第1章　有关能源和太阳能方面的基础知识

1-1　什么是能源？当前能源存在的主要问题是什么？

人类的生产、生活等一切活动以及我们的生命都离不开能量，而且每时每刻都需要消耗能量。可以说，没有能量就没有生命，没有能量就没有人类，能量是人类生存和社会发展的重要基础。这些能够提供我们所需能量（如热能、电能、光能和机械能等）的物质就被称为能量的资源或能量的源泉，简称能源。

目前可知，我们人类曾使用的能源有两类。一类是一次能源（也称为天然能源），是指自然界中以天然形式存在且没有经过加工或转换的能源。另一类是二次能源，是指由一次能源加工转换而成的能源产品。可以作为一次能源的主要有煤炭、石油、天然气、水能、太阳能、风能、地热能、海洋能、生物能以及核能等。人类正在使用的二次能源主要有电力、煤气、汽油、柴油、焦炭、洁净煤、激光、沼气及各种石油制品等。

当前能源主要存在两大问题：一个是能源短缺问题；另一个是能源污染问题。

（1）能源短缺问题　造成能源短缺的原因很多，但最主要的原因也是两个：一个是能源的储量有限；另一个是能源的消耗量过大。其实，不仅消耗量过大，而且呈逐年增加趋势，增加的速度过快。

随着世界人口的增加、社会的进步和经济的发展，对能源的需求越来越大，使得能源消耗量不断增加，1995年世界8个主要国家的能源消耗总量只有8564.9Mtoe ，可12年后的2007年，这8个主要国家的能源消耗总量已达到11099.3Mtoe，增加了2534.4Mtoe。我国能源消耗总量增加更为明显，1995年能源消耗总量为916.7Mtoe；2007年，能源消耗总量为1863.4Mtoe，12年增加了一倍多。

本来传统化石能源的储量有限，已经使能源处于供不应求且面临短缺的窘境，再加上能源消耗量过大和逐年增加的态势，必然会使危机进一步加剧。

（2）能源污染问题　能源是具有两面性的，能源的大量使用在给人类带来文明和繁荣的同时，也给人类的生存环境带来了不利影响。特别是传统的化石能源，它们的排放物是有害的，大量排放，必然会污染环境，破坏人类的生存空间。因此，我们希望在能源消费中，传统化石能源的比例尽量减少。但目前在世界能源消费构成中，传统化石能源的消费量仍然很高。

化石能源消费过多，排放的有害物质就越多，环境污染就更严重，这必然会引发严重的环境危机。

据统计，近一个世纪以来，全球化石燃料的使用量几乎增加了30倍。目前全世界每年向大气中排放的CO₂约为210亿吨，

由于CO₂等温室气体引起的“温室效应”，全球气候明显变暖。科学家预测，到22世纪中叶，地球表面平均温度将上升1.5～4.5℃，从而导致南北极冰雪部分融化，加上海水本身的热膨胀，世界海平面将会上升25～100cm。一些地势低洼的沿海城市将葬入海底，数亿沿海居民将被迫迁居。同时，地球变暖将使不少国家和地区干旱少雨，虫害增多，农业减产。

此外，全世界每年向大气中排放的SO₂、氮氧化物等有害气体也在急剧增多。当大气中的SO₂与氮氧化物遇到水滴或潮湿空气即转化成硫酸与硝酸溶解在雨水中，使降雨的pH值降低到5.6以下（正常为5.6），这种雨称为酸雨。如果大气中SO₂和氮氧化物浓度很高时，可以使降雨的pH值低至3左右。

在我国，SO₂等气体主要来自煤炭的燃烧。据23个省市测定表明，其中21个省市发现酸雨，占90％以上，而且我国降雨酸度由北向南呈逐渐增加趋势。长江以南酸雨已成为比较普遍的问题，最严重的是西南和华南。在我国的华北、东北和西北过去很少出现酸雨，如今酸雨也成为了某些地区的困扰。由于能源排放而使大气臭氧层遭破坏所产生的很多问题都与能源有密切关系。