에너지 과학에 대한 소개 논문을 누가 줄 수 있나요?

에너지과학과 미래발전

요약: 과거와 현재의 에너지 구조와 에너지 활용 기술을 이해함으로써 에너지과학이 기여하기 위해서는 다학문적 교차와 통합이 필요함을 제안한다. 또한, 에너지 과학의 발전은 에너지 첨단기술 혁신의 원천이자 선구자입니다. 그러므로 에너지과학과 에너지 활용 기술의 발전은 국가의 미래 과학 발전에 도움이 될 뿐만 아니라 오늘날의 에너지 위기에 대한 국가의 해결책을 뒷받침하는 것이기도 하다.

키워드: 에너지 구조, 에너지 활용 기술, 새로운 에너지,

에너지는 간접적으로 또는 자연적으로 전환을 통해 특정 에너지를 얻을 수 있는 상대적으로 집중된 에너지 함유체 또는 에너지 과정입니다. 자원을 총칭하여 에너지라고 합니다. 자연에는 그 자체로 어떤 형태의 에너지를 갖고 있는 천연 자원이 있으며, 이는 특정 조건에서 사람들이 필요로 하는 에너지 형태로 변환될 수 있습니다.

에너지는 인간이 물질을 생산하는 원동력이다. 고대 인류가 지구상에 출현한 이후 사회, 경제생활이 지속적으로 발전함에 따라 에너지의 활용 상황과 규모도 계속해서 변화하고 성장해 왔습니다. 고대에는 인간의 주요 에너지원이 인간과 동물의 힘, 그리고 장작으로 보충되었습니다. 서구 산업혁명이 시작된 이래 서구 자본주의 국가들은 산업화의 요구에 부응해 18세기 말에 와트가 증기기관을 발명했고 석탄을 에너지로 사용하는 수많은 동력기계가 점차 소규모 작업장 스타일을 대체했습니다. 석탄은 자본주의적 대규모 생산과 통합되어 세계 에너지 구조에 큰 변화를 가져왔습니다.

1895년 미국은 석유 시추와 개발 작업을 시작했다. 이 액체연료는 석탄보다 더 큰 매력을 보였다. 1876년 독일 오토가 내연기관을 만들었고, 이는 이후 내연기관을 기반으로 한 산업을 형성했다. 자동차산업의 핵심은 기계제조산업의 발전을 견인하며 인류 역사상 유례없는 물질문명을 창조해왔습니다.

19세기 말부터 전기가 이끄는 에너지 구조의 큰 변화가 시작됐다. 패러데이의 전자기 유도 발견을 시작으로 사람들은 전기와 자기가 통합된 전자기 현상이라는 사실을 깨달았다. 모터와 발전기, 각종 전기제품이 발명되어 전기를 2차 에너지원으로 널리 활용하게 되었습니다. 통계에 따르면, 현재 세계 에너지의 약 4분의 3이 발전소에서 사람이 사용할 수 있는 전기로 변환됩니다. 그러나 전기를 생산하기 위해 기존 에너지원(석탄, 석유, 천연가스 등)을 사용하면 매장량이 제한되어 있어 가까운 미래에 고갈되거나 높은 이용 비용으로 인해 사용할 수 없게 됩니다. 사회 발전 수요와 지속 가능한 발전을 위한 에너지 수요 증가에 따라 인류가 직면한 에너지 문제를 해결하기 위해서는 화석 연료 이외의 새로운 에너지원을 찾아야 합니다.

에너지의 여러 분류

1. 에너지원에 따른 분류:

a) 지구 이외의 천체에서 나오는 에너지, 주로 태양 복사.

포함: 화석 연료(석탄, 석유, 천연가스, 오일 셰일 등, 1억년 전에 축적된 유기물로 형성됨), 식물 연료 등과 같은 고체형 태양 에너지; 광전 변환, 광합성 등을 사용하여 풍력 에너지, 수력 에너지, 해양 에너지, 직접 태양 복사 에너지와 같은 에너지로 변환됩니다.

b) 지구에 담긴 에너지에서.

포함: 지진 에너지, 화산 열에너지, 지하 온수, 지열 증기, 뜨거운 암석층과 같은 지열 에너지, 우라늄, 토륨, 붕소, 중수소를 함유한 원소와 같은 원자력 원자력 에너지 , 등.

c) 지구와 다른 천체 사이의 상호 작용으로 생성된 에너지.

포함: 지구와 달의 상호 인력에 의해 생성되는 조력 에너지. 지구상의 에너지는 주로 태양에너지, 지열에너지, 원자력에너지, 조력에너지에서 나오며, 지구 전체 에너지의 99.9%를 차지한다.

2. 에너지 존재 및 생성 형태에 따른 분류

a) 1차 에너지 - 자연에 존재하는 형태로 존재하는 에너지.

재생 에너지 - 풍력 에너지, 수력 에너지, 해류, 해양 열에너지, 조력 에너지, 잔디 연료, 직사광선, 지진 에너지 등 변환되거나 활용됨에 따라 감소하지 않는 에너지, 화산활동, 지하열에너지 등

비재생 에너지 - 화석 연료(석탄, 석유, 천연가스, 오일 셰일 등), 핵 연료(우라늄, 토륨, 붕소, 중수소, 등.) ).

b) 2차 에너지 - 전기 에너지, 수소 에너지, 휘발유, 등유, 경유, 화약, 알코올, 메탄올 등을 포함하여 다른 에너지원에 의해 생산되거나 생성되어야 하는 에너지입니다. 사용하기 편리하고 활용하기 쉬우며 고급 에너지원입니다.

3. 에너지 자체의 특성에 따른 분류

a) 에너지 에너지 - 에너지는 어떤 형태로든 저장되어 사람들이 사용합니다. 각종 광물연료, 핵연료, 지하열에너지, 고차원저수지, 수소에너지 등을 포함합니다.

b) 공정 에너지 - 에너지는 물질이 이동하는 과정에서 존재하며 대량으로 직접 저장될 수 없습니다. 저장해야 할 경우 에너지 신체 에너지로 변환해야 합니다. 풍력에너지, 수력에너지, 해류에너지, 지진에너지, 조력에너지, 전기에너지 등이 포함되며, 변환방식은 유수→고위저수지, 전기에너지→배터리 등이 있다.

큰 잠재력을 지닌 재래식 에너지

가장 기본적인 재래식 에너지 ​​- 석탄

석탄은 지하에 묻혀 있는 고대 식물로 복잡한 생화학과 물리학을 거쳤습니다. 화학적 변화에 의해 점차적으로 형성된 광물.

석탄은 이미 800년 전부터 연료로 사용되었습니다. 석탄은 18세기 말 산업혁명을 시작으로 산업생산의 연료로 널리 사용되어 왔다. 증기기관의 발명과 이용으로 석탄은 산업 생산의 연료로 널리 사용되어 사회에 전례 없는 엄청난 생산성을 가져왔고 이로 인해 석탄, 철강, 화학, 광업, 야금 등이 발전했습니다. 산업. 또한, 석탄은 지구상에 매장량이 풍부하고, 널리 분포되어 있으며, 일반적으로 채굴이 비교적 용이하여 각종 산업생산의 연료로 널리 사용되고 있다.

석탄은 중공업, 경공업, 에너지 산업, 금속 산업, 화학 산업, 기계 산업, 경섬유 산업, 식품 산업, 운송 산업 등 현대 산업에서 중요한 역할을 합니다. 모든 종류의 산업 부문은 일정량의 석탄을 어느 정도 소비하므로 석탄을 산업의 "진짜 식량"이라고 부르는 사람들도 있습니다. 우리나라의 확인된 석탄 매장량은 현재 세계 1위입니다. 그럼에도 불구하고, 석탄 공급 부족으로 인해 여전히 우리나라 국민 경제 발전이 제한되고 있습니다. 따라서 석탄을 가공 및 변환하고, 석탄 이용 효율을 향상시키며, 석탄 연소로 인한 환경 오염을 줄이는 데 첨단 기술을 적용하는 것이 중요한 해결 방법 중 하나입니다. 에너지 부족을 해소하고 국가 경제 발전을 가속화합니다.

석탄 가공 및 변환

(1) 석탄 준비 기술: 석탄 준비란 원료 석탄에 포함된 불순물(회분, 맥석, 유황 등 포함)을 제거하거나 감소시키는 것을 의미합니다. . 다양한 사용자의 요구를 충족시키기 위해 가공된 석탄을 여러 종류와 등급으로 나눕니다.

(2) 청정 석탄 기술: 청정 석탄 기술은 그을음 ​​채널에서 새로 개발된 일련의 석탄 처리, 연소 전환 및 배가스 정화 기술을 가리키는 일반적인 용어입니다. 석탄 연소로 인한 환경오염을 줄이고 석탄 이용 효율을 높이며 비용을 절감하는 것이 목적이다.

(3) 연탄 및 활용: 미분탄이나 저품위탄을 원료로 하여 일정한 형태를 지닌 석탄제품을 연탄이라 한다. 연탄을 태우면 열효율이 향상되고 석탄을 절약하며 오염을 줄일 수 있습니다. 연탄의 에너지 절약율은 모든 청정 석탄 기술 중 가장 높으며, 상대적인 환경 편익도 매우 높습니다.

(4) 석탄-액체 혼합 신연료 기술: 석탄-액체 혼합 신연료는 미분탄을 액체, 즉 석탄-액체 혼합물에 현탁시킨 신기술이다. 현재 다양한 혼합물이 종합적으로 테스트되었습니다. 가장 산업적 적용 가치가 있는 석탄 액체 혼합물은 저공해 연료인 석탄-물 슬러리입니다.

현대 산업의 피 - 석유와 천연가스

원유라고도 알려진 석유는 지하 깊은 곳에서 채굴된 갈색-검정색의 가연성 점성 액체입니다. 고대 해양이나 호수의 유기체가 오랜 진화 기간에 걸쳐 형성된 혼합물이며 화석 연료입니다. 석유와 그 제품은 생산과 생활의 모든 측면에서 널리 사용되며 산업의 혈액이라고 불립니다. 석유는 현대 세계의 1차 에너지 소비 구성에서 주요 에너지원입니다. 1990년 통계에 따르면 석유는 세계 1차 에너지 소비 구성에서 1위를 차지하며, 우리나라에서는 석탄 다음으로 2위를 차지합니다. 1990년 말까지 천연가스는 세계 1차 에너지 구성에서 석탄과 석유에 이어 3위를 차지했습니다. 우리나라의 확인된 천연가스 매장량은 세계 9위입니다. 1990년에 천연가스는 우리나라의 1차 에너지 소비 구성에서 석탄, 석유, 수력에 이어 4위를 차지했습니다.

원유는 휘발유, 등유, 경유, 윤활유, 화학경질유, 나프타 등 6가지 제품으로 가공됩니다.

석유 제품의 범위는 액화석유가스에서 시작하여 석유화학 공급원료, 연료 및 윤활유를 거쳐 역청에 이르기까지 다양합니다. 원유는 또한 가공 과정에서 다량의 석유가스를 배출합니다. 석유를 처리한 후에는 주로 내연기관 연료, 보일러 연료, 등유 등 이용률이 높고 경제적이고 합리적인 다양한 액체 연료를 얻을 수 있습니다. 기타 석유제품에는 주로 윤활유, 왁스, 아스팔트, 석유용제, 에틸렌, 프로필렌, 폴리에틸렌과 같은 석유화학 제품이 포함됩니다. 천연가스는 메탄을 주성분으로 하는 혼합가스이다. 연료로서 천연가스는 연소하기 쉽고 깨끗하며 재가 없고 발열량이 높으며 환경을 오염시키지 않습니다.

천연가스는 석유와 마찬가지로 매우 중요한 기초유기화학 원료이다. 천연가스에서 분리되고 석유정제 증기에서 회수·분리되는 많은 물질들은 가장 기본적인 화학원료이며, 추가로 제조되어 합성섬유, 합성고무, 합성플라스틱, 비료 등 다양한 화학제품으로 전환될 수 있다.

화력발전의 주요 연료는 앞서 말씀드린 것처럼 석탄이며, 때로는 석유를 연료로 사용하기도 합니다. 더욱이, 장기간에 걸쳐 우리나라 전력 건설의 주요 과제는 여전히 화력 발전의 개발일 것입니다. 화력발전 장비의 용량과 매개변수를 향상시키기 위해서는 일련의 문제를 해결해야 합니다. 특히 우리가 살고 있는 생태환경이 악화되고 있는 상황에서 화력발전으로 인한 환경오염을 어떻게 줄이거나 제거할 것인가는 해결해야 할 시급한 문제이므로, 저공해 연소 방식의 채택은 불가피한 발전 추세입니다.

가장 깨끗한 재래식 에너지원 - 물 에너지

물 에너지를 활용하는 주요 방법은 전기를 생산하는 것입니다. 수력발전은 하천에 포함된 물 에너지를 이용하여 전기를 생산하는 방식으로, 가장 일반적인 방법은 하천에 댐을 건설하여 하천에 분산된 물 에너지 자원을 집중시킨 후 물 전환 파이프를 사용하여 집중된 물 에너지를 전환시키는 것입니다. 공장 건물에 위치한 수력 발전기 세트를 회전시키기 위해 장치가 작동하는 동안 물 에너지가 전기 에너지로 변환됩니다. 물 에너지를 사용하기 때문에 물 흐름 자체의 손실이 없으며 하류 물 사용 부서에서 계속 활용할 수 있습니다. 우리나라 수자원의 특징은 수자원 총량이 많지만 개발 및 이용률이 낮고 수자원의 분포가 서쪽에 많고 동쪽에 적다는 점이다. . 상대적으로 남서부 지역에 집중되어 있는 반면, 동부 지역은 경제적으로 발전되어 있고 에너지 수요가 매우 적으며 경제 발전과 일치하지 않습니다.

수력은 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다.

(1) 자원으로서 물은 자연적인 물 순환에서 강수량에 의해 보충될 수 있으므로 수에너지 자원을 재생 가능 에너지원으로 만들 수 있습니다. 기진맥진해지기 때문에 전기를 생산하는 데 드는 비용은 매우 낮습니다.

(2) 수력 발전과 기타 수자원 보존 프로젝트는 서로 결합될 수 있습니다. 물을 이용하여 전기를 생산하기 위해 저수지를 건설하는 경우가 많으며, 저수지는 홍수 조절, 용수 공급, 선박 개발 등 다양한 업무에 활용될 수 있습니다.

(3) 수력 발전소에 설치된 수력 터빈은 개방이 쉽고 유연하며 전력 공급의 품질을 보장하는 데 도움이 되는 전력 시스템의 가변 전기 기기로 적합합니다.

(4) 수력발전소가 완공된 후에도 저렴한 전력을 지속적으로 공급할 수 있다.

(5) 수력 발전은 환경을 오염시키지 않으며 인정받은 청정 에너지원입니다.

새로운 에너지를 약속

21세기의 주요 에너지원 - 태양에너지

태양은 극도로 거대한 에너지를 담고 있는 뜨거운 가스구이다. 지열에너지와 원자력에너지를 제외하면 지구상의 모든 에너지는 태양에너지에서 나온다. 따라서 태양에너지는 인류에게 '에너지의 어머니'라고 할 수 있다. 태양 에너지가 없으면 인간은 아무것도 없을 것입니다. 1945년 미국의 벨 전화 연구소(Bell Telephone Laboratories)는 세계 최초의 실용적인 실리콘 태양전지를 생산하여 현대 인류에게 태양 에너지 활용의 새로운 시대를 열었습니다.

사람들이 태양에너지를 이용하는 방법은 크게 세 가지가 있는데, 그 중 하나는 태양에너지를 직접 전기에너지로 변환하는 것, 즉 광전변환이다. 태양전지는 이러한 변환 방식에 속하며, 두 번째는 태양 에너지를 직접 열 에너지로 변환하는 것, 즉 태양열 온수기와 같은 광열 변환, 세 번째는 태양 에너지를 직접 화학 에너지로 변환하는 것, 즉 광화학 변환이며, 태양열 엔진 등과 같은.

사실 인류는 태양전지가 등장한 이후 오랫동안 의식적으로 태양에너지를 사용해 왔으며, 인공위성과 우주선은 경량의 태양전지를 사용하기 위해 태양에너지 활용에 대한 폭넓은 접근 방식을 열어왔다. 긴 수명과 충격 및 진동에 대한 내성을 갖추고 있습니다. 현재 세계 각국에서는 광전 변환율을 향상시키고 태양 에너지의 개발 및 활용을 더욱 심화시키기 위해 새로운 태양 전지를 적극적으로 연구하고 있습니다.

태양광발전소 흔히 태양광발전소라고 부르는 것은 태양열발전소를 말한다.

이 발전소는 먼저 햇빛을 열 에너지로 변환한 다음 기계 장치를 통해 열 에너지를 전기 에너지로 변환합니다.

태양광발전소의 에너지 변환 과정은 집열기(집광기)와 흡열기(보일러)를 이용해 산란된 태양복사에너지를 모아서 집중된 열에너지로 만든 후 열교환기를 통과시키는 과정이다. 그리고 터빈 발전기는 열 에너지를 기계적 에너지로 변환한 다음 전기 에너지로 변환합니다.

태양열 발전소는 태양열 히트 파이프를 사용하여 열에너지를 수집합니다. 태양열 히트 파이프는 우리가 일반적으로 사용하는 온수병과 구조가 유사하지만 온수병은 진공 집열관이라고도 합니다. 태양열 히트파이프는 독창적으로 태양열 에너지를 흡수하여 보온을 위해 사용됩니다. 햇빛이 매우 약하더라도 일반 태양열 집열기보다 더 높은 온도에 도달할 수 있습니다. 히트파이프는 하루에 많은 양의 산업용 온수를 공급할 수 있으며, 소유자에게 필요한 열에너지를 일년 내내 지속적으로 공급할 수 있습니다.

악마와 천사 - 원자력

소련이 1954년 세계 최초의 원자력 발전소를 건설한 이후 인류는 반세기도 채 안 되는 기간 동안 원자력을 평화적 목적으로만 사용해 왔습니다. 그러나 원자력은 발전 속도가 매우 빠르다.

원자력이 이렇게 급속도로 발전하는 이유는 주로 분명한 장점이 있기 때문입니다. 첫째, 그 에너지는 매우 거대하고 매우 집중되어 있습니다. 둘째, 교통이 편리하고 지역적응력이 강하다. 셋째, 매장량은 풍부하고 무궁무진하다.

현재 상황으로 볼 때 세계 여러 나라의 원자력 발전 기술은 상당히 성숙해 단일 단위 용량이 100만kW에 달하는 다수의 발전 장치가 사용되고 있으며, 이는 원자력발전소의 급속한 발전을 가져왔다.

지난 10년여 동안 우라늄 연료를 충분히 활용할 수 있는 원자로 개발에 성공한 것이 바로 '미래의 원전 보일러'로 알려진 고속 증식형 원자로다. 이러한 종류의 원자로는 핵연료를 생산할 수 있습니다. 즉, 이 "보일러"에서 점점 더 많은 핵연료가 연소됩니다. 고속중성자증식원자로를 대량으로 사용할 수 있게 되면 우라늄 자원의 실효이용률은 수십배로 높아질 뿐만 아니라 우라늄 자원 자체도 수백배로 확장될 것이다.

또한 최근 몇 년 동안 레이저 융합, 핵전지, 우주 원자력 발전소, 해저 원자력 발전소에 대한 연구 및 실험에서 일정한 결과가 달성되어 원자력 발전의 한층 더 발전을 촉진했습니다. 세대 기술.

전망이 매력적인 해양에너지

해양에너지는 해수의 이동 중에 발생하는 재생에너지로 주로 온도차에너지, 조력에너지, 파력에너지, 조력에너지, 해류에너지 등이 있다. , 소금 차이는 기다릴 수 있습니다. 조석 에너지와 해류 에너지는 달, 태양, 다른 행성의 중력에서 나오며, 다른 해양 에너지는 태양 복사에서 나옵니다. 전 세계 해양 에너지의 총 매장량은 전 세계 연간 에너지 소비량의 약 수백 배, 심지어 수천 배에 달합니다. 이러한 해양에너지는 무궁무진한 새로운 에너지원입니다. 가까운 미래에 해양에너지는 인류에게 혜택을 주는 데 거대하고 중요한 역할을 하게 될 것입니다.

해양조력발전에 대해 들어보셨나요? 바다도 숨을 쉰다. 조수란 달과 태양이 지구의 바닷물에 끌어당겨지고 지구의 자전으로 인해 바닷물이 주기적이고 율동적으로 수직으로 오르내리는 현상을 말합니다.

바다의 조수에는 엄청난 양의 에너지가 담겨 있습니다. 밀물 때 밀려드는 바닷물은 큰 운동에너지를 가지고 있으며, 바닷물의 수위가 상승함에 따라 바닷물의 운동에너지 중 상당량이 썰물 과정에서 위치에너지로 변환되어 바닷물이 다시 밀려나가고 수위는 낮아지게 됩니다. 점차적으로 감소합니다. 많은 양의 위치 에너지가 운동 에너지로 변환됩니다. 해수의 상승과 하강에 포함된 다량의 운동에너지와 위치에너지를 조력에너지라 한다.

조력 발전은 다음과 같은 장점이 있습니다.

(1) 조력 발전용 저수지는 하구나 만을 이용하여 건설되며 경작지를 점유하지 않으며 많은 에너지를 필요로 하지 않습니다. 하천 수력 발전소 또는 화력 발전소로서 넓은 면적을 침수시키거나 점유합니다.

(2) 조력발전소는 하천수력발전소처럼 홍수나 저수위의 영향을 받지 않으며, 화력발전소처럼 환경을 오염시키지도 않고, 기후조건의 영향을 받지 않는 청정발전소입니다.

(3) 조력발전소의 제방은 낮고 건설이 쉬우며 투자가 덜 필요합니다.

해수 염분차 발전 바닷물에는 미네랄 염분이 많이 녹아 있어 쓴맛과 짠맛이 난다. 하지만 이 기수는 매우 유용하고 전기를 생산하는 데 사용할 수 있어 강력한 해양자원이 됩니다.

큰 강 어귀의 민물과 바닷물이 만나는 곳에서는 민물과 바닷물이 저절로 퍼지며 소금 농도가 같아질 때까지 섞이게 됩니다. 혼합 과정에서도 상당한 에너지가 방출됩니다. 이는 해수와 담수가 혼합되면 염분 농도가 높은 해수는 삼투압이 큰 담수로 확산되고, 담수 역시 삼투압이 작은 해수로 확산된다는 의미이다.

이러한 삼투압차에 의해 발생되는 에너지를 해수염분농도차에너지, 또는 해수염분차에너지라 한다.

이름에서 알 수 있듯이 해류는 바다 속의 강입니다. 넓은 바다에 있는 바닷물의 일부는 일정한 방향으로 흐르며 일년 내내 조용히 바다를 흐릅니다. 육지의 강과 마찬가지로 해류에도 일정한 길이, 너비, 깊이 및 유속이 있습니다. 바람의 세기와 해수밀도의 차이가 해류를 발생시키는 주요 원인이다. 지속적으로 해수면을 부는 방향성 바람에 의해 발생하는 해류를 풍류라고 하며, 해수의 밀도 차이에 의해 발생하는 해류를 밀도해류라고 합니다. 궁극적으로 두 해류의 에너지는 태양의 복사 에너지에서 비롯됩니다. 해류를 이용하여 전기를 생산하는 것은 육지의 강보다 훨씬 뛰어나며, 홍수의 위협도 없고, 건기의 영향도 받지 않으며, 일년 내내 거의 일정한 양과 일정한 유량으로 흐르므로 신뢰할 수 있는 에너지가 될 수 있습니다. 인류의 근원. 해류발전은 해류의 영향을 받아 터빈을 회전시킨 뒤 이를 고속으로 변환해 발전기를 구동해 전기를 생산하는 방식이다.

해수 온도차 에너지, 광활한 바다는 다량의 복사 태양 에너지를 흡수할 수 있는 거대한 '축열 은행'이자 해수면을 조절하는 거대한 '온도 조절기'이기도 합니다. 그리고 깊은 물의 온도. 바닷물의 온도는 바다 깊이가 깊어짐에 따라 감소합니다. 400m 이하의 바닷물은 태양 복사열이 투과할 수 없고, 바다 표면의 바닷물과 500m 깊이의 바닷물 온도차가 20°C 이상에 달할 수 있기 때문이다. 바다의 상층수와 하층수 사이의 온도차에는 일정량의 에너지가 포함되어 있는데, 이를 해수온도차에너지라고 합니다. 해수온도차에너지를 이용하여 전기를 생산하는 것을 해수온도차발전이라고 합니다. 최근 새로운 해수온도차 발전장치는 태양열 온수풀에 해수를 유입해 45~60℃, 때로는 90℃까지 가열한 후 진공을 유지하는 보일러에 따뜻한 물을 유입해 증발시킨다. 전기를 생성합니다. 해수의 온도차를 이용하여 전기를 생산할 수도 있고 부산물로 담수를 생산할 수도 있어 해수 담수화 기능도 갖고 있어 공업용수와 식수의 수요를 해결하는 데 사용할 수 있습니다.

생물학적 에너지 - 바이오가스 에너지

바이오가스는 가연성 가스입니다. 이 가스는 늪이나 연못에서 처음 발견되었기 때문에 사람들은 이를 "바이오가스"라고 부릅니다. 우리가 흔히 바이오가스라고 부르는 것은 인공적으로 생산되는 것이므로 2차 에너지원이다. 에너지원으로서 바이오가스는 지금까지 널리 사용되지 않았으므로 현대 신에너지의 한 구성원이기도 ​​하다. 바이오가스의 주성분은 메탄(CH4)가스이다. 일반적으로 바이오가스는 메탄 60~70%, 이산화탄소 30~35%, 소량의 수소, 질소, 황화수소, 일산화탄소, 수증기 및 소량의 고급 탄화수소를 포함합니다.

메탄가스의 발열량이 높으니 바이오가스의 발열량도 높기 때문에 바이오가스는 고품질의 인공가스 연료이다. 메탄은 상온에서 무색, 무취의 무독성 가스로 공기보다 가볍습니다. 메탄은 물에 대한 용해도가 매우 낮기 때문에 방수 용기에 보관할 수 있습니다. 바이오가스 생산을 위한 원료는 풍부하고 다양한 출처에서 나옵니다. 사람과 동물의 배설물, 동물과 식물의 잔해, 산업 및 농업 유기 폐기물 잔여물, 폐액 등은 특정 온도, 습도, 산도 및 무산소 조건에서 혐기성 미생물의 발효를 통해 바이오가스를 생산할 수 있습니다. 바이오가스는 지속적으로 재생되고, 지역적으로 생산되고, 지역적으로 소비될 수 있고 깨끗하고 위생적이며 사용하기 쉬운 새로운 에너지원입니다. 현재는 공급이 부족한 휘발유와 경유를 대체할 수 있고, 내연기관을 시동해 전기를 생산할 수 있으며, 농기계와 공구를 구동해 농산물과 부업품을 가공할 수 있고, 요리나 조명에도 사용할 수 있다.

현재 상황에서 바이오가스를 사용하면 다음과 같은 이점이 있습니다.

(1) 바이오가스는 농촌 에너지 문제를 해결할 뿐만 아니라 유기 비료 자원을 늘리고 품질을 향상하며 비료 효율을 높여 작물 수확량을 늘리고 토양을 개선합니다.

(2) 바이오가스를 사용하면 가축 사료를 생산하고 제지 및 수공예 산업의 원료로 사용할 수 있는 짚, 건초 및 기타 유기물을 대량으로 절약할 수 있습니다.

(3) 바이오가스의 구축은 나무를 베고 잔디를 삽질하는 현상을 줄이고, 식생을 보호하며, 농업 생산 시스템이 점진적으로 선순환으로 발전할 수 있게 해준다.

(4) 바이오가스를 구축하면 환경을 정화하고 질병 발생을 줄이는 데 도움이 됩니다. 이는 바이오가스 소화조의 발효 과정에서

새 시대의 '오래된' 에너지 - 풍력 에너지

자연에서 바람은 엄청난 에너지원이기 때문입니다. 에너지가 제공하는 에너지 총량은 아직까지 광범위하게 개발 및 활용되지 못한 무궁무진한 에너지원입니다. 풍력 에너지는 공기의 흐름에 의해 생성되는 에너지이며, 대기 운동의 에너지는 태양 복사에서 비롯됩니다.

지구 표면의 서로 다른 부분은 태양 복사를 받은 후 서로 다른 속도로 열을 발산하고 공기 중 수증기 함량이 다르기 때문에 모든 곳에서 기압의 차이가 발생합니다. 결과적으로 고기압 지역의 공기는 낮은 곳으로 흐릅니다. -압력면에서 바람을 형성하므로 풍력에너지는 지속적으로 재생되고 오염이 없는 청정에너지의 일종입니다.

현재 세계 각국에서는 풍력에너지를 주로 발전용 풍력에너지와 발전용 두 가지 형태로 활용하고 있으며, 풍력발전이 주된 형태이다. 풍력 에너지를 동력으로 사용한다는 것은 물 펌프를 구동하여 물을 들어 올리는 등 다양한 기계 시스템을 직접 구동하기 위해 풍차를 사용하는 것을 의미합니다. 이러한 종류의 풍력 터빈의 장점은 낮은 투자, 고효율, 경제성 및 내구성입니다.

우리나라의 풍력에너지 자원 분포와 현재의 기술여건에 따르면 가까운 미래에 풍력에너지 개발과 활용의 초점은 내몽골, 북동부, 서북부, 티베트와 남동해안, 섬, 산, 바람이 잘 통하는 곳 등 풍력에너지 자원이 풍부한 지역입니다. 연평균 풍속이 6미터/초를 초과하는 지역, 특히 전력망에 접근하기 어려운 목가적 지역, 섬, 산간 오지에서는 풍력 에너지 자원의 개발 및 활용이 더욱 중요합니다.

21세기 이상적인 에너지원 - 수소에너지

수많은 새로운 에너지원 가운데 수소에너지는 21세기 가장 이상적인 에너지원이 될 것이다. 동일한 무게의 석탄, 휘발유, 수소를 연소할 때 수소가 가장 많은 에너지를 생산하고 그 연소 생성물은 재나 폐가스가 없고 환경을 오염시키지 않는 유일한 수소이기 때문입니다. 연소 후 생성물은 물이며, 지속적으로 수소를 생성할 수 있으며 결코 고갈되지 않습니다. 수소는 다양한 용도로 사용되며 적응성이 뛰어납니다. 금속수소화물은 연료로 사용될 수 있을 뿐만 아니라 화학에너지, 열에너지, 기계에너지를 서로 변환시키는 기능을 가지고 있습니다. 예를 들어, 수소 저장 금속은 수소를 흡수하고 열을 방출하며 열을 흡수하고 수소를 방출하는 능력을 가지고 있습니다. 열을 저장하여 실내 난방 및 냉방에 사용할 수 있습니다.

수소는 특정 압력과 온도에서 쉽게 액체로 변할 수 있어 철도 유조선, 도로 트레일러 또는 선박으로 쉽게 운반할 수 있습니다. 액체수소는 자동차, 항공기, 로켓, 미사일의 연료로 사용될 수 있다. 달에 간 미국의 우주선 '아폴로'와 인공위성을 발사한 우리나라의 장정 발사체는 모두 액체수소를 연료로 사용했다.

또한 수소-수소 연료전지를 사용하면 수소에너지를 직접 전기에너지로 변환할 수 있어 수소에너지 이용이 더욱 편리해진다. 현재 이러한 종류의 연료전지는 우주선과 잠수함에 사용되어 좋은 결과를 얻고 있습니다. 물론, 높은 비용으로 인해 당분간 널리 사용되기는 어렵습니다.

1970년대에는 반도체 재료인 티탄산스트론튬을 광전극으로, 금속 백금을 암전극으로 사용해 햇빛을 통해 백금이 수소를 방출했다. 전극과 산소가 티탄산스트론튬 전극에서 방출되는 현상을 우리는 일반적으로 물의 광전기분해라고 부르며 수소를 생성합니다. 과학자들은 또한 일부 미생물이 햇빛의 영향을 받아 수소를 생산할 수도 있다는 사실을 발견했습니다. 광합성 과정에서 수소를 방출하는 미생물을 사용합니다. 수소화효소는 전자를 유도하여 물 속의 수소 이온을 결합시켜 수소 가스를 생성합니다.

이 분야에 존재하는 주요 문제점

1. 단순히 전통적인 경험을 활용한 특정 공학 프로젝트의 개발 작업이 많고, 기술의 연구 및 응용을 위한 과학적 기반이 부족합니다.

2. 신기술 개발에 있어 혁신적인 개념과 독자적인 개념이 거의 없으며, 독자적인 의견과 올바른 분석 및 판단이 부족한 경우가 많습니다. 다른 사람이 이미 내린 후에 자신이 말에서 내려야 하는 경우가 종종 있습니다. 우리는 우리나라의 실정에 기초하여 과학적인 분석을 하고 독자적인 의견을 내놓아야 합니다. 이를 위해서는 깊은 기술적, 과학적 기반이 필요합니다.

3. 에너지 프로젝트는 대규모이고 대규모 투자가 필요하며 주기가 길고 새로운 개념이 많지 않으며 명확한 방향, 장기적인 지속성, 적시 요약 및 조정이 필요합니다. 개발을 위해.

주요 개발 방향 전망

우리나라의 상황에 따라 다음과 같은 기술이 핵심 개발 방향이 되어야 합니다.

석유 및 가스 산업의 핵심 기술

석유 및 가스 지구물리학적 탐사 및 시추를 위한 신기술, 해양 석유 및 가스 개발 기술, 석유 회수 개선을 위한 신기술, 3차 석유 회수 및 기타 유전의 석유 회수 개선 방법 적용 물 주입 개발의 후기 단계.

석탄의 효율적이고 깨끗한 이용을 위한 핵심 기술

우리나라 석탄 개발 및 이용의 핵심은 낮은 생산 효율성, 안전성, 심각한 환경이라는 두 가지 문제를 해결하는 것입니다. 두 가지 주요 기술을 점진적으로 개발해야 합니다. 첫째, 안전하고 효율적인 채굴 기술, 둘째, 효율적이고 깨끗한 이용을 위한 청정 석탄 기술: 안전하고 효율적인 석탄 채굴 기술, 석탄 세척, 처리 및 처리 기술. ; 청정 석탄 연소 기술;

전력산업 핵심기술

초임계·초초임계 증기파라미터 발전기술, 가스-증기복합발전기술, 청정석탄 발전기술, 열병합발전 및 다중발전기술 발전 기술, 첨단 가압경수로 발전 기술, 연료전지 발전 기술, 국가 지역 전력망 연계 및 유연한 교류 송배전 기술.

에너지 절약 기술

중저온 폐열 활용 시스템 및 중저온 에너지 활용 신기술, 히트펌프 기술, 건물 에너지 절약, 저온 에너지 저장 신기술 (얼음 저장 및 전력 피크 면도 포함) 시스템, 에너지 절약 가전제품, 에너지 절약 운송, 고에너지 소비 산업을 위한 새로운 에너지 절약 프로세스.

원자력 방출 및 활용에 관한 과학적 문제

핵 폐기물 처리 및 재사용, 안전성 향상, 새로운 안전한 원자로 유형 및 고온 가스 냉각 원자로 탐색; 열 제어 핵융합로의 핵심 기술.

신재생에너지 및 수소에너지 개발 및 활용에 관한 과학적 이슈

바이오매스 에너지 전환을 위한 저가격, 고효율, 장수명 태양광 발전 신기술; 활용 기술(발전, 냉동 등), 수소 에너지 대규모 준비, 저장, 운송 및 활용 기술.

에너지 및 환경 기술

에너지 변환 및 활용에 있어 유해성분 제어 및 무공해 방향 전환 기술, 도시 폐기물의 무공해 및 자원 활용 기술; CO2 재활용을 위한 환경 시스템, 석탄을 이용한 생태 공학, 석탄 기반 수소 생산 및 수소 에너지 활용 시스템.

농촌 에너지 기술

바이오가스 기술, 액체 연료, 발전 기술.

조치 및 제안

1. 에너지 및 환경 보호 법안, 가격 정책 및 우대 정책.

2. 국가와 업계가 공동으로 지원하는 에너지 과학 및 기술(특정 생산 프로젝트 아님)을 강력하게 지원합니다. 과학교육부의 특별 지원.

3. 신개념 발전시스템, 태양에너지, 원자력에너지 등 보다 유망한 방향에 주목하고 연구개발 사업을 계획해야 한다.

4. 탄탄한 기초와 폭넓은 지식, 강력한 문제해결 능력을 갖춘 에너지과학 분야의 젊은 인재를 양성합니다.

5. 에너지 과학 및 기술 연구개발에 대한 투자 증가: 전체 국가 R&D 지출에서 우리나라의 에너지 R&D 지출이 차지하는 비율은 세계 선진국의 해당 가치보다 훨씬 작습니다. 에너지 R&D에 대한 낮은 투자는 우리나라의 독립적인 과학 기술 연구 개발로 이어졌습니다.

참고 자료:

"환경 및 에너지 과학 소개" 저자: Liu Zhenyan 출판사: Science Press; 제1판

"에너지 과학 입문" 저자: Huang Suyi 출판사: China Electric Power Press

"우리나라의 에너지 과학 분야 발전 전략 보고서 2011-2020"(제4차 초안) ) 중국과학원

"에너지 과학 발전 전략 연구" Wu Chengkang과 중국과학원 원사 Xu Jianzhong