可再生资源的优点精选(九篇)

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第1篇：可再生资源的优点范文

关键词：循环经济；人力资本；路径选择；教育

自工业革命以来，最受欢迎的忧虑对象是能源，不像股票，人们对能源的预期总是过分悲观，然而除去一些非经济因素造成的影响，能源危机从没真正出现过，相反，从长期来看，自然资源相对于劳动力的价格却下降了。第一次“能源危机”发生在19世纪50年代，那时人们的想法是世界上的煤即将耗尽。人们想出了种种解决方案，包括禁止扩修铁路。但最终什么也没做，并且，什么也没发生。上世纪70年代，石油是“能源危机”的根源，当时的解决方法是开发更多的油田。现在的石油危机也将以同样方式得到解决。中国作为一个巨大的新石油消费国登场后，带来了我们需要适应的、永久存在的新问题，适应的方式可能是克服我们对核能源非理性的恐惧。无论如何，能源供应总会跟上需求。

一般来说，就大多数自然资源而言，生产率的提高和新的发明抵消了现存资源的消耗，但未来却存在太多的不确定性。随着经济社会的不断发展，生产要素结构会发生变化，不可再生自然资源逐渐减少，如果不可再生自然资源获得了充分的补偿，那么从理论上来说，经济系统的可持续发展是可以实现的。下面我们要找出维持经济系统可持续发展的充分条件。

一、一个循环经济模型

自然资源分为可再生资源（renewable resources）与不可再生资源（nonrenewable resources）。不可再生资源从量上看是有限的，随着时间的推移它的存量会逐渐减少直至耗尽；可再生资源的再生或者更新取决于其自身能力和一定的围在条件，如果可再生资源的使用量超过其可持续产量，它的存量就不足以更新，表现为过度利用，将会导致该可再生资源的逐渐减少甚至耗尽。

一些资源耗尽并不会中止人类社会的发展，因为在不断循环的再生产过程中，不可再生资源与人类创造出的新资源和积累的资本可以互相替代。

在图1中，横轴代表未来的自然资源数量，它等于自然资源总存量减去当前的资源消耗量，纵轴代表未来的新资源和资本数量。未来的新资源和资本数量取决于当前的资源消耗量，因为在消耗当前的资源的同时，能开发出许多新资源，还能积累大量的人力资源和实物资本。可以用要素转化函数FR = f( NR )表示现有资源转化成新资源新资本的能力。为便于分析，可以简单的假设为：

FR = a + b( NR ) = a + b( TR – FNR )

其中，FR为未来新资源资本的数量，NR为当前的资源消耗量，TR为资源的总存量，FNR为未来的自然资源数量。a和b为常数项，其中b表示资源转化能力，人力资源结构越好，人力资本积累得越多，b越大。图1中，AEB曲线为等产量线，C点表示当前耗尽所有的资源，同时为未来创造出了大量的新资源和资本，D点表示当前不消耗资源，也不能为未来创造资源。

                            图1

人类选择B点意味着现在应为未来储备充足的自然资源，同时意味着现在必须减少产出；选择A点意味着现在消耗了大量资源，但要求人类能创造出新能源与新资本。未来生产的最优点在E点，选定该点，可以计算出现在的能源消耗量。

因为b表示资源转化能力，人类应该谨慎估算b的大小，若估算不出，就不该盲目地大量消耗自然资源。

根据上面的分析，可以得出维持经济系统可持续发展的充分条件：当人类拥有足够的资源转化能力时，经济系统是可持续的；当人类没有拥有足够的资源转化能力时，人类应为未来储备充足的资源。

二、我国发展循环经济的一个路径选择

考虑到资源与资本存量，我国很难达到美国的人均存量水平，但从理论上不能否认我国能在人均生活水平逐渐提高的同时实现经济的可持续发展。本文的循环经济模型为我国发展循环经济提供了一种思路。西方学者自1980年代中期以来的研究成果提供的大量证据表明实物资本的增加和人力资本的增加在单位工人产出随时间增加的过程中起到了大致相同的作用。这给了我们启示，如果我国重视人力资本的积累，人均资本存量将能达到相当高的水平。

人力资本的积累与实物资本的积累有很大的区别，有两个方面对我们有很大的启发：

1、实物资本的积累需要大量的资源，而人力资本的积累需要相对少的资源——维持人类基本生存所需和积累知识所需的自然资源；

2、人力资本相对于自然资本的折旧速度很慢，并且人力资本使用得越频繁，不但可改变生产函数的技术水平，而且还能增加自身的存量。

经济增长理论说明人均产出取决于人均资本存量，两者之间的关系用生产函数表示。人均资本存量取决于人均储蓄与人均资本存量的折旧，当人均储蓄大于人均资本存量的折旧时，人均资本存量会增加，当二者相等时，人均资本存量就会处于稳定的状态，此时也决定了稳态的人均产出。人均产出(AP)、人均储蓄(AS) 、人均资本存量折旧(AKD)和人均资本存量(AK)之间的函数关系可以简单的表示为：

AP = F(AK)

AS = s(AP)

第2篇：可再生资源的优点范文

关键词：太阳能技术；现状；原则；建筑设计；形式

随着城市发展进程的加快，我国对建筑行业也提出了更高的要求，在城镇中建筑工程项目的数量不断增多，建筑企业的规模也在不断扩大。随着建筑行业的崛起，建筑企业之间的竞争越来越激烈，为了提高自身的竞争力，管理者必须不断的降低施工成本，提高施工效率，还要在施工设计中加入环保的技术理念。建筑是比较耗能的工程，施工人员如果缺乏环保意识，会增加资源的消耗率，还可能破坏当地的生态环境。为了促进建筑行业的可持续发展，在建筑设计时，可以多引进太阳能等可再生资源，提高施工的技术水平，这样才能提高建筑设计的质量。

1 我国建筑耗能的现状

建筑施工需要利用多种能源与材料，所以，建筑行业也是我国比较耗能的一大产业，根据调查发现，建筑耗能占全社会耗能的1/3以上，而且随着建筑行业的崛起，耗能情况仍处于上升趋势。建筑设计方案涉及的内容比较广，比如施工设计、施工材料、施工环节等等，在设计的过程中，设计人员需要结合当地的气候环境，这样才能提高施工的效率与质量。不单是建筑施工过程，建筑拆除工程也是比较耗能的，其中采暖工程、空调、照明都是耗能较大的项目。如果施工单位不注意环保，会极大的消耗资源，还会增加建筑施工的成本。建筑施工中大多数资源都是不可再生的，这不符合可持续发展的要求，而利用太阳能技术，可以有效的降低不可再生资源消耗率，对环境保护也能起到一定促进作用。

2 应用太阳能技术是建筑发展的必然趋势

太阳能是一种可再生的资源，而应用在建筑设计中，可以增加建筑的保暖功能，还能有效的降低建筑企业的施工成本。应用太阳能技术是提高企业竞争力的重要措施，而且还能降低我国煤炭资源的消耗量。随着建筑行业的发展，应用可再生绿色资源也是必然的趋势，这样可以缓解我国的资源紧缺的现状。下面笔者对建筑设计中应用太阳能技术的原则进行简单的介绍。

2.1 降低建筑能耗

建筑施工会消耗大量的资源，应用太阳能资源，会降低对煤炭资源的消耗量，有助于维持生态环境的平衡。应用太阳能技术，可以在保证建筑质量的前提下，降低建筑能耗问题，在满足用户对建筑功能要求的同时，对当地生态环境有着环保作用，所以，施工单位应该大力宣传这一措施。

2.2 节约资源消耗

太阳能是一种可循环使用的资源，将其应用在环境循环系统中，可以促进资源的重复利用，具有经济节省的作用，而且节省了大量的建筑材料。利用太阳能技术，可以降低建筑施工对环境的破坏，其属于天然的资源，应用太阳能这种绿色资源可以有效的提高建筑企业的竞争力。

2.3 满足用户的需求

建筑的光照问题影响着居住的舒适度，建筑采光问题也是人们购房比较关注的问题，光照可以降低室内细菌的滋生，使人们身体更加健康。所以，在建筑设计中应用大量的太阳能技术，可以给人们提供身体所需的能量，还可以有效的提高室内的温度与舒适度，从而更好的满足人们对住房环境的要求。

3 太阳能技术在建筑设计中的利用形式

太阳能技术可分为主动式与被动式两种，其中被动式太阳能技术在建筑设计中应用比较多，被动式太阳能建筑根据利用方式的不同，可以概括为以下一种形式：直接受益式、附加阳光间式、集热蓄热墙式、组合式太阳房。

3.1 直接受益形式

主要是让光照通过建筑透光材料直接进入到室内的一种采暖形式，在被动式太阳能技术中的采暖与普通建筑之间差别两最小的太阳房。可以使太阳光透过玻璃直接射入到建筑室内，将热能存储到地板与内墙上，在夜晚，地板与墙体的存储能借助于对流辐射与热传导，将热量释放出来，从而维持室内温度。并且，被围护结构的内表面对太阳能进行大量吸收，其中一部分能量用在辐射对流方式的空间传递上，另一部分是储存在蓄热体重，在晚上和夜晚上逐渐的释放出存储热量，使室内温度保持平衡。在房屋建筑南面设置大面积直接受益墙，保证寒冷季节室内温度的均衡与平均空气波动，维护结构室内构造采用的是重质材料，用于储存热量与充分吸收太阳能。

3.2 附加阳光间形式

在房屋建筑的主体南面修建玻璃温室，是一种直接受益窗与集热蓄热墙相结合的方式。基本结构：将建筑阳光间式的太阳房修建在房屋主体的南面，使用墙体将阳光与房屋相隔，阳光以太阳热能形式提供给建筑，并且起到缓冲效果，降低房屋热损程度，从而使房屋建筑室内温度均衡。

3.3 集热蓄热墙形式

根据房屋建筑的南面垂直型集热蓄热墙对太阳能进行吸收，并且以辐射、传导和对流形式将太阳能传输到室内。基本结构：在建筑主体墙外部覆盖玻璃罩，并在主墙体上和下部均设置通风口。光照透过玻璃被集热墙吸收，少数被玻璃吸收。集热墙所吸收的太阳能主要通过两种方式传输到室内：①墙体热传导，建筑墙体借助于对流辐射将太阳能传输到室内。②集热墙的外表面借助于对流方式将吸收的太阳能传输给玻璃罩与墙体之间的夹层空气，再通过房间空气与夹层空气产生的对流将热量传送到室内。

3.4 组合型太阳房

太阳房在设计虽然有很多优点，但是在使用性能上依然存在一定的限制。因此，可以将两个或者是两个以上被动式的太阳房进行组合，形成组合型太阳房。通过多种采暖方式相结合的太阳房，太阳房之间的优势互补，提高了太阳能采暖系统的有效性，即将直接受益窗与集热墙相结合的组合型太阳房，并且这种组合型太阳房的白天照明与太阳能供热上均有很大的优势。

结束语

随着建筑行业的发展，越来越多的设计师在建筑设计中引入了环保的理念，建筑比较耗能的行业，实现建筑行业的可持续发展，有利于降低建筑的能耗问题，对环境保护也起着积极影响的作用。现代建筑设计需要在传统的设计方案中加入绿色环保的措施，太阳能是一种可再生资源，利用太阳能技术，可以在提高建筑质量与功能的基础上，降低建筑施工的成本，还能提高房屋的光照性，使室内的环境更加健康、舒适。

参考文献

[1]王长贵， 郑瑞澄等著.新能源在建筑中的应用[M] .北京：中国电力出版社，2003（1）：74-80.

第3篇：可再生资源的优点范文

关键词：环保；木材胶黏剂；应用进展

我国的消费者权益日刚刚结束，如今的消费者对于自身的合法消费权益以及消费品的质量越来越看重，无论是食品方面还是生活用品方面，包括衣食住行方面都有着更高的要求，然而在实际生产中，很多商家为了节省资本，获取更多的商业利益，在消费品中投放入不合标准的化学成分，对于消费者的身心健康都造成了严重的损坏，有的不正规的制造商生产的不合格的木材胶黏剂，其甲醛的释放量已经严重超出标准，为人类以及社会带来了双重伤害。

1 木质素胶黏剂

纤维素是当前自然界的第一大可再生资源，木质素同样也是一种可再生资源，根据木质素的相关统计数据显示，全球范围内的木质素的生产量在6万吨左右，人们应用木质素的时间也很长了，虽然木质素很早之前就被投入到工农业中，进行生产活动，但是其投入使用一直存在局限性，因为木质素具有反应活性不高的特点，因此木质素的相关研究学者一直对其活化进行研究。木质素的性能与结构决定了它自身的特点，它是一种聚酚类的呈现三维网状形态的高分子化合物，碳碳键以及醚键是其主要连接方式，由于碳碳键与醚键都是键能较高极性略小的键分子，因此难以进行反应，另外木质素的含甲氧基量偏高，含羟基量小，苯环上位阻大，通过合成木质素胶黏剂的过程就能发现，苯酚、酚醛树脂、甲醛与木质素在发生反应时，木质素的活性明显不够，因此我们能够得出这样一个关于木质素的结论，即：木质素能够产生良好反应的基础条件是：在保证甲氧基量减少时保持羟基的含量增加来对木质素的反应活性进行刺激，将木质素应用于胶黏剂中主要可以通过两种不同的方法：在长时间的热压作用后，其温度与酸度都居高不下，胶黏剂呈现黑色，另外其耐水性能与力学以及物理的性能都偏低；另外一种方式就是将其他原料与木质素混合在一起后，通过改变树脂的原有性质进行制作胶黏剂。

在大力开发使用木质素作为胶黏剂的原材料时要注意改变其活性的问题，实现木质素从三维网状的高分子化合物向芳香环状的分子量小的混合物的分解，有效地改变其羟基，增强其发生反应时的活性，在进行木质素的活化工作时，要注意对其反应机理展开深入地探讨与分析。从木质素中得到的启示是在进行胶黏剂制作时，还可开发其他的可再生资源，如蛋白质、淀粉等无害资源。

我国对于将木质素应用于胶黏剂的研究虽然晚于其他国家，但是仍旧对其投入大量的科研力量，但是处于探索阶段的木质素胶黏剂的研究还存在一些问题，我国对于木质素胶黏剂的加工工艺与设备并不是最先进的，我国投入生产的木材胶黏剂的制作原材料一般都是一些不可再生资源，而现在国际胶黏剂的制作大方向是使用可再生资源，因此我国未来一定会对木质素胶黏剂的制作加大研究的力度。未来我国的胶黏剂市场份额也一定有很大一部分是木质素胶黏剂。

2 淀粉基胶黏剂

淀粉作为胶黏剂的势在于成本相对比较低，价格低廉，并且与木质素相同也是一种可再生资源。然而一般的淀粉并不能对木材的黏合起到很大的作用。再过去，使用淀粉作为胶黏剂主要是通过一定条件下的反应井淀粉向低分子物质转化，来作为填料。淀粉的生产特点一般都是大规模、高速度利用淀粉的这一优势，可以进行环保型胶黏剂的生产制作。

淀粉类是以大规模、高效率生产与提纯的廉价天然高分子聚合物，淀粉本身具有作为胶黏剂的潜力。人类从古至今围绕淀粉类胶黏剂开发的努力一直没有停止。我国秦朝就以糯米浆与石灰制成的浆黏结长城的基石。但由于受到科学水平的限制，一直到20世纪中叶，天然高分子胶黏剂被合成高分子聚合物取代前，传统淀粉基胶黏剂的制作水平都无突破性的进展。传统淀粉基胶黏剂因为耐水性能差、胶接强度低而被局限于纺织业、造纸业、包装纸箱、瓦楞纸板等工业生产上使用，用于木材加工工业的则极为少见。随着对淀粉理化特性认识越来越清楚，淀粉作为胶黏剂的很多弱点通过改性得到了有效的改善。利用这一廉价、可再生的天然高分子材料开发价格、性能、环保诸方面可以完全替代“三醛胶”的新型木材胶黏剂已指日可待。传统意义上淀粉基胶黏剂包括各类糊精胶、低氧化度变性淀粉胶、淀粉磷酸酯胶等，其制造方法多种多样，性能差异也十分悬殊。但可用于木材黏结的传统淀粉基胶黏剂则少之又少。主要原因是向淀粉引入的活性基团效率很低，故传统淀粉基胶黏剂黏结力主要来源于淀粉链上为数众多的羟基之间产生的氢键接合力，以及依赖硼砂对羟甲基的络合作提高淀粉基胶黏剂的耐水胶接性能，应在淀粉分子链之间均匀导入适量接合牢固的化学键，如氨酯键、醚键、缩醛键和酯键等。

3 环保性脲醛胶

脲醛树脂胶由于价格低廉，胶合强度好，具有一定耐水性等优点，被广泛应用于木材加工行业，尤其是室内装饰装修材料人造板的加工，用量最大。但是，在使用脲醛树脂制板过程中，以及人造板装饰装修使用中，会释放出大量的游离甲醛，刺激人的眼睛及呼吸系统，危害人体健康，我国政府于2001年12月制定强制性标准GB18580-2001（室内装饰装修材料人造板及其制品中甲醛释放限量），GB18583-2001（室内装饰装修材料胶黏剂中有害物质限量）等10项国家标准，要求国内脲醛树脂胶黏剂生产厂家必须生产E2和E1级环保产品。目前采用国内技术已能生产E2环保产品，但生产E1级产品只能靠引进技术，这就需要国内脲醛树脂胶黏剂生产厂家和科研部门积极攻关，以解决目前存在的技术难题。国际脲醛树脂胶黏剂生产企业一方面生产液体胶供应本地木材厂，另一方面大规模生产E1粉胶，降低成本进行国际化销售。

结束语

无论是在哪一个发展中国家，绿色环保的胶黏剂的大量投入使用无疑是一个不可逆转的趋势，虽然我国现阶段所使用的大部分木材胶黏剂还有环保问题，因此我国研制胶黏剂的相关化工人员，应当积极学习国外先进的胶黏剂相关技术，在原料的选择上尽可能地选用环保型绿色的可再生资源，研制的胶黏剂必须是多种功能综合的胶黏剂，而不是只有一种性能的单一胶黏剂。

参考文献

第4篇：可再生资源的优点范文

关键词：建筑施工；建筑能耗；关系

21世纪是一个经济快速发展的时代，在该经济条件影响下，我国的建筑行业获得了快速发展，但我国仍是发展中国家，较之发达国家，经济水平仍较低，且经济发展方式多为粗放型经营，建筑企业过度追求施工效率，不重视建筑过程中节约能耗方面工作，大量能源严重消耗，造成了资源的浪费，同时严重威胁人们赖以生存的自然环境，在这样环境的影响下，造成正常平衡的生态环境遭到破坏。我国现倡导建设和谐生态环境，走可持续发展道路，在这其中，必然要解决当前的建筑消耗方面的问题。当前人们在实践的基础上，不断对建筑施工技术与建筑能耗进行研究分析，提出了一种全新的思路，通过建筑施工技术对当前建筑能耗粗放型使用问题进行有效解决。

1我国建筑能耗发展现状

随着当前社会经济的快速发展，人口流动不断增加，城市人口呈现不断增长的趋势，这为高层建筑的形成提供了条件。高层建筑的涌现可有效解决城市人口的工作环境问题以及居民的可居住环境，但高层建筑在施工建造过程中，会出现严重的建筑能耗问题。在我国当前的能源消耗中，建筑行业的能耗量所占比重较大，对我国经济社会的健康发展造成严重影响，对于我国实施可持续发展以及环境保护产生严重的威胁。同时，在工程建设施工过程中，由于施工企业过于追求经济效益，工程效率，在整个工程施工中，忽视了施工过程中的能耗问题，施工工作的着重点放在工程质量和工程实施时间的监督控制管理方面，这样必然导致能源消耗问题产生，严重影响了相关能源供给企业。因此，在施工中，应尽量保证减少能源消耗，改善提高施工技术，在提高施工工作效率同时，减少施工过程中的能源消耗问题，保证当前的建筑施工行业的健康发展，同时有利于我们社会环境的健康发展。这是全国建筑行业的能耗普遍现状，其中也包括天津地区。

2建筑能耗以及施工过程的表现形式

2.1分析建筑能源消耗

建筑能耗问题主要是指在工程施工中对电力能源等消耗浪费。经济的不断发展，我国国土资源日益短缺，在工程项目建设中，应该对土地资源进行高效利用，提高对土地资源利用率。在土地资源有效利用时，相应会出现工程施工中采光度不够充足等问题。在进行室内建设时，必须使用照明设备，这样就造成了电力能源的消耗。而且，当前我国的经济发展水平不断提高，相应改善了人们的生活水平，居民在物质生活水平不断提高，家家户户普遍使用大量电气，这也造成了电力资源消耗，在建筑施工的能耗问题不断增多。尤其现在经济和科技水平不断发展，越来越多高科技电气产品产生，其中有空调、冰箱等广泛应用于居民生活中，造成二氧化碳增多，形成城市的热岛效应，在整个建筑中可能恶性循环，导致建筑能耗不断增多，对工程建设施工造成严重的影响。

2.2施工设备的能源消耗

在工程施工建设过程中，其主要的问题就是施工建设设备的能耗问题。当前的经济科技水平不断发展，施工单位在施工建设时，所应用的设备多为先进的高效和智能化的设备机械，在机械水平以及施工效率不断提高的情况下，造成了严重的环境污染问题以及能耗问题。这是因为我国现在仍处于发展中国家，资源利用水平较为低下，多为粗放型经济发展模式，在工程建设施工过程中，重视管理工程质量以及工程工期，但忽略了对工程材料以及工程施工设备进行有效管理节约利用，工程材料出现大量浪费，工程设备年久失修，设备能耗不断提升。同时，在施工过程中，因工程施工管理人员对工程施工监督不够，可能会导致设备老化工作效率地下，造成资源能耗浪费。

3减低建筑施工技术和建筑能耗方面的相关措施

在我国社会经济的发展中，建筑能耗对其有着重要的影响作用，因此，在施工建设中，可采取一定的措施实施降耗节能，同时提高对建筑能源的有效利用率，在此基础上，提高我国对建筑能源的有效利用率，避免出现资源能耗浪费的出现。为有效提高建筑能源的利用率，一般可设定合理的建筑方案，并选用合理的施工建设技术，有效降低建筑能耗，促进我国经济社会的发展。同时，我们需要合理控制建筑施工中的能源消耗，在工程建设施工中，约束资源的利用情况，避免出现过度浪费的情况发生，通过对资源的合理利用，可有效保证施工建设的健康顺利发展。

3.1减少施工建设的能源消耗

在施工环节中，造成能源消耗的主要环节为施工设备在施工运行减少中所消耗的能源。因此，要保证能源的有效利用，需对施工过程中运用的设备进行有效控制管理。首先，施工企业应该在施工之前，对施工设备进行检修，防止出现年久失修，设备老化，运行缓慢，造成能源的不必要浪费。尤其要对施工效率低或所消耗能源大的设备进行定期检修，如设备损坏过于严重，应更换设备，选择一些能源消耗小、施工运行效率高的设备，投入施工建设工作中。施工企业也可组建施工小组，对施工过程中可能出现的问题进行定期维修护养，对设备定期巡检，如出现问题，及时采取措施进行解决，避免出现影响工作效率的情况，同时施工小组可对施工活动进行有效的监督和管理。通过这些活动，可有效延长设备的使用寿命，同时提高工作效率，降低工程施工中所造成的能源严重损耗问题，有效提高施工设备在施工中对能源的有效利用率，达到工程施工中节能创收的效果。

3.2规划工程施工项目

随着城市化建设的不断发展，可使用的土地面积不断缩小，建筑施工在设计过程中，应充分保证在工程施工中，对土地资源的充分利用，尽量避免出现因不合理规划利用土地，造成土地资源的严重浪费。而且，在工程施工建设阶段中，不应过度重视土地资源的使用效率，同时应兼顾工程施工整个工程项目中土地资源的实际可使用情况，如只重视对土地资源的使用率，会严重影响在工程施工建设中土地的使用问题。在施工工程建设中，应充分运用绿色环保节能理念，在进行施工建设时，对施工环境进行有效维护，保护施工环境以及维持周围环境其稳定性，保证在施工中，不会对周边的绿色区域造成破坏影响，也可以多增加施工区域

绿色植被的覆盖率，可有效改善施工环境质量以及施工周围空气质量，同时绿色植被可对区域环境起到有效的调节作用。同时，在工程建设施工中，对于照明问题，一定要设计考虑到，保证工程施工建设项目的内部环境有足够良好的采光条件，在自然光条件下，室内可保持一定的明亮度，可有效减少照明设备的使用，这在一定程度上会大大节约资源，有效提高资源利用率。同时保持室内的通风性良好，保证室内空气的有效流通，维持室内环境处于一个合适的水平，减少居民用户对空调等电气设备的依赖性，减少使用电气设备，降低资源能耗。

3.3施工建设中合理选用优质材料

经济不断发展，同时推动了科技水平的不断发展，以高新技术为基础，一系列新型建筑不断被研发和应用，这在一定程度上促进了我国建筑行业的发展，也将建筑功能效果不断提升。在工程建设施工中，一般可选用节能环保的材料，保证对室内环境有一定改善作用的施工材料。根据天津地区具体气候特点，在选用门窗材料时，多选用可有效保持室内温度，起到较好反光效果的玻璃材料，可减少阳光对室内环境的直接照射，减少因光照造成的室内温度的变化，保持室温的相对稳定，营造良好的适合人们居住生活的环境，降低用户对采暖方面的需求，减少使用采暖设备，有效实现能源利用的降低减少。同时，在进行墙体结构设计中，较为保温性良好、隔音效果良好的建筑材料，可有效保持室温，使室内可冬暖夏凉，适于居住，减少用户对空调使用依赖性，实现节能减排，降低建筑能源的消耗问题。

3.4增强对可再生资源的利用

当前，粗放型经济发展模式将直接导致未来的能源枯竭，严重影响人们正常的生产生活。因此，在降低能源同时，可对再生资源进行有效利用，减少使用非可再生资源，促进可再生资源的循环利用，实现可持续发展战略。其中较为常见的可再生资源中包括水力能源、地热能、潮汐能、风能、太阳能等，这些能源中具有污染率低、清洁、可再生循环利用等优点。因此，在进行施工建设中，应对这些可再生资源进行循环有效利用。天津地区为严重缺水城市，在对可再生水资源利用方面，天津市进行有效规划。天津市政府为有效促进对水资源的可再生利用，编制了相关的水资源利用规划，其中对天津市的供水情况进行分析介绍，同时向居民讲解了未来利用可再生水资源的方向，以及如何更好利用可再生水资源。通过对水资源进行有效重复利用，将其应用于农业、工业、城市杂用水、景观补充水资源，有效提高水资源利用效率，避免出现建筑能耗的损失。天津是北方城市，北方城市多干旱，冬日酷寒，开采利用太阳能，可有效节约生活用水能源，同时对地热能源进行开采，避免取暖过程中造成的能源浪费，有效解决区域的供暖问题。随着当前我国科学技术水平不断发展，对新型能源的利用水平也越来越高。因此，在今后的施工建设中，应该结合科学技术水平对资源进行有效利用，促进我国可持续发展战略实施和落实。

4建筑施工技术方面策略转变

在实施建筑规划设计，以及建造和使用的各个阶段，创造一个健康、卫生、舒适的环境，同时采用合理有效的施工技术，减少能源的损耗，以低碳环保为目标。首先，在工程实施过程中，保证规划的合理科学性，利用建筑自身的特点，减少建筑自身所消耗的不必要的能源消耗，其次，采用新型技术，提高对能源的有效利用率，减少建筑设施中能耗的损失；最后，综合利用可再生新兴能源，可实现环保同时，减少对建筑能耗的损失。

4.1科学性实施建筑规划和设计

在进行建筑施工设计时，因根据具体的地理条件，选择合适的地理位置，并充分利用建筑外部环境，改善室内环境，保持室内空气的质量，同时可有效减少室内的光照以及电气能源的消耗。

4.2对能源利用增加维护力度

通过选用特别的建筑材料，实施建造后，保证室内环境冬暖夏凉，冬日减少热气流失，夏日阻挡炎热空气的进入。

4.3提高利用可再生新兴能源

在当前资源的严重损耗试用下，能源面临着枯竭的危险，在使用过程中，应尽量降低非可再生能源的利用，同时提高对可再生新兴能源开发利用，有效持续能源的可持续利用发展，同时较好实现资源的节约利用。

5结语

当前，建筑行业能源消耗不断快速发展，而且我国的能源资源并不是无限可利用发展的，经济的不断高速发展，导致现阶段能源生产的增长速度与能源的消耗速度不相持平的，这是一种不利于持续发展的生产模式。建筑施工技术和建筑能耗如今受到越来越多人的关注。在有限的资源和环境下，如何创造更大的价值，如何更持久应用使用能源，是如今人们越来越重视的问题。因此，在建筑施工中，施工企业应加强对建筑能耗现象进行节约控制，实现能源能耗的节约利用。从工程设计角度出发，提高建筑的通风性和建筑的采光性，确保用户对建筑的有效使用效果，从而降低住户建筑对用电设备方面的依赖，降低能耗的损失，可有效促进当前我国经济的快速可持续发展。在工程实施中，对建筑施工中技术水平进行有效提高，同时减少建筑能耗的损失，有效提高能源利用率，缓解实现可持续绿色发展能源问题，更好促进我国经济的长久持续发展，保证经济向着多元化角度方向发展，实现资源的可持续利用发展，保证经济的持续快速发展。

参考文献：

[1]黎煌宇.优化建筑施工技术 降低建筑能源损耗[J].科技致富向导，2012，19（11）：542-543.

[2]刘贵清.浅议建筑施工技术与建筑能耗[J].城市建设理论研究（电子版），2012，7（11）：425-426.

[3]覃秀富.浅议建筑施工技术与建筑能耗[J].建材与装饰，2012，56（22）：125-126.

第5篇：可再生资源的优点范文

关键词：新能源；时间与速度；经济

前言

伴随着经济的快速发展，中国对能源的巨大需求正在对世界经济产生巨大的影响。在中国出口增长的同时，高耗能高污染的发展模式也日益成为中国人担忧的对象。

为此，本版近期特推出“可持续发展”系列，共8篇，聚焦新能源及环保主题，希望引起读者的进一步关注。

新能源是相对于长期广泛使用、技术上成熟的常规能源(如煤、石油、天然气、水能、核能等)而言，已经开发但还不能大规模使用或正在研究试验、尚需进一步开发的能源。

新能源开发空间有待拓展

新能源包括海洋能、太阳能、风能、地热能、生物质能、氢能等等。也就是目前通常说的可再生能源(水电除外)。新能源技术在世界上得到不同程度的应用，例如太阳能的光热转换，光电转换，地热直接应用，生物发酵及热分解以制取沼气和气体燃料，潮汐发电技术等等。

中国《可再生能源法》确立了可再生能源(新能源)发展的基本法律制度体系。自2006年1月1日正式实施以来，对可再生能源投资投入和可再生能源制造业的发展起到了积极的推动作用。它比较完整地规定了可再生能源开发利用的法律制度，有益于解决中国日益突出的能源供需矛盾和环境恶化问题。

除了《可再生能源法》，国家发改委还牵头在可再生能源发展的政策措施方面做了许多工作。例如制定了2010年可再生能源发展目标，颁布了《可再生能源发电有关管理规定》、《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》、《可再生能源电价附加收入调配暂行办法》和《可再生能源产业发展指导目录》。发改委还与财政部等有关部门联合颁布了《促进风电产业发展实施意见》、《关于加强生物燃料乙醇项目建设管理，促进产业健康发展的通知》和《关于发展生物能源和生物化工财税扶持政策的实施意见》。此外，风能和生物质能资源的普查工作也正在进行中。

可再生能源是指在自然界中可以再生的能源资源。它清洁且对环境无害或危害很小，其另一特性是分布广泛，适宜就地开发利用。2007年中国风电装机累计已达到605万千瓦，在建420万千瓦，该年的装机比过去20年总和还要多。但相对于中国目前的能源资源和环境问题，业界对可再生能源的发展速度仍不满意。可再生能源在中国电力工业中仅占很小的比例。到2006年底，全国水电装机容量1.3亿千瓦，占全国总发电装机容量的21%。对于大型水电是否列为可再生能源，仍有争论。然而，除水电以外的可再生能源所占比重尚不足1%。

可再生能源发展缓慢的原因

可再生能源发展缓慢的原因主要是它相对高的成本和所需的电价。可再生能源的发电成本一般比煤电高，生物质能发电为1.5倍，风力发电为1.7倍，光伏发电为11-18倍。可再生能源发展迟缓，与快速增长的火发电装机容量相比微乎其微，因此比例可能进一步减小。以风能为例，中国风能资源相对丰富，据估计可开发利用的风能储量约10亿千瓦，其中，陆地风能资源约2.5亿千瓦，海上7.5亿千瓦。中国推动风能发电近十年了，尽管近期增长较快，然而风电装机容量也只有约605万千瓦。

可再生能源发展的焦点集中在降低成本，这是共识。然而，过度关注成本和所需的电价，是中国可再生能源战略的一个误区。表现在，一是过于迫切降低成本而急切要求设备国产化，二是对可再生能源电价控制过紧。中国的可再生能源必然有一个大发展，这一点不应当怀疑。但是，开发时间和速度很重要，这应当是可再生能源战略乃至能源战略的一个重点。简单地说，无论利用不利用，风一直在吹，阳光普照。但是，煤越挖越少，大气污染排放越来越多。

大规模地降低可再生能源成本，显然需要设备国产化。但是，设备国产化有一个先引进技术还是先做成市场规模后再国产化的选择。在市场规模很小的情况下，引进技术需要政府行为和干预。除了扭曲市场之外，引进可能是一个相对漫长的谈判过程。相反，有了市场规模，国产化必然随之而来，且速度很快。以火电30万和60万千瓦机组设备为例，当笔者10年前做30万千瓦和60万千瓦机组的电厂项目时，设备基本进口，政府并没有刻意要求国产化。事实是，几年前30万和60万千瓦设备已基本国产化。大市场吸引了技术，造就了中国30万和60万千瓦发电设备的制造能力。

另一个问题是行政控制电价。行政主管部门对于风能项目的电价实行特许权招标，企业则为了获取项目压低竞标电价，以不到0.4元/kWh中标。而根据风电的基本情况测算，除了自然条件特别好的风场，加上特别乐观的假设之外，能够达到商业要求的风电价格都应该超过0.6元/kWh。经验证明，中标企业可能没有想真正地按建设承诺经营这些风电场，而是先拿下项目，慢慢做，或等待政策，或再与政府讨价还价。当然，为装饰门面，亏本建设经营风电的企业，可能有，但不多。

在可再生能源的成本和价格问题上，必须包括环境治理成本以及资源耗尽溢价。环境治理成本很容易理解，资源耗尽溢价则需要解释。涉及对能源矿藏等不可再生资源的开采，经济分析中要计算资源利用的经济成本。由于这些资源无法再生，被耗尽时必须用进口或国内替代品来替代，因此资源利用的机会成本包括了资源耗尽后其替代品的成本。耗尽溢价或费用可根据经济价格和年开采量占总储量的比例来确定，该溢价与经济开采成本相加后就得到使用不可再生资源的总经济成本。如果在可再生能源定价时，将目前的可再生能源成本价格，扣去用煤发电的环境治理成本和资源耗尽溢价，可再生能源的价格不会比煤电高。

此外，还应当动态地来看可再生能源成本和价格问题，不应当将目前国家批给可再生能源的价格看成是一成不变。长远的看，不可再生能源发电价格会上涨。因为，不可再生能源资源价格会因为稀缺和增加环境治理成本而上行，而可再生能源的价格则可能由于技术进步和市场规模带来的迅速国产化而下行。现在认为被批高了的电价，以后可以下调。除非价格当局认定已经批复的价格永远不变，但是这样一来，那能源价格还改革什么？

当然，许多价格上的考虑是出于对提高目前电价水平的担忧。这种担忧是合理的，但至少在现阶段不能成为阻碍可再生能源发展的原因。因为，以目前可再生能源占发电

的极小份额(大水电除外)来看，可再生能源电价再高一些并不足以影响整个电价水平。

可再生能源的优点已为越来越多的人所了解和接受。推广应用可再生能源，对促进社会经济可持续发展以及构建和谐社会举足轻重。在资源紧张的现实条件下，建设资源节约型和环境友好型社会，大力发展可再生能源是中国社会的共同选择，也是电力工业可持续发展之路的重要途径。近年来，中国政府已经从战略高度采取了一系列重大举措，加快可再生能源的开发利用。

《可再生能源法》2006年1月1日正式生效以来，虽然不尽人意，但为可再生能源发展提供了一个法律框架。中国可再生能源中长期发展规划也明确提出，到2020年可再生能源发电装机容量(包含大水电)将占总装机容量的30%以上。实现这个目标，必须加快可再生能源发展的步伐。国家发改委决定在2005-2007年间设立可再生能源和新能源高技术产业化专项资金，主要用于鼓励风力发电、太阳能光伏发电、太阳能供热和地热泵供热。这些政策和规划为可再生能源的大发展奠定了良好的政策基础。在降低可再生能源成本方面，还有其他一些措施，如通过平摊电价或实行价格补偿等机制，计划增加科技投入，提高可再生能源的市场竞争力。

推广可再生能源发展的关键因素

经验证明，可再生能源的发展相对缓慢，需要特殊政策和努力去推广应用。显然，科技攻关，降低生产成本，是推广可再生能源应用和发展的关键。但是，当前中国经济发展的高投入、高能耗、高污染、低效率的粗放式增长方式造成中国能源后备储量不足，资源过快消耗，从而影响能源安全和长远发展。发展可再生能源势在必行，而且时间和速度都很重要。

“十一五”计划确定了单位GDP能耗比“十五”期末降低20%左右的发展目标。发展可再生能源是有助于实现这一目标的一项重要措施。目前风电装机容量已经超过了“十一五”末期的500万千瓦规划目标，但是与可开发利用的约10亿千瓦风能储量和每年8000万千瓦火电装机相比，是一个小数字。发展速度是不是能再快一些，政策能不能更优惠些，措施能不能更有力些？比如，采取风电强制入网和收购政策，强制某一电网范围可再生能源的份额，还有其它一些激励可再生能源发展的税收优惠政策和贷款优惠政策。

目前可再生能源发展还有其它障碍。可再生能源发电规模小而且分散、成本高，会给电网带来一系列运行、负荷匹配、增容和成本增加等问题，实践中存在上网问题。另一方面，可再生能源设备和产品的技术论证、检查及监督，也缺乏有资质认证的专业公司，增加运行风险。因此，可再生能源企业风险较大、盈利较差，较难吸引社会资金的投入。

第6篇：可再生资源的优点范文

循环制氢和利用生物质转化制氢等, 不仅对各项技术的基本原理做了介绍, 也对相应

的环境, 经济和安全问题做了探讨. 对可再生氢能系统在香港的应用前景做了展望.

关键词: 可再生能源, 氢能, 电解水, 光伏电池, 太阳能热化学循环, 生物质

引言

技术和经济的发展以及人口的增长, 使得人们对能源的需求越来越大. 目前以石

油, 煤为代表的化石燃料仍然是能源的主要来源. 一方面, 化石燃料的使用带来了严

重的环境污染, 大量的co2, so2, nox气体以及其他污染物, 导致了温室效应的产生和

酸雨的形成. 另一方面, 由于化石燃料的不可再生性和有限的储量, 日益增长的能源

需求带来了严重的能源危机. 据估计, 按照目前的消耗量, 石油仅仅能维持不到50年,

而煤也只能维持200年. kazim 和 veziroglu (2001)[1]指出, 做为主要石油输出国的阿拉

伯联合酋长国, 将在2015年无法满足石油的需求. abdallah 等人(1999)[2]则宣布, 埃

及的化石燃料资源, 在未来的20年内就会耗尽! 而作为能源需求大国的中国, 目前已

经有超过31%的石油需要进口, 而到2010年, 这一数字将会增长到45-55%[3]!

基于以上所述环境污染和能源短缺的双重危机, 发展清洁的, 可再生的新能源的

要求越来越迫切. 太阳能, 风能, 生物质, 地热能, 潮汐能, 具有丰富, 清洁, 可再

生的优点, 今年来受到了国际社会的广泛关注. 尤其以太阳能, 风能以及生物质能,

更被视为未来能源的主力军. 根据简单估算, 太阳能的利用率为20%时, 利用陆地面积

的0.1% 就足以提供满足当前全球的能量需求[4]. 而中国仅仅依靠风力发电, 就足以

使目前的发电量翻一番[5].然而, 这些可再生资源具有间歇性, 地域特性, 并且不易

储存和运输的特点. 氢, 以其清洁无污染, 高效, 可储存和运输等优点, 被视为最理

想的能源载体. 目前各国都投入了大量的研究经费用于发展氢能源系统. 在中国, 清

华大学已经进行了在2008年奥运会使用以氢为燃料的汽车的可行性分析,绿色奥运将成

为2008年北京的一道靓丽的风景线 [6]. 在香港政府和香港中华电力(clp)的支持和资

助下, 可再生氢能源系统在香港的可行性研究也已经在香港大学机械工程系展开. 本

文属于clp资助的项目的部分内容, 主要归纳总结了利用可再生资源制氢技术的基本原

理, 分析了各项技术的经济性, 对环境的影响以及安全性等关键问题. 通过对比分析

并结合香港的实际情况, 对于香港发展可再生氢能源系统进行了展望.

基于经济因素的考虑, 目前的氢主要是通过化石燃料的重整来制取, 比如天然气汽

化重整(natural gas steam reforming), 只有大约5%的氢是通过可再生资源的转换制取.

利用太阳能电池和风力发电驱动的电解水反应, 利用太阳能的热化学反应和利用生物质

制氢是最主要的从可再生能源中制取氢的技术. 其他可再生氢的制取技术, 比如生物制

氢, 光电化学技术, 光催化技术和光化学技术, 虽然具备很大发展前景, 但由于还处于

很早期的发展阶段, 其技术发展, 经济性等都还不明朗, 本文不做详细讨论.

1. 电解水制氢

1.1. 电解水基本原理及分类

电解水制氢是目前最为广泛使用的将可再生资源转换为氢的技术. 当两个电极(阴

极和阳极)分别通上直流电, 并且浸入水中时, 水将会被分解并在阴极和阳极分别产生

氢气和氧气. 这个过程就是电解水. 这样的装置则为电解槽.

电解水由分别发生在阴极和阳极的两个化学反应组成, 如式(1),(2)和(3):

anode: h2o + electrical energy

2

1 o2 + 2h+ + 2e- (1)

cathode: 2h+ + 2e- h2 (2)

overall: h2o + electrical energy h2 +

2

1 o2 (3)

电解水的基本原理见图1. 在催化剂和直流电的作用下, 水分子在阳极失去电子, 被分

解为氧气和氢离子, 氢离子通过电解质和隔膜到达阴极, 与电子结合生成氢气.

o2 h2

diaphragm anode cathode

e-

h+

图1. 电解水的基本原理示意图

fig.1. schematics of basic principle of water electrolysis

最早的电解水现象是在1789 年被观测到. 之后, 电解水技术得到了较快的发展. 到

1902 年, 世界上就已经有超过400 台电解槽装置. 目前市场上的电解槽可以分为三种: (1)

碱性电解槽(alkaline electrolyzer); (2) 质子交换膜电解槽(proton exchange membrane

electrolyzer)和(3)固体氧化物电解槽(solid oxide electrolyzer). 表1. 总结和对比了这三

种电解槽技术的特点.

表1. 不同电解槽技术的对比

table 1. comparison between different electrolyzer technologies

electrolyzer type electrolyte operating temperature (oc) carriers efficiency cost (us$/kw)

alkaline electrolyzer

20-30% koh

70-100

oh-

80%

400-600

pem electrolyzer pem polymer

50-90 h+ 94% 2000

solid oxide

electrolyzer

yttria-stabilized

zirconnia

600-1000 o2- 90% 1000-1500

碱性电解槽是最早商业化的电解槽技术, 虽然其效率是三种电解槽中最低的, 但

由于价格低廉, 目前仍然被广泛使用, 尤其是在大规模制氢工业中. 碱性电解槽的缺

点是效率较低和使用石棉作为隔膜. 石棉具有致癌性, 很多国家已经提出要禁止石棉

在碱性电解槽中的使用. 据报道, pps(poly phenylene sulfide), ptfe(poly tetra

fluorethylene), psf(poly sulfone) [7]以及zirfon [8]等聚合物在koh溶液中具有和

石棉类似的特性, 甚至还优于石棉, 将有可能取代石棉而成为碱性电解槽的隔膜材料.

发展新的电极材料, 提高催化反应效率, 是提高电解槽效率的有效途径. 研究表明

raney nickel 和 ni-mo 等合金作为电极能有效加快水的分解, 提高电解槽的效率

[9,10].

质子交换膜电解槽由于转换效率很高而成为很有发展前景的制氢装置. 由于采用

很薄的固体电解质(pem), 具有很好的机械强度和化学稳定性, 并且欧姆损失较小. 在

日本, 效率达94.4%的质子交换膜电解槽已经研制成功 [11]. 但由于质子交换膜(目前

常用的是由杜邦公司的nafion)和使用铂电极催化剂, 价格昂贵, 制约了其广泛使用.

今后研究的重点是降低成本, 和进一步提高其转换效率. 成本的降低主要是通过降低

贵重金属铂在催化层中的含量和寻找廉价的质子交换膜材料. 目前这个两个领域都已

经取得了一定成效. 印度的电化学和能源研究所(ceer)成功将铂的含量在没有影响电

解槽整体性能的情况下从0.4mg/cm2降到了0.1mg/cm2 [12]. 使用喷溅沉积法(sputter

deposition)制备催化层也同样获得了成功, 并且使铂的含量降到了0.014 mg/cm2

[13,14]. 其他廉价的替代材料, 如polyphosphazene [15]和sulfonated polystyrene

(sps) [16]等也被证实具有和nafion类似的特性, 有可能被用到质子交换膜电解槽中用

做电解质. 可以预见, 随着质子交换膜电解槽技术的成熟和价格的降低, pem电解槽将

成为制氢的主要装置.

固体氧化物电解槽(solid oxide electrolyzer)是另一种新兴的电解槽技术. 这种

电解槽的缺点是工作在高温, 给材料的选择带来了一定限制. 优点是较高的反应温度

使得电化学反应中,部分电能被热能代替, 从而效率较高, 尤其是当余热被汽轮机, 制

冷系统等回收利用时, 系统效率可达90%. 目前的研究重点是寻找在高温下具有对氧离

子良好导电性的电解质材料和适当降低电解槽的工作温度.

1.2. 电解海水制氢

海水是世界上最为丰富的水资源, 同时也是理想的制氢资源. 尤其在沿海的沙漠

地区, 比如中东和非洲, 淡水资源缺乏, 电解海水制氢则成了唯一的选择. 但海水富

含盐份(nacl)和其他杂质, 并且通常电解槽的电极电势超过了产生氯气所需的电势,

这使得在电解海水时, 往往是氯气从阳极析出, 而非氧气. 虽然氢气的产生不会受此

影响, 但产生的氯气具有强烈的毒性, 需要完全避免. 在所有常用的电极材料中, 只

有锰和锰的氧化物及其化合物在电解海水时可以在阳极产生氧气, 而抑制氯气的产生.

ghany 等人[17]用mn1-xmoxo2+x/iro2ti作为电极, 氧气的生成率达到了100%, 完全避免

了氯气的产生, 使得电解海水制氢变得可行.

1.3. 利用可再生资源电解水制氢

如前所述, 电解水需要消耗电. 由化石燃料产生电能推动电解槽制氢由于会消耗

大量的不可再生资源, 只能是短期的制氢选择. 由可再生资源产生电能, 比如通过光

伏系列和风机发电, 具有资源丰富, 可再生, 并且整个生命周期影响较小等优点, 是

未来的发展趋势.

光伏电池在吸收太阳光能量后, 被光子激发出的自由电子和带正电的空穴在pn结

的电场力作用下, 分别集中到n型半导体和p型半导体, 在连接外电路的情况下便可对

外提供直流电流. 光伏电池可以分为第一代光伏电池(wafer-based pv)和第二代光伏电

池(thin film pv). 目前市场上多是第一代光伏电池. 第一代电池具有较高的转换效率

(10-15%), 但成本较贵, 限制了其大规模使用. 第二代电池虽然效率较低(6-8%), 但

由于采用了薄膜技术, 使用较少的材料, 并且易于批量生产, 制作成本大大降低, 目

前的研究方向是进一步提高薄膜光伏电池的转换效率[18]. 由于光伏电池产生的是直

流电,可以直接运用于电解水, 但为了保证光伏阵列工作在最大功率状态, 在光伏电池

和电解槽之间往往需要接入一个最大功率跟踪器(mppt)和相应的控制器.

风能发电由于具有较高的能量利用效率和很好的经济性, 在最近几年得到了很快

发展. 风力发电机组利用风的动能推动发电机而产生交流电. 根据betz law, 风力发电

的最大效率理论上可达59% [19]. 在风力充足的条件下, 风力发电的规模越大, 其经济

性越好. 因此, 近几年风力发电朝着大规模的方向发展. 另外, 由于海上风力较陆地

大, 并且不占陆地面积, 最近也有将风力发电机组建在海上的趋势. 风能发电只需交

流-直流转换即可与电解槽相接产氢, 经济性较好, 目前不少风力资源充足的国家都将

风能-电解槽系统列为重点发展的方向.

另外, 地热能, 波浪能所发的电都可以作为电解槽的推动力, 但和太阳能与风能

一样, 都受地域的限制.

1.4. 电解水制氢的现状

目前所用到的电解槽多为碱性电解槽. 加拿大的stuart是目前世界上利用电解水

制氢和开发氢能汽车最为有名的公司. 他们开发的hesfp系统包括一个能日产氢25 千

克的碱性电解槽, 一个能储存60 千克氢的高压储氢罐和氢内燃机车. 他们用于汽车的

氢能系统能每小时产氢3千克, 可以为3辆巴士提供能量. hamilton是另一个有名的电解

槽开发制造商, 他们的es系列利用pem电解槽技术, 可以每小时产氢6-30nm3, 所制氢

的纯度可达99.999%. 在日本的we-net计划中, 氢的制取也是通过pem电解槽来实现,

并且pem电解槽在80oc和1a/cm2的工作条件下, 已经以90%的效率连续工作了超过4000小

时 [11].

1.5. 电解水技术的环境, 经济和安全问题

从电解水的整个生命周期来看, 电解水制氢会对环境造成一定的负面影响, 并且

也有一定的危险性. 下面将做定性分析.

对碱性电解槽而言, 由于使用了具有强烈腐蚀性的koh溶液作为电解液, koh的渗漏

和用后的处理会造成环境的污染, 对人体健康也是一个威胁. 并且目前的碱性电解槽

多采用石棉作为隔膜, 石棉具有致癌性, 会对人构成严重的危害. pem电解槽使用质子

交换膜作为电解质, 无须隔膜. 但当pem电解槽工作温度较高时(比如150oc), pem将会

发生分解, 产生有毒气体. 固体氧化物电解槽虽然没有上述问题, 但工作在高温, 存

在着在高温下生成的氧气和氢气重新合并发生燃烧甚至爆炸的危险, 需要引起注意.

此外, 电解槽生产, 比如原材料的开采,加工, 以及最终的遗弃或废物处理, 都需要消

耗一定的能量, 并且会释放出co2等温室气体和其他污染物.

当电解槽由光伏电池驱动时, 光伏电池可能含有有毒物质(比如cdte pv), 将带来

一定的环境污染和危险性. 尤其当系统发生短路出现火情, 有毒物质将会释放出来,危

害较大. 另外, 光伏阵列的安装会占用较大的土地面积. 这点也需要在设计安装时加

以考虑. 风能-电解槽系统和光伏-电解槽系统相比, 则对环境的影响要小很多, 并且

也相对安全. 但也有需要注意的地方, 比如噪音, 对电磁的干扰, 以及设计时需要考

虑到台风的影响.

尽管电解水制氢具有很高的效率, 由于昂贵的价格, 仍然很难大规模使用. 目前

三种电解槽的成本分别为: 碱性电解槽us$400-600/kw, pem电解槽约us$2000/kw, 固体

氧化物电解槽约us$1000-1500/kw. 当光伏电池和电解水技术联合制氢时, 制氢成本将

达到约us$41.8/gj(us$5/kg), 而当风力发电和电解水技术联合制氢时, 制氢成本约为

us$20.2/gj (us$2.43/kg) [20].

2. 太阳能热化学循环制氢

太阳能热化学循环是另一种利用太阳能制取氢燃料的可行技术. 首先, 由太阳能

聚光集热器收集和汇聚太阳光以产生高温. 然后由这些高温推动产氢的化学反映以制

取氢气. 目前国内外广泛研究的热化学制氢反应有: (1) 水的热分解(thermolysis);

(2) h2s的热分解和(3) 热化学循环水分解.

2.1. 水的热分解制氢

由太阳能聚光器产生的高温可以用于对水进行加热, 直接分解而产生氢气和氧气.

反应式如(4)

2h2o 2h2 + o2 (4)

在这个反应中, 水的分解率随温度的升高而增大. 在压力为0.05bar, 温度为2500k时,

水蒸汽的分解率可以达到25%, 而当温度达到2800k时, 则水蒸汽的分解率可达55%. 可

见提高反应温度, 可以有效产氢量. 然而, 反应所需的高温也带来了一系列的问题.

由于温度极高, 给反应装置材料的选择带来了很大限制. 适合的材料必须在2000k以上

的高温具有很好的机械和热稳定性. zirconia由于其熔点高达3043k而成为近年来在水

的热分解反应中广泛使用的材料 [21,22]. 其他可选的材料及其熔点见表2.

表2. 作为热化学反应装置备选材料及其熔点 [22]

table 2 some materials and their melting points [22]

oxides t oc carbides t oc

zro2 2715 b4c 2450

mgo 2800 tic 3400-3500

hfo2 2810 hfc 4160

tho2 3050 hbn 3000 (decomposition)

另一个问题就是氢和氧的分离问题. 由于该反应可逆, 高温下氢和氧可能会重新结合

生成水, 甚至发生爆炸. 常用的分离方法是通过对生成的混合气体进行快速冷却(fast

quenching),再通过pd或pd-ag合金薄膜将氢和氧分离. 这种方法将会导致大量的能量

损失. 近几年有研究人员采用微孔膜(microporous membrane)分离也取得一些成功

[22,23], 使得直接热分解水制氢研究又重新受到广泛关注.

2.2. h2s的热分解

h2s是化学工业广泛存在的副产品. 由于其强烈的毒性, 在工业中往往都要采用

claus process将其去除, 见式(5)

2h2s + o2 2h2o + s2 (5)

这个过程成本昂贵, 还将氢和氧和结合生成水和废热, 从而浪费了能源. 对h2s的直接

热分解可以将有毒气体转化为有用的氢能源, 变废为宝, 一举两得. h2s的热分解制氢反

应式见(6)

2h2s 2h2 + s2 (6)

该反应的转化率受温度和压力的影响. 温度越高, 压力越低, 越有利h2s的分解. 据报

道, 在温度1200k,压力1 bar时, h2s的转化率为14%, 而当温度为1800k, 压力为0.33bar

时, 转化率可达70% [24]. 由于反应在1000k以上的高温进行, 硫单质呈气态, 需要与氢

气进行有效的分离. 氢与硫的分离往往通过快速冷却使硫单质以固态形式析出. 同样,

这种方法也会导致大量的能量损失.

2.3. 热化学循环分解水制氢

水的直接热分解制氢具有反应温度要求极高, 氢气分离困难, 以及由快速冷却带

来的效率降低等缺点. 而在水的热化学分解过程中, 氧气和氢气分别在不同的反应阶

段产生, 因而跨过了氢气分离这一步. 并且, 由于引入了金属和对应的金属氧化物,

还大大降低了反应温度. 当对于水直接热分解的2500k, 水的热化学循环反应温度只有

1000k左右, 也大大减轻了对反应器材料的限制. 典型的2步热化学循环反应式见

(7)-(10).

2 y x o

2

y xm o m + (7)

2 y x 2 yh o m o yh xm + + (8)

或者 2 o o m o m y x y x + ′ ′ (9)

2 y x 2 y x h o m o h o m + + ′ ′ (10)

其中m 为金属单质, mxoy 或1 1 y x o m 则分别为相应的金属氧化物. 适合用做水的热化学

循环反应的金属氧化物有tio2, zno, fe3o4, mgo, al2o3, 和 sio2等. zno/zn 反应温度较

低, 在近几年研究较多 [24-29]. fe3o4/feo 是另一对广泛用于热化学分解水制氢的金属

氧化物. 该循环中, fe3o4 首先在1875k 的高温下被还原生成feo 和 o2, 然后, 在573k

的温度下, feo 被水蒸汽氧化, 生成fe3o4 和 h2. 经研究发现, 用mn, mg, 或co 代替

部分fe3o4 而形成的氧化物(fe1-xmx)3o4 可以进一步降低反应温度 [4], 因而更具发展

前景.

除了以上所述2 步水分解循环外, 3 步和4 步循环分解水也是有效的制氢方式.

is(iodine/sulfur)循环是典型的3 步水分解循环, 该循环的反应式见(11)-(13):

4 2 x 2 2 2 so h hi 2 o h 2 so xi + + + at 293-373k (11)

2 2 i h hi 2 + at 473-973k (12)

2 2 2 4 2 o

2

1 so o h so h + + at 1073-1173k (13)

在is 循环中,影响制氢的主要因素就是单质硫或硫化氢气体的产生等副反应的发生. 为

尽量避免副反应的发生, x 的值往往设置在4.41 到11.99 之间[30]. ut-3 则是典型的

4 步循环[31]. 其反应式见(14) - (17):

2 2 2 o

2

1 cabr br cao + + at 845 k (14)

hbr 2 cao o h cabr 2 2 + + at 1,033 k (15)

2 2 2 4 3 br o h 4 febr 3 hbr 8 o fe + + + at 493 k (16)

2 4 3 2 2 h hbr 6 o fe o h 4 febr 3 + + + at 833 k (17)

热化学循环分解水虽然跨过了分离氢和氧这一步, 但在2 步循环中, 生成的金属在

高温下为气态并且会和氧气发生氧化还原反应而重新生成金属氧化物, 因此, 需要将

金属单质从产物混合物中分离出来. 金属单质的分离一般采用快速冷却使金属很快凝

固从而实现分离. 同样, 在3 步循环中, 氢和碘也需要及时的分离. 采用的分离技术都

类似.

2.4. 热化学循环分解水制氢的现状

热化学循环制氢在欧洲研究较多, 但由于产物的分离一直是一个比较棘手的问题,

能量损失比较大, 此种制氢方法还没有进入商业化的阶段. 在swiss federal institute of

technology zurich,对zno/zn 循环制氢研究已经比较深入. 他们的研究目前主要集中在

产物的分离以及分解水反应的机理方面 [32]. swiss federal office 则已经启动了一个

“solzinc”的计划, 通过zno/zn 循环制取氢气以实现对太阳能的储存. 目前正在进行

反应器的设计, 将于2004 年夏季进行测试[33].

2.5.太阳能热化学循环制氢的环境, 经济和安全问题

太阳能热化学循环采用太阳能聚光器聚集太阳能以产生高温, 推动热化学反应的

进行. 在整个生命周期过程中, 聚光器的制造, 最终遗弃, 热化学反应器的加工和最

终的废物遗弃以及金属,金属氧化物的使用都会带来一定的环境污染. 其具体的污染量

需要进行详细的生命周期评价(lca)研究. 此外, 在h2s 的分解中, 以及在is 循环和

ut-3 循环中, 都使用了强烈腐蚀性或毒性的物质, 比如h2s, h2so4. 这些物质的泄漏

和最终的处理会带来环境的污染和危险, 需要在设计和操作过程中加以考虑. 另外, 由

于反应都是在高温下进行, 氢和氧的重新结合在反应器中有引起爆炸的危险, 需要小

心处理.

由于热化学循环制氢尚未商业化, 相关的经济信息都是基于估算. steinfeld

(2002)[29]经过估算指出, 对于一个大型的热化学制氢工厂(90mw), 制的氢气的成本为

大约us$4.33-5/kg. 相比之下, 由太阳能热电 – 电解水系统制取氢气的成本则约为

us$6.67/kg, 而通过大规模天然气重整制氢的成本约为us$1.267/kg [20]. 可见太阳能热

化学循环制氢和天然气重整制氢相比虽然没有经济优势, 但和其他可再生制氢技术相

比则在经济性方面优于太阳热电-电解水和光伏-电解水技术.

3. 利用生物质制氢

生物质作为能源, 其含氮量和含硫量都比较低, 灰分份额也很小, 并且由于其生

长过程吸收co2, 使得整个循环的co2 排放量几乎为零. 目前对于生物质的利用, 尤其

在发展中国家, 比如中国, 印度, 巴西, 还主要停留在对生物质的简单燃烧的低效率

利用上. 除燃烧外, 对生物质的利用还有热裂解和气化, 以及微生物的光解与发酵. 利

用生物质热裂解和气化产氢具有成本低廉, 效率较高的特点, 是有效可行的制氢方式.

3.1. 生物质热裂解制氢

生物质热裂解是在高温和无氧条件下对生物质的热化学过程. 热裂解有慢速裂解

和快速裂解. 快速裂解制取生物油是目前世界上研究比较多的前沿技术. 得到的产物

主要有: (1) 以氢(h2), 甲烷(ch4), 一氧化碳(co), 二氧化碳(co2)以及其它有机气

体等气体成分; (2) 以焦油, 丙酮, 甲醇, 乙酸等生物混合油液状成分; (3) 以焦碳为主

的固体产物[34]. 为了最大程度的实现从生物质到氢的转化, 需要尽量减小焦碳的产量.

这需要尽量快的加热速率和传热速率和适中的温度.

热裂解的效率和产物质量除与温度, 加热速率等有关外, 也受反应器及催化剂的

影响. 目前国内外的生物质热裂解决反应器主要有机械接触式反应器, 间接式反应器

和混合式反应器. 其中机械接触式反应器包括烧蚀热裂解反应器, 旋转锥反应器等,

其特点是通过灼热的反应器表面直接与生物质接触, 以导热的形式将热量传递给生物

质而达到快速升温裂解. 这类反应器原理简单, 产油率可达67%, 但易造成反应器表面

的磨损, 并且生物质颗粒受热不易均匀. 间接式反应器主要通过热辐射的方式对生物

质颗粒进行加热, 由于生物质颗粒及产物对热辐射的吸收存在差异, 使得反应效率和

产物质量较差. 混合式反应器主要以对流换热的形式辅以热辐射和导热对生物质进行

加热, 加热速率高, 反应温度比较容易控制均匀, 且流动的气体便于产物的析出, 是

目前国内外广泛采用的反应器, 主要有流化床反应器, 循环流化床反应器等[35]. 这

在国内各科研院所都已经开展了大量的研究, 如广州能源所, 辽宁省能源所等都开发

研制出了固定床, 流化床反应器.

催化剂的使用能加速生物质颗粒的热解速率, 降低焦炭的产量, 达到提高效率和

产物质量的目的. 目前用于生物质热裂解的催化剂主要有以ni 为基的催化剂, 沸石

[36], k2co3, na2co3, ca2co3[37]以及各种金属氧化物比如al2o3, sio2, zro2, tio2[38]

等都被证实对于热裂解能起到很好的催化作用.

热裂解得到的产物中含氢和其他碳氢化合物, 可以通过重整和水气置换反应以得

到和提高氢的产量. 如下式所示:

合成气 + h2o h2 + co (18)

co + h2o co2 + h2 (19)

利用生物质热裂解联同重整和水气置换反应制氢具有良好的经济性, 尤其是当反

应物为各种废弃物时, 既为人类提供了能量, 又解决了废弃物的处理问题, 并且技术

上也日益成熟, 逐渐向大规模方向发展. danz (2003 年)[39]估算了通过生物质热裂解制

氢的成本约为us$3.8/kg h2 (因氢的热值为120mj/kg, 这相当于us$31.1/gj), 这和石

油燃油的价钱us$4-6/gj 相比还没有任何优势, 但carlo 等[40]指出, 当热裂解制氢的规

模达到400mw 时, 氢的成本会大大降低, 达到us$5.1/gj. 可见实现大规模的利用生物

质制氢, 将会是非常有潜力的发展方向.

3.2. 生物质气化制氢

生物质气化是在高温下(约600-800oc)下对生物质进行加热并部分氧化的热化学过

程. 气化和热裂解的区别就在于裂解决是在无氧条件下进行的, 而气化是在有氧条件

下对生物质的部分氧化过程. 首先, 生物质颗粒通过部分氧化生成气体产物和木碳,

然后, 在高温蒸汽下, 木碳被还原, 生成co, h2, ch4, co2 以及其他碳氢化合物.

对于生物质气化技术, 最大的问题就在于焦油含量. 焦油含量过高, 不仅影响气化

产物的质量, 还容易阻塞和粘住气化设备, 严重影响气化系统的可靠性和安全性. 目前

处理焦油主要有三种方法. 一是选择适当的操作参数, 二是选用催化剂加速焦油的分解,

三是对气化炉进行改造. 其中, 温度, 停留时间等对焦油分解有很重要的作用. milne ta

(1998 年)[41]指出, 在温度高于1000oc 时, 气体中的焦油能被有效分解, 使产出物中的

焦油含量大大减小. 此外, 在气化炉中使用一些添加剂如白云石, 橄榄石以及使用催化

剂如ni-ca 等都可以提高焦油的分解, 降低焦油给气化炉带来的危害[42,43]. 此外, 设

计新的气化炉也对焦油的减少起着很重要的作用. 辽宁省能源研究所研制的下吸式固定

床生物质气化炉, 在其喉部采用特殊结构形式的喷嘴设计, 在反应区形成高温旋风动力

场, 保证了焦油含量低于2g/m3.

由气化所得产物经过重整和水气置换反应, 即可得到氢, 这与处理热裂解产物类似.

通过生物质气化技术制氢也具有非常诱人的经济性. david a.bowen 等人(2003)[44]比较

了生物质气化制氢和天然气重整制氢的经济性, 见图2. 由图可见, 利用甘蔗渣作为原

料, 在供料量为每天2000 吨的情况下, 所产氢气的成本为us$7.76/gj, 而在这个供料量

下使用柳枝稷(switchgrass)为原料制得的氢气成本为us$6.67/gj, 这和使用天然气重整

制氢的成本us$5.85-7.46/gj 相比, 也是具有一定竞争力的. 如果将环境因素考虑进去,

由于天然气不可再生, 且会产生co2, 而生物质是可再生资源, 整个循环过程由于光合

作用吸收co2 而使co2 的排放量几乎为0, 这样, 利用生物质制氢从经济上和环境上的

综合考虑, 就已经比天然气重整更有优势了.

biomass feed to gasifier (tonnes/day)

hydrogen cost ($/gj)

500 1000 1500 2000

5

6

7

8

9

10

11

natural gas $3/gj

natural gas $4.5/gj

10.23

8.74

7.76

8.76

7.54

6.67

5.85

7.46

bagasse

switchgrass

图2. 生物质制氢与天然气制氢经济性的比较

fig. 2. comparison of hydrogen cost between biomass

gasification and natural gas steam reforming

以上分析的利用生物质高温裂解和气化制氢适用于含湿量较小的生物质, 含湿量高

于50%的生物质可以通过光合细菌的厌氧消化和发酵作用制氢, 但目前还处于早期研究

阶段, 效率也还比较低. 另一种处理湿度较大的生物质的气化方法是利用超临界水的特

性气化生物质, 从而制得氢气.

3.3. 生物质超临界水气化制氢

流体的临界点在相图上是气-液共存曲线的终点, 在该点气相和液相之间的差别刚

好消失, 成为一均相体系. 水的临界温度是647k, 临界压力为22.1mpa, 当水的温度和

压力超过临界点是就被称为超临界水.在超临界条件下, 水的性质与常温常压下水的性

质相比有很大的变化.

在超临界状态下进行的化学反应, 通过控制压力, 温度以控制反应环境, 具有增强

反应物和反应产物的溶解度, 提高反应转化率, 加快反应速率等显著优点, 近年来逐渐

得到各国研究者的重视 [45,46]. 在超临界水中进行生物质的催化气化, 生物质的气化

率可达100%, 气体产物中氢的体积百分比含量甚至可以超过50%, 并且反应不生成焦

油, 木碳等副产品, 不会造成二次污染, 具有良好的发展前景. 但由于在超临界水气中

所需温度和压力对设备要求比较高, 这方面的研究还停留在小规模的实验研究阶段. 我

国也只进行了少量的研究, 比如西安交大多相流实验室就研究了以葡萄糖为模型组分在

超临界水中气化产氢, 得到了95%的气化效率 [47]. 中科院山西煤炭化学研究所在间隙

式反应器中以氧化钙为催化剂的超临界水中气化松木锯屑,得到了较好的气化效果.

到目前为止, 超临界水气化的研究重点还是对不同生物质在不同反应条件下进行实

验研究, 得到各种因素对气化过程的影响. 表3 总结了近几年对生物质超临界水气化制

氢的研究情况. 研究表明, 生物质超临界水气化受生物质原料种类, 温度, 压力, 催化剂,

停留时间, 以及反应器形式的影响.

表3. 近年来关于生物质超临界水气化制氢的研究

table 3

recent studies on hydrogen production by biomass gasification in supercritical water

conditions

feedstock gasifier type catalyst used temperature and

pressure

hydrogen yield references

glucose not known not used 600oc, 34.5mpa 0.56 mol h2/mol of feed

glucose not known activated carbon 600 oc, 34.5mpa 2.15 mol h2/mol of feed

glucose not known activated carbon 600 oc, 25.5mpa 1.74 mol h2/mol of feed

glucose not known activated carbon 550 oc, 25.5mpa 0.62 mol h2/mol of feed

glucose not known activated carbon 500 oc, 25.5mpa 0.46 mol h2/mol of feed

[48]

glycerol not known activated carbon 665 oc, 28mpa 48 vol%

glycerol/methanol not known activated carbon 720 oc, 28mpa 64 vol%

corn starch not known activated carbon 650 oc, 28mpa 48 vol%

sawdust/corn starch

mixture

not known activated carbon 690 oc, 28mpa 57 vol%

[49]

glucose

tubular reactor koh 600 oc, 25mpa 59.7 vol% (9.1mol

h2/mol glucose)

catechol tubular reactor koh 600 oc, 25mpa 61.5 vol% (10.6mol

h2/mol catechol)

sewage autoclave k2co3 450oc, 31.5-35mpa

47 vol%

[50]

glucose tubular reactor not used 600 oc, 25mpa 41.8 vol%

glucose tubular reactor not used 500 oc, 30mpa 32.9 vol%

glucose tubular reactor not used 550 oc, 30mpa 33.1 vol%

glucose tubular reactor not used 650 oc, 32.5mpa 40.8 vol%

glucose tubular reactor not used 650 oc, 30mpa 41.2 vol%

sawdust tubular reactor sodium

carboxymethylcellulose

(cmc)

650 oc, 22.5mpa 30.5 vol%

[47]

生物质的主要成分是纤维素, 木质素和半纤维素. 纤维素在水的临界点附近可以快

速分解成一葡萄糖为主的液态产品, 而木质素和半纤维素在34.5 mpa, 200-230oc 下可以

100%完全溶解, 其中90%会生成单糖. 将城市固体废弃物去除无机物后可以形成基本稳

定, 均一的原料, 与木质生物质很相似. 由表可见, 不同的生物质原料, 其气化效率和速

率也有所不同. 温度对生物质超临界水中气化的影响也是很显著的. 随着温度的升高,

气化效率增大. 压力对于气化的影响在临界点附近比较明显, 压力远大于临界点时, 其

影响较小. 停留时间对气化效率也有一定影响, 研究表明, 生物质在超临界水中气化停

留时间与温度相关, 不同的温度下有不同的一个最佳值. 使用催化剂能加快气化反应的

速率. 目前使用的催化剂主要有金属类催化剂, 比如ru, rh, ni, 碱类催化剂, 比如koh,

k2co3, 以及碳类催化剂 [51,52]. 反应器的选择也会影响生物质气化过程, 目前的反应

器可以分为间歇式和连续式反应器. 其中间歇式反应器结构简单, 对于淤泥等含固体的

体系有较强适应性, 缺点是生物质物料不易混合均匀, 不易均匀地达到超临界水下所需

的压力和温度, 也不能实现连续生产,. 连续式反应器则可以实现连续生产, 但反应时间

短, 不易得到中间产物, 难以分析反应进行的情况, 因此今后需要进行大量的研究, 研

制出更加有效的反应器以及寻求不同生物质在不同参数下的最佳气化效果, 实现高效,

经济的气化过程.

4. 其他制氢技术

除热化学方法外, 生物质还可以通过发酵的方式转化为氢气和其他产物. 此外,

微藻等水生生物质能够利用氢酶(hydrogenase)和氮酶(nitrogenase)将太阳能转化为

化学能-氢. 这些生物制氢技术具有良好的环境性和安全性, 但还处于早期的研究阶段,

制氢基理还未透彻理解, 尚需大量的研究工作.

太阳能半导体光催化反应制氢也是目前广泛研究的制氢技术. tio2 及过渡金属氧化

物, 层状金属化合物如k4nb6o17, k2la2ti3o10, sr2ta2o7 等, 以及能利用可见光的催化

材料如cds, cu-zns 等都经研究发现能够在一定光照条件下催化分解水从而产生氢气.

但由于很多半导体在光催化制氢的同时也会发生光溶作用, 并且目前的光催化制氢效

率太低, 距离大规模制氢还有很长的路要走. 尽管如此, 光催化制氢研究仍然为我们

展开了一片良好的前景.

5. 制氢技术总结以及在香港的应用前景

前面讨论了利用可再生资源制取清洁燃料-氢的各项主要技术. 这些技术的特点,

经济性, 环境和安全方面的特点总结于表4.

表4. 利用可再生资源制氢技术比较

table 4. characteristics of candidate hydrogen production technologies

pv-electrolysis wind-electrolysis solar thermochemical cycle biomass conversion

development

status

pv technology almost mature,

electrolysis mature,

some demonstrations of

pv-electrolysis system been done

wind system mature, electrolysis mature,

wind-electrolysis demonstration needed

r&d pyrolysis and gasification r&d, biological

processes at early r&d

efficiency pv efficiency:

first generation, 11-15%,

second generation, 6-8%

solar to hydrogen around 7%

36% from wind to hydrogen, assuming wind

to electricity efficiency of 40% and

electrolyzer 90%

29% for zn/zno cycles conversion ratio up to 100% can be

achieved for gasification, efficiency of

10% for biological processes

economic

consideration

hydrogen cost about us$40-53.73/gj

depends on the pv type, the size

hydrogen cost about us$20.2/gj,

corresponding to 7.3cents/kwh

us$0.13-0.15/kwh, equivalent to

us$36.1-41.67/gj

us$6.67-17.1/gj for thermochemical

conversion depends on biomass types,

capacity size, for biological processes,

remain to be demonstrated

environmental

consideration

almost no pollution emission during

operation, energy consumption

intensive during construction, disposal

of hazardous materials

no pollution during operation, construction

energy consumption intensive, some noise

during operation

emission of hydrogen sulfide, use and

disposal of metal oxide, reactors

whole cycle co2 neutral, some pollution

emission during the stage of constructing

reactors

safety

consideration

handling hazardous materials during

fabrication, short circuit and fire during

operation, but not significant

relatively safe, a little danger exist during

maintenance

operating at high temperature, risk of

explosion exists; leakage of hydrogen

sulfide

operating at high temperature, explosion

may occur

由表可见, 生物质气化技术和风能-电解制氢技术具有良好的经济性. 对于环境的污染

以及危险性也相对较小, 极具发展前景, 可以作为大规模制氢技术. 而光伏-电解水技

术则目前还未显示出经济优势. 但由于太阳能资源丰富, 在地球上分布广泛, 如果光

伏电池的效率能进一步提高, 成本能大幅降低, 则是未来很有潜力的制氢技术. 太阳

能热化学循环也是可行的制氢技术, 今后的发展方向是进一步降低分解产物的能量损

耗以及发展更为经济的循环.

香港地少人多, 没有自己的煤, 石油, 天然气, 也没有大规模的农业, 所有能源

目前都依赖进口. 但香港具有丰富的风力资源和充足的太阳能资源, 利用可再生资源

部分解决香港的能源问题是一条值得探讨的思路.

香港总人口681 万, 总面积2757km2, 其中陆地面积1098 km2, 海洋面积1659 km2.

但香港绝大多数人口集中在港岛, 九龙等面积较小的市区, 而新界很多区域以及周边

岛屿则人口较少. 由于香港地处北回归线以南, 日照充足(13mj/m2/day), 风力强劲

(>6m/s), 具有很大的发展可再生能源的潜力. 简单计算可知, 如果将香港所有陆地面

积安装上效率为10%的光伏电池, 则年发电量可达144.7twh, 这相当于香港1999 年电

消耗量35.5twh 的4 倍! 这说明发展光伏技术在香港有很大潜力. 考虑到香港市区人

口稠密, 可以考虑将光伏电池安装在周边岛屿发电, 通过电解槽制氢. 由于光伏-电解

水成本很高, 这一技术还难以大规模应用, 如果光伏成本能大幅度降低, 则在香港发

展光伏制氢具有非常诱人的前景. 另外, li(2000)[53]进行了在香港发展海上风力发电

的可行性研究. 研究表明, 利用香港东部海域建立一个11 × 24 km 的风力发电机组, 可

以实现年发电2.1 twh, 这相当于香港用于交通的能源的10%. 此外, 香港周边岛屿,

如横澜岛等, 平均风力都在6.7 m/s 以上, 在这些岛屿发展大规模的风力机组也是值得

进一步探讨的问题. 除此之外, 香港每年产生的大量有机垃圾, 也可以通过气化或热

解制氢. 这些技术在香港的成功应用还需要更深入的研究, 本文不作深入探讨.

6. 小结

本文综述了目前利用可再生资源制氢的主要技术, 介绍了其基本原理, 也涉及到

了各项技术的经济性和环境以及安全方面的问题. 对各项制氢技术进行了对比分析,

总结出利用风能发电再推动电解水, 以及利用生物质的热化学制氢具有良好的经济性,

对环境的污染较小, 技术成熟, 可以作为大规模制氢的选择. 利用光伏-电解水技术具

有诱人的发展前景, 但目前还未显示出其经济性. 而太阳能热化学制氢则处于研究阶

段, 还难以用于大规模制氢. 香港具有比较丰富的可再生资源, 利用风力发电和有机

废物制氢是可行的制氢技术, 而光伏电池还需要大量研究以进一步降低成本. 尽管还

有大量的研究和更深入的分析要做, 利用可再生资源制氢以同时解决污染和能源问题

已经为我们展开了一个良好的前景.

致谢:

本文属<可再生氢能在香港的应用研究>项目, 该课题受香港中华电力公司(clp)及香港

特别行政区政府资助, 在此表示感谢!

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第7篇：可再生资源的优点范文

[关键词]地热能 监测系统 应用

[中图分类号] P314 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-7-343-1

0引言

随着我国经济持续快速发展及人口的不断增加，能源消耗越来越大，能源供给越来越紧张。其节约能源及保护环境的压力越来越大，并已成为国家战略需求。浅层地热能是一种新型的优质环保能源，具有可再生、储量大、清洁环保等优点。

1项目概况

为合理开发利用安徽省浅层地热能资源，安徽省国土资源厅、安徽省财政厅下达安徽省浅层地热能调查与评价项目任务书（皖国土资[2009]295号文），立项开展安徽省浅层地热能调查与评价工作。签订了安徽省公益性地质工作项目委托合同（编号：公益项目合同2009-11），项目起止时间为2009年11月～2011年5月（后续作）。根据安徽省浅层地热能调查评价总项目的统一部署，淮北市工作区浅层地热能调查与评价是该项目子项目之一。

淮北市浅层地热能调查与评价的工作区范围包括相山、烈山、杜集三区的建成区、濉溪县城和周边因城市发展需要实施控制范围，。地理坐标：116°37@18″～116°58@25″、北纬33°52@52″～34°06@29″。工作区（规划区）面积约420km2。

2浅层地热能赋存条件

工作区地层属华北地层大区晋冀鲁豫地层区淮河地层分区淮北地层小区。根据区内钻孔和区域资料，本区北东―西南大部均被第四系松散层覆盖，仅东南及北部基岩出露。

依据全省浅层地热能赋存的地质条件及其开发利用特点，总项目将150m以浅地层岩性主要按不同地质时代及其固结程度进行了分类，即将第四系、新近系划分为松散岩类地层，古近系、白垩系划为半固结岩类地层，除松散岩类、半固结岩类之外的为固结岩类岩石。

根据地下水的赋存条件及含水介质的空隙类型，本区地下水类型分为松散岩类孔隙水、碳酸盐岩类岩溶裂隙水及碎屑岩类裂隙水三类。

地温在地层中的变化就是岩土体热导率的效应，恒温带以下地层主要受地球内部热能控制。根据地温场温度随深度的变化，将200m以浅自上而下划分为变温带、恒温带和增温带。

3浅层地热能资源开发利用

浅层地热能资源分别赋存于岩土体、地下水及地表水中，针对不同的赋存条件借助地源热泵系统采取不同的开发利用方式。分为地源型（地埋管）、地下水源型和地表水源型三种开发利用方式。

4开发利用适宜性分区及资源评价

浅层地热能开发利用适宜性分区是调查评价工作的基本任务，贯穿于整个工作的全过程;其目的是为勘查评价方法和开发利用方式的选择、资源评价以及能源建设规划的编制提供技术依据。

5地质环境监测系统建设

5.1地质环境监测布置方案

在渠沟镇钟楼村和刘桥镇附近松散层厚度50-100m区内，布置2处监测（井）孔，监测第二双层结构150m以浅地温场地质环境;选取南湖塌陷积水区为地表水监测点，监测地表水水温、水质及气温变化情况。

5.2地温场监测技术要求

5.2.1区域性监测

监测孔（井）原则上不是开采井，孔（井）深100―150米。如遇在抽水井中测温时，要在停泵24小时后测量。数字化测温工具属于精密仪器，需要妥善使用和保管。测量记录使用专用表格，监测地温前，先测气温和水位;然后测地温（水温），50m以浅每2.5m测一次温度，50m以下每5m测一次温度。每月10日测一次，温度值读取记录以数字不跳跃，并稳定5秒后为准。气温、地温均精确到0.1℃。同时记录坐标、地理位置、天气状况、水位（精确到0.01m）、孔口（井台）高度（精确到0.01m）、是否为开采井等。在测量过程中及时进行数据分析，如遇异常，需查找原因，确保测温数据真实可靠。监测资料于当月完成后及时交专人整理、保管。

5.2.2地表水水温监测

选取南湖公园塌陷积水区为地表水观测点，位置确定湖心水深大于3m处，每次测量的物理量位置和深度相同。地表水体温度监测点为地表水面以下1、3、5、7、9、11m……水底各测量一次水温，并测即时气温。测温数据记录在“地表水地温监测记录表”内，气温观测、地理位置、坐标、天气状况及水体名称等同时填写。每次在同一固定地点测量，监测时间为每月10日，如遇极端气温，适当加密测量。监测资料于当月完成后及时交专人整理、保管。

6 GPRS远程数据传输系统建设

6.1系统组成

中心服务站：发出命令和接受数据。

中心站计算机配置：为品牌计算机，主流配置。

系统软件的操作平台是WindowXP，采用128点组态软件。

6.2系统功能

以光电直读的方式读取流量计所计量的水量值 ，并将其转换为相应的数字信息。;

接收由变送器输入的信号，并将其转换为相应的数字信息。

将所采集信息通过天线以短信的方式发送至中心站。

将温度传感器采集到的数据自动保存、自动形成曲线。

6.3测量元件精度要求

温度传感器：PT1000电工电阻，4～20ma输出，防磁防腐，加长导线调试标定，精度0.1℃;巡检仪：24路，4～20ma输入，0.2%FS;控制箱：巡检箱;软件：128点组态;编程：自动保存数据，自动形成曲线; 数据采存卡：ACCESS库保存，存储量512K;加长导线：聚四氟乙烯导线，三芯屏蔽，镀银;流量计、计量器具名称：电磁流量计;型号规格：LDC-15C。量程：10～100L/H;精度：1.0级;传感器基本误差：±0.25%。线性度：0.15%，重复性：0.03%;电流输出：4～20MA。

7结论

浅层地热能的开发利用有着重要的作用，而建立地质环境监测系统更是重中之重，它不仅为以后的工作开展提供了宝贵的资料也为全面系统的建设地热能监控系统打下了坚实的基础，工作中要严谨、科学、精确、认真的完成地质环境监测任务获得准确的数字为祖国的可再生资源提供可开采依据，也为了广大民众的根本利益，所以地质环境监测系统的建设具有深远的意义。

参考文献

[1]《浅层地热能勘查评价规范》（DZ/T0225-2009）;

[2]《岩土工程勘察规范》GB50021-2001;

第8篇：可再生资源的优点范文

1.新型节能型门窗建筑材料。行业分析指出通过门窗以辐射传递、空气渗漏等方式传热损失的能量大约占整个建筑能源的三分之一。近年来市面上新型的门窗制造材料主要以复合材料为主。以玻璃钢节能门窗为例，玻璃钢即玻璃纤维增强材料，是一种新型复合材料。玻璃钢门窗具有美观时尚、不易收缩膨胀、使用寿命长等多种良好的性能;又拿铝塑复合型门窗来说，它把塑料材质不易导热和铝合金材质轻便、坚固、耐腐蚀等特性完美地结合在一起，使其具有了隔热性强、耐老化、牢固抗压等多种优点。玻璃性能的良荞很大程度上决定了门窗耗能量的多少，节能玻璃必须具有良好地保温性和隔热性。比如，以遮阳型低辐射镀膜玻璃为代表的节能型镀膜玻璃装饰性强、隔热性好，节能性强:多孔玻璃则耐火防水、导热率低、粘结性好、机械强度高、稳定性强，也是吸声、隔热、防潮性能良好的新型节能建筑材料。

2.防水密封材料。防水材料是建筑业和其他各行业不可缺少的一部分。目前，我国防水材料逐步多元化、高科技化。随着建筑业的快速发展，对防水密封材料的品质要求也日趋严苛，而我国防水密封材料行业还存在着譬如产业结构不合理、质量差、施工技术偏低等问题。因此，要以市场为导向、以节能环保为出发点，重点研究和发展改性沥青防水卷材、CPE、Pvc等新型防水材料，扩大其市场占有率。

3、可再生循环型建筑材料。(l)植物纤维。我国地大物博，农作物等植物资源相对丰富，以废置不用的植物秸秆、木料等为原料研发建筑材料不仅节能环保，还能满足人们追求绿色、回归自然的心理。(2)工业废渣、建筑垃圾的综合利用，比如生态水泥，制造水泥的耗能量在建材行业中占据绝大部分比例，因此要大力发展生态水泥。它是以各种工业固体废料、废液、尾矿和下水道污泥等多种废弃物为原料制造的一种生态型建筑材料。其整个生产流程都与环境保护相协调，既具有实用性又健康，还能在解决废弃物污染的同时降低生产成本。(3)相变材料。相变材料具有随着温度的改变而发生形态转变的特性，在此过程中会储存大量能量，在建材行业中加以开发利用，必能在节能、温度控制等方面发挥重大作用。

二、未来新型节能型建筑材料的发展方向

1、综合利用多种材料。各行各业日新月异地发展，能源日益紧缺。以可再生资源作为建材原料已刻不容缓。另外各建材企业要实行有效的节源措施，提高资源利用率和产品成品率。我国工业废弃物和建筑垃圾年产量惊人，加以回收并替代传统原材料生产新型建材，可以有效控制环境污染和能源消耗。总之要减少天然资源使用量，多采用无污染生产技术，尽量多开发健康、多功能、社会效益好的产品。

2、改变建筑材料功能单一的局面口随着生活水平的提高，人们更加重视消费质量，传统单一功能的建材己很难应对市场的需求，购买节能环保的新型材料己成为大家的全新消费理念。同时加大开发新技术的力度，如将纳米技术运用到建材行业，研发出具有抗病毒、祛臭、防虫等多种功效的建筑材料，从而让人们生活更加舒适、健康。

3、开发应用低能耗材料。相关部门要实事求是，制定颁布一系列关于新型节能建筑材料的管理规范和规章制度，加大资金投入，出台相关奖励政策积极倡导企业研制低能耗建筑材料，采用先进的生产技术和优良的制造工艺，尽量使用健康绿色的原材料，兼顾多利用可再生资源、回收循环利用废旧资源，坚持走资源节约型和环境友好型的可持续发展道路，从根本上改变我国在建材工业发展中耗能高、效益低、污染重的状态。

第9篇：可再生资源的优点范文

关键词：建筑设计生态化探索

Abstract: the ecological ideas is human orientation and inevitable choice, the city and the ecological architecture design is the inevitable trend of the development of history. This paper introduces the design characteristics of the ecological construction, and puts forward the ecological architecture design, the main points of the architectural design and the ecological development trend for the exploration.

Key words: ecological architecture design exploration

中图分类号： TU2 文献标识码：A 文章编号：

生态化的思想是人类的取向和必然选择，城市和建筑设计的生态化是历史发展的必然趋势。一方面它契合了“可持续发展”的全球共识;另一面它为城市设计和建筑设计发展开辟了一条新途径。生态建筑理论的发展将导致建筑科学技术内容的极大丰富与建筑艺术创造的相应发展，推动整个建筑学不断向前发展。

一、建筑设计生态化的特征

生态建筑不仅仅是生态理念的一种升华和实践，更涉及社会生活文化领域，是生态文化的一部分。

1、运用节能技术实现生态建筑节能技术。主要是指利用太阳能收集设施蓄热、转化为电能等形式的能量储存起来，为建筑提供充足的光照、电能以及冬季取暖，这不仅减少了能源消耗，还降低了环境污染。当然节能技术还有其他类似的技术，比如风能的利用不仅可以使建筑内的空气得到更新，还可以转化为电能贮存起来，水能、海洋能发电，沼气池发电以及提供能源物质沼气等。这些节能技术都充分利用了再生资源，使得建设设计更加的人性化。

2、提高资源的再利用率，减少废物的产生。在实施生态建筑的过程中，使用可循环或再生的资源，比如使用再生的建筑材料，尽可能的减少垃圾废物的产生。在建筑施工的过程中，经常会向外界排放有毒的气体或者灰尘，生态建筑的理念要求在这些气体排放之前采取一定的手段对这些有害的物质进行恰当的处理。

二、建筑设计生态化的要点

生态住宅设计，指的就是综合运用当代建筑美学、建筑技术科学、人工环境学、生态学及其它科学技术的综合成果，把住宅建造成一个小的生态系统，为居住者提供舒适、健康、环保、高效、美观的居住环境的一种设计实践活动。这里所说的“生态”绝非一般意义的绿化，而是一种对环境无害而又有利于人们工作生活的标志。在工程实施过程中，生态住宅涉及的技术体系极其庞大，包括能源系统(新能源与可再生能源的利用)、水环境系统、声环境系统、光环境系统、热环境系统、绿化系统、废弃物管理与处置系统、游憩系统和绿色建材系统等。简单说来，其技术策略主要体现在以下几个方面：住宅区物理环境(声、光、热环境)与能源系统设计，包括建筑规划、建筑单体设计、建筑能源系统的设计等，同时又与绿化设计以及建材的选择息息相关，是当前生态住宅设计中最重要而又最容易被忽视的问题，智能化住宅区，包括信息管理和通讯白动化、物业管理自动化、设备自动化控制、安全防护自动化以及家庭智能化等。

1、利用太阳能资源

太阳能资源是可再生资源，取之不尽用之不竭。一般来说，获取太阳能的方式主要有两种。而且太阳能资源利用起来方便、卫生、安全。

（1）通过窗户集热板建设太阳能资源系统。运用玻璃盒子单元集热板、蓄热装置、风扇和空气导管等组合而成。在玻璃盒子里集热板将太阳的光能转换成热能，用风扇驱动加热的空气，并从空气导气管将集热板的热量传输到建筑内部存储热量。

（2）通过空气集热板建设太阳能资源系统。通过空气集热板产生的热来补给空气供热系统，不仅是对供热系统的一种补充，而且能在短时间积聚大量的热能，提高效率。

2、利用新材料

适合生态建筑设计所需的材料很多，而且各自都有自己的利弊，在选择时要根据具体的尺寸和自然环境来选择。

（1）利用玻璃材料。随着先进技术的进一步发展，玻璃材料不再局限于玻璃的概念，而是出现了很多种类的玻璃，比如，热反射型玻璃、吸热玻璃。电敏感玻璃，低辐射玻璃等等。各种类型的玻璃材料为生态建筑的可持续发展提供了一定的保障。

（2）透明热阻材料组合墙。热阻材料实际上就是一种透明的建筑材料，并可将其与外部墙面合成透明隔热墙。

（3）太阳能光电材料。在生态建筑中提倡用太阳能作为在建筑材料中的主要自然资源用太阳能电池发电为生态建筑提供能源，其优点是既无污染，也无噪音，并可以利用可再生能源提供可靠的燃料。

（4）利用水的循环。水是大自然赋予人类的自然资源。大自然界中，水是循环的，并将其当作中水运用，此外雨水冷却在建筑设计构建，并可以用雨水冷却建筑，冷却的建筑周围会蒸发并起到制冷的效果。

（5）利用丰富的地热资源。地下的地热资源产生的能量仅次于太阳能，属于可再生资源的一种，而且地热资源并与采取和利用。最主要的是为了将来的可持续发展，尽可能多的运用可再生资源将有助于构建生态建筑。

三、建筑设计生态化的发展趋势

1、应走可持续发展的建筑设计道路。21世纪是信息时代，更应该是生态文明时代。人类运用高新科技，探索生存生产和生活环境的可持续发展的模式，按照国际社会所承认的原则进行设计。

（1）对涉及的地方性、地域性理解、重视地方场所的文化脉络。

（2）运用技术的公众意识，结合建筑功能要求，采用简单合适的技术。

（3）树立建筑材料蕴含能量和循环使用的意识，在最大范围内使用可再生的地方性建筑材料，避免使用高温能量、破坏环境、产生废物以及带有放射性的建筑材料，尽量利用旧的建筑材料和构件。

（4）完善建筑空间使用的灵活性，以便减少建筑体量。将建设所需的资源降至最少。

（5）减少建筑过程中对环境损害，避免环境的破坏、资源的浪费以及建材的浪费。

2、住宅的寿命将要大大的延长，超耐久性住宅将要大量出现。目前，住宅的使用寿命按其设计方案来说一般是在50年左右，人们用几十年以至终身的积蓄来购买1栋房屋，在使用之后就要报废，这种现象实在有点残忍，所以，人们迫切地要求提高住宅的耐久性，现在超耐久型混凝土的研究正在兴起，在不远的将来有望使混凝土的耐久性达到几百年以至上千年，当住宅采用框架结构之后，就可以采用超耐久型混凝土从而大大的提高住宅的耐久性，实现拥有超耐久型住宅的梦想，其显著的经济效益和社会效益是不言而喻的。

3、住宅建筑的舒适性。住宅建筑的本质就是为人服务。首先要讲舒适性，也就是说住宅建筑要寻求一种在符合购买面积、户型的基础上，使得各功能空间安排的合理有效，各得其所，分区明确，并使各功能的空间有适宜的尺度、比例，方便家具的布置和人的活动，同时要保证各功能空间的相对私密性。为满足室内环境质量，各功能空间要采光充足，通风良好，使用率高，并体现一定的艺术性和超前性。对于外部空间的环境，居民交往的空间创建也是居住舒适性的重要体现，应力求把原有的生活纳入进来，作为居民生存环境的重要组成部分。规划要结构明朗，形象纲举目张，群体设计要多种围合，变化多变的私密，半私密的空间，配合如一，广场、绿地、小品、通透环廊等构成统一景观，做到安全宁静，温馨而利于交往。生态的建筑设计应具有以下几方面的特点：尊重设计地段内的土地、环境及植被的特点，因地制宜；整体考虑，全面的考虑设计区域内部与外部环境关系；强调人与环境的和谐共存，不可分割。

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