到239.0亿吨，预计2010年将为277.2亿吨，2025年达到371.2亿吨，年均增长1.85%。 面对以上挑战，未来世界能源供应和消费将向多元化、清洁化、高效化、全球化和市场化方向发展。 现代能源开发 　 原子核物理学与核能工程 核能发展史 1905 年爱因斯坦在“论动体的电动力学”一文中,提出了高速运动下的相对性理论,提出了四维时空的新概念；作