中华学生百科全书-第192章

按键盘上方向键 ← 或 → 可快速上下翻页，按键盘上的 Enter 键可回到本书目录页，按键盘上方向键 ↑ 可回到本页顶部！
————未阅读完？加入书签已便下次继续阅读！


证实了他的科学论断，也使我国从此摘掉了“贫油”的帽子。
　　　　从地下开采出来的石油，通常称作原油，需要经过加工提炼后才能使用。
　　　　但石油是非再生能源，在地球上的储藏量非常有限。据目前估计，包括
海底油田和深层油田，石油地质含量总共约有　3000　亿吨，已探明了的石油含
量不到　1000　亿吨。而现在的年开采量达　30～40　亿吨。照此发展下去，有限
的石油资源很快就跟不上需要了。按目前的消费量计算，现已探明的石油储
量到　2020　年就要用完了。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　天然气
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　天然气与石油属于同一类，是一种更简单的碳氢化合物，成分以甲烷为
主。天然气蕴藏在地层内的岩石孔隙和空洞中，在地球上的储量也很大，已
探明的储量已超过石油的探明储量，是一种与石油并列的重要能源，所以，
人们通常把它们总称为“油气”。
　　　　天然气的形成和石油基本相同，不过，促使有机物质进行生物化学反应
的不是石油菌和硫磺菌等，而是厌氧、嫌气菌参与分解活动。天然气常常和
石油埋在一起，由于天然气的比重轻，所以气在上，油在下。它和石油就像
一对孪生兄弟，从形成、蕴藏到开采、使用，经常是形影不离、密不可分的，
这种天然气叫做油田伴生气，这样的矿脉称为油气田。天然气有时也单独储
于地下，这样的矿脉叫天然气田。前苏联的西伯利亚有不少大的天然气田。
我国四川盆地也有丰富的天然气资源，是我国最大的气区。
　　　　天然气的开采、运输和使用都很方便，也较清洁。由于天然气压力很高，
只要钻井开孔，就容易把它采出。采出后，既可用管道直接输送到需要的地
方，也可冷却到…161℃变成液化天然气，再用冷冻油轮或冷藏槽罐运送。比

如，日本就用油轮从加拿大、阿拉斯加和印度尼西亚等地，大量进口液化天
然气供城市煤气或火力发电用。天然气主要用作工业和民用燃料，或用以制
造炭黑，作为合成氨、乙炔、氢氰酸、甲醇、石油和其他有机化合物的原料。
　　　　按目前的消费量计算，工业发达国家的天然气将在　2030　年被采尽，发展
中国家也将在　2060　年发生短缺。那时，人们就不得不开发新的能源了。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　电
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　在现代生活中，点灯照明，使用各种家用电器，都离不开电。电是从哪
儿来的？是从发电厂通过电线传送到千家万户的。
　　　　发电厂是如何产生电的？是靠发电机产生的电。
　　　　现在发电机主要有两类：一是火力发电机，一是水力发电机。
　　　　　　　
　　　　火力发电
　　　　　　　
　　　　1831　年，人们用导电的铜线做成线圈，当线圈在磁场里运动里时，线圈
中竟产生了电流。于是在　1866　年，根据这一发现，人们首次制成了工业上可
以应用的发电机。从此，电能引起人们的普遍关注。
　　　　19　世纪　30　年代，有一次法拉第讲课，讲的内容就是他新发现的电磁感
应定律。当他讲完课走下讲台时，前来听课的一位年青人，后来做过三任英
国首相的格莱斯顿（1809——1898）走上前问他：
　　　　“先生，请告诉我，您的发现会带来什么样的实际效益呢？”
　　　　“这一点，连我自己也不清楚。”法拉第回答，“不过，我不怀疑，在
我的有生之年，有人会向它课税的！”
　　　　不错，法拉第，这位书籍装订工匠出身、在听了一系列化学课程后刻苦
钻研、逐步成为英国皇家学院实验室主任的卓越科学家，所发现的电磁感应
现象——切割磁力线的导线能产生感生电流，确实是电学研究中划时代的伟
大发现之一，是电能时代的发轫，的确给人类社会带来了极大的实际效益，
给世界提供了切实有用的能源。近　1　个半世纪以来，所有的发电机和电动机
都是应用这个原理制造的。随着时光的流逝、社会的发展，发电机已经成为
人类生产动力、把机械能转化为电能的最常用的机器，电能也已成为当今社
会的“空气”和“水”，是人们须臾不可或缺的必需品了。不过，迄今为止，
所有的火力发电机都是经过从化学能→热能→机械能→电能的三次能量转
化，才把燃料的化学能转变为电能的。即使是核电站，其发电过程也几乎与
此相同。
　　　　我们已经知道，在把煤炭、石油或天然气的化学能转换为热能，再把热
能转换为机械能的过程中，绝大部分热被散失而白白浪费掉了，热效率很低，
最高也不过　40％左右。能不能直接把热能转换成电能呢？能，当然能。本世
纪　50　年代后期，人们终于想出了一种计高一筹的新型火力发电技术——磁流
体发电。
　　　　它最突出的特点是：没有高速旋转部件，装置本身仅是一个结构非常简
单的静止机械，但却能直接把热能变为电能。它启动快，效率高，污染小，
而且发电容量越大就越好（别的发电机是容量越小越好）。
　　　　磁流体发电还有一些技术难关需要进一步攻克。所以，尽管磁流体发电

已处在大规模工业性试验阶段，但真正大规模的工业应用，恐怕要到下个世
纪才能实现。
　　　　　　　
　　　　水力发电
　　　　　　　
　　　　“君不见，黄河之水天上来，奔流到海不复回。”水从高处往低处流，
流动的水包含着能量，急湍的大河包含着巨大的能量，因此，水能是人类利
用很早的一种能源。
　　　　早在　3000　年前，我们祖先创造了靠水的力量转动的各种机械装置，如碾
米、舂米的水碾，用来磨粉的水磨，车水灌溉农田的水车，用来纺纱的水轮
等等。
　　　　水力发电通常要有两个条件：一是水源必须维持一定的落差；二是水源
必须具有相当的流量。为此，人们在江河干流上建造拦河坝，筑蓄水库，迫
使上游水位抬高，水坝前后的水位落差增大。高高在上的水库里的水，通过
输水管引导，以很大流速冲击到水轮机上，使水轮机旋转带动发电机发电，
产生电能。
　　　　水力发电比火力发电经济。因为水力发电的原料——水是免费的，所以，
水电成本只有火电的四分之一。水力发电不污染环境，还可以解决防洪、灌
溉、航运等各种水利问题。
　　　　地球上成千上万条奔流不息的江河为人类提供了极其丰富的水能资源。
这是一种流动的再生能源，可以不断地供应，反复使用。尽管人类制造水车
来带动机械碾谷、磨面至少有　2000　年的历史了，但是，水能的大规模开发和
利用只不过是近　100　多年来的事。1882　年，世界上出现了第一台水轮发电机
以后，随着远距离输电技术的不断提高，水力发电便迅速发展起来，水能成
为仅次于石油、天然气和煤炭的主要能源。
　　　　构成水力资源的最基本的条件是水流和落差。就自然条件来说，这主要
取决于降水量和地形。只要有较好的精确的地形图和有关河流的流量等资
料，就可以相当准确地估算出水能资源的理论蕴藏量。但由于受到技术和经
济上的种种条件限制，这样算出的理论蕴藏量大部分无法利用。
　　　　地球上的水能资源蕴藏量相当丰富。理论上估计，年发电量为　44　亿亿
度，相当于装机容量　51　亿千瓦，足够目前人类　1　年所需全部能量的　70％～
80％。但技术上和经济上可开发的水能资源，每年可发电仅　10　万亿度，也可
以满足当前世界能源总需要量的　1／7。可惜，实际上，人类现在所消费的能
源只有　2％左右来自水电。可喜的是，人们已经充分认识到了水电的优越性
及其重要意义，正在加紧开发这种能源。例如，1991　年　5　月　6　日，世界上最
大的一座水电站在南美州正式运行。它耗资　183　亿美元，建在巴西和巴拉圭
交界处的巴拉那河上。坝长　7．7　千米，高　196　米，共有　18　台发电机组，功率
为　1260　万千瓦，占巴西总发电量的　38％，给这两个国家带来了很大的经济
效益。
　　　　我国地域辽阔，水力资源得天独厚，许多地区雨量充沛，河流众多，而
且山区多，地形高差大，水能资源相当丰富，理论蕴藏量为　6．8　亿千瓦，年
发电量为　5．9　万亿度；可开发的水能资源为　3．8　亿千瓦，年发电量为　1．9　万
亿度，其中，近期可开发的为　1．03　亿千瓦，年发电量　4300　亿度，居世界首
位。

　　　　　至　1983　年，我国已建成了大型水电站　100　多座，还有　9　万多座小型水电
站遍及　1500　多个县。这时的水力发电装机容量已占总装机容量的　27．6％，
发电量占全国总发电量的　16．8％。然而，这些发电量还只占可能开发水力资
源的　2．5％。到　1986　年，我国水电装机容量达到　2754　万千瓦，已跃居世界
第　6　位，年发电量为　945　亿度，可占到可开发水能资源的　5％。由此可见，
我国开发水能资源的潜力依然很大。所以，自　80　年代以来，我国继续大力发
展水力发电。在黄河上游，除了继续巩固和提高装机容量已达　120　万千瓦的
刘家峡水电站外，又在龙羊峡建立了装机容量为　150　万千瓦的大型水电站。
在长江三峡的出口还兴建了我国最大的水电站—葛洲坝水电站，装机容量为
271．5　万千瓦。它是长江三峡水利枢纽工程的重要组成部分。长江三峡是世
界著名的大峡谷，可开发的水资源占全国　53％，是天下无双的水力资源“富
矿”。在这里筑坝拦洪，兼收防洪、发电、航运之利，以综合治理开发长江，
这是中国几代志士仁人的梦想。1992　年　4　月　3　日，全国七届人民代表大会通
过了经过近一个世纪的风雨历程的三峡工程，从此三峡工程开始走出梦境。
三峡工程的坝址是在三斗坪，大坝全长　1983　米，共装　26　台机组，总装机容
量为　1768　万千瓦，年发电量　840　亿千瓦时，为目前全国发电量的　1／8，相当
于　3　个年产　1500　万吨的矿区，相当于　14　座　120　万千瓦的火电站，输电范围
1000　千米。该工程计划　15　年，每年有　4　台机组投产，相当于每年有一座葛
洲坝电站装机总容量投产。三峡工程是一项十分复杂的工程，在以后整个勘
测设计和施工时间内会遇到许多困难，要付出很大的代价，但三峡工程建成
后，长江可长治久安，可造福于子孙后代。
　　　　　水力发电还有一些最受欢迎的优点。例如，它是一种最干净、最安全的
能源，它没有火力发电站那样的环境污染，也不存在核电站那样的潜在污染
和危险，又不会产生任何难以处理的有害废料。同时，它还是最廉价的能源，
水电的生产成本只有火电的　1／3，而且其资金积累也比火电快　1　倍。因此，
世界上许多发达的工业国都很注意尽早地开发水能资源，它们的实际开发量
已达到可开发量的　40％～95％。特别是　1973　年西方发生能源危机以来，水
电的身价更是倍增。所以，水能已成为目前世界上唯一实际大规模应用的可
再生能源。
　　　　　但是，任何事物都不是十全十美的，水力发电也还有一些缺点值得考虑
和克服。譬如，一般来说，水电站的投资较大，建设周期较长；筑坝蓄水—
—建水库，会淹没大片地区，还会限制鱼群的回游，改变河流中淤泥的流动
方式，使水库本身淤塞等等。我们相信，这些问题，随着科学技术的发展和
社会的进步，将来一定能得到妥善的解决，水力发电技术会跃向更高的水平。

　　　　　　　　　　　捕捉新能源
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　最干净的能源——氢
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　虽然现在有了那么多种燃料，但是真正在燃烧时完全没有污染的燃料只
有一种，那就是氢。正如我们在前面讲过的，煤炭石油等燃料都不是单质，
它们燃烧时总会产生许多污染物，这些污染物无论用多么先进的技术处理，
也不可能完全消除得干干净净。然而，氢的燃烧生成物只是水，没有其他物
质生成，对环境没有任何污染。而且氢的热值高，每克液氢燃烧可产生　120
千焦耳的热量，是　1　克汽油燃烧放出的热量的　2．8　倍，其使用安全性也和汽
油差不多。氢的储运性能好，使用也方便。其他各类能源都可以转化成以氢
的方式进行储存、运输或直接燃烧使用。氢可以说是未来最理想的燃料。
　　　　氢是这样发现的。18　世纪，瑞典一位名叫卡尔·舍勒的年轻药剂师，对
化学很有兴趣，一天到晚孜孜不倦地实验