第三节 化学反应中的能量变化

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地热能

人类很早以前就开始利用地热能，例如利用温泉沐浴、医疗，利用地下热水取暖、建造农作物温室、水产养殖及烘干谷物等。但真正认识地热资源并进行较大规模的开发利用却是始于20世纪中叶。地热能的利用可分为地热发电和直接利用两大类。 地热能是来自地球深处的可再生热能。它起源于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变。地热能是指其储量比目前人们所利用的总量多很多倍，而且集中分布在构造板块边缘一带、该区域也是火山和地震多发区。如果热量提取的速度不超过补充的速度，那么地热能便是可再生的。地热能在世界很多地区应用相当广泛。据估计，每年从地球内部传到地面的热能相当于100PW·h。不过，地热能的分布相对来说比较分散，开发难度大。

地热能综述

    地热能是来自地球深处的可再生热能。它起源于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变。地下水的深处循环和来自极深处的岩浆侵入到地壳后，把热量从地下深处带至近表层。在有些地方，热能随自然涌出的热蒸汽和水而到达地面，自史前起它们就已被用于洗浴和蒸煮。通过钻井，这些热能可以从地下的储层引入水池。 房间、温室和发电站。这种热能的储量相当大。据估计，每年从地球内部传到地面的热能相当于100PW·h。不过，地热能的分布相对来说比较分散，开发难度大。实际上，如果不是地球本身把地热能集中在某些地区（一般来说是那些与地壳构造板块的界面有关的地区），用目前的技术水平是无法将地热能作为一种热源和发电能源来使用的。 严格地说，地热能不是一种“可再生的”资源，而是一种像石油一样，可开采的能源，最终的可回采量将依赖于所采用的技术。将水（传热介质）重新注回到含水层中可以提高再生的性能，因为这使含水层不枯竭。然而在这个问题上没有明确的结论，因为有相当一部分地热点可采用某种方式进行开发，让提取的热量等于自 然不断补充的热量。实事求是地讲，任何情况下，即使从技术上来说地热能不是可再生能源，但全球地热资源潜量十分巨大，因此问题不在于资源规模的大小，而在于是否有适合的技术将这些资源经济开发出来。
　　 地热能是指贮存在地球内部的热能。其储量比目前人们所利用的总量多很多倍，而且集中分布在构造板块边缘一带、该区域也是火山和地震多发区。如果热量提取的速度不超过补充的速度， 那么地热能便是可再生的。高压的过热水或蒸汽的用途最大，但它们主要存在于干热岩层中，可以通过钻井将它们引出。
　　 地热能在世界很多地区应用相当广泛。老的技术现在依然富有生命力，新技术业已成熟，并且在不断地完善。在能源的开发和技术转让方面，未来的发展潜力相当大。地热能是天生就储存在地下的，不受天气状况的影响，既可作为基本负荷能使用，也可根据需要提供使用。
　　地热能的利用自古时候起人们就已将低温地热资源用于浴池和空间供热， 近来还应用于温室、热力泵和某些热处理过程的供热。在商业应用方面，利用干燥的过热蒸汽和高温水发电已有几十年的历史。 利用中等温度（100℃）水通过双流体循环发电设备发电，在过去的10年中已取得了明显的进展，该技术现在已经成熟。地热热泵技术后来也取得了明显进展。由于这些技术的进展，这些资源的开发利用得到较快的发展，也使许多国家的经济上可供利用的资源的潜力明显增加。从长远观点来看，研究从干燥的岩石中和从地热增压资源及岩浆资源中提取有用能的有效方法，可进一步增加地热能的应用潜力。 地热能的勘探和提取技术依赖于石油工业的经验，但为了适应地热资源的特殊性（例如资源的高温环境和高盐度）要求，这些经验和技术必须进行改进。地热资源的勘探和提取费用在总的能源费用中占有相当大的比例。这些成熟技术通过联合国有关部门 （联合国培训研究所和联合国开发计划署）的艰苦努力，已成功地推广到发展中国家。

地热能的来源

  　地球的内部是一个高温高压的世界，是一个巨大的“热库”，蕴藏着无比巨大的热能。地球内部蕴藏的热量有多大呢？假定地球的平均温度为2000℃，地球的质量为6x10²⁴kg，地球内部的比热为1.045J／g·℃，那么整个地球内部的热含量大约为1.25X10³¹J。即便是在地球表层10km厚这样薄薄的一层，所贮存的热量就有10²⁵J。地球通过火山爆发、间歇喷泉和温泉等等途径，源源不断地把它内部的热能通过传导、对流和辐射的方式传到地面上来。据估计，全世界地热资源的总量大约为14.5X10²⁵J，相当于4948 X10¹²t标准煤燃烧时所放出的热量。如果把地球上贮存的全部煤炭燃烧时所放出的热量作为100来计算，那么，石油的贮量约为煤炭的8%，目前可利用的核燃料的贮量约为煤炭的15％，而地热能的总贮量则为煤炭的17000万倍。可见，地球是一个名副其实的巨大“热库”，我们居住的地球实际上是一个庞大的“热球”。
　　地球内部的温度这样高，它的热量是从哪里来的呢？多数科学家认为，其热源乃是长寿命的放射性同位素进行的热核反应（另一种观点认为，地球最初是由一团高热物质组成，是从太阳派生出来的一个行星，经过四五十亿年以后，表面逐渐冷却，而形成地壳。）。地球物质中放射性元素衰变产生的热量是地热的主要来源。放射性元素有铀238 、铀235 、钍232 和钾40等。放射性元素的衰变是原子核能的释放过程。放射性物质的原子核，无需外力的作用，就能自发的放出电子和氦核、光子等高速粒子并形成射线。在地球内部，这些粒子和射线的动能和辐射能，在同地球物质的碰撞过程中便转变成了热能。地球内部的热不断向太空释放。这种地球物理现象就叫大地热流。由于地球的表面积很大，单位面积内放出的热量极其微小，所以全球平均大地热流量并不大，以致人们很难直接感觉出来。但是，其总量却非常大，而且不同地区的大地热流量是不同的，热流高的地区地热资源较丰富。
　　目前一般认为，地下热水和地热蒸汽主要是由在地下不同深处被热岩体加热了的大气降水所形成的。地壳中的地热主要靠传导传输，但地壳岩石的平均热流密度低，一般无法开发利用，只有通过某种集热作用，才能开发利用。例如盐丘集热，常比一般沉积岩的导热率大2～3倍。大盆地中深埋的含水层，也可大量集热，每当钻探打到这种含水层，就会出过大量的高温热水，这是天然集热的常见形式。岩浆侵入地壳浅处，是地壳内最强的热传导形式。侵人的岩浆体形成局部高强度热源，为开发地热能提供了有利条件。岩浆侵入后，冷却的时间相当长，一般受下列因素影响：
　　侵入的岩浆总体积；
　　侵入深度或岩浆体顶面的埋深；
　　侵入岩浆的性质，酸性岩浆温度较低。约650～850℃，基性岩浆温度较高，1100℃左右，结晶潜热也有差异，酸性岩浆为65carl／g，基性岩浆80carl／g
　　侵入体的形状
　　有无水热系统。
　　据科学家推测，一个埋深为4公里的酸性岩浆侵入体， 体积为1000公里，初始温度为850℃，若要使侵入体的中心温度冷却到300℃，大约需几十万年。可见地热的扩散是非常慢的。换言之，若要利用这种热能也是比较稳定的。一个天然的温泉，长年不息地流出地热水，而且几百年温度变化不大。
　　在地壳中，地热的分布可分为三个带，即：可变温度带、常温带和增温带。可变温度带，由于受太阳辐射的影响，其温度有着昼夜、年份、世纪、甚至更长的周期性变化，其厚度一般为15～20m；常温带，其温度变化幅度几乎等于零，深度一般为20～30m；增温带，在常温带以下，温度随深度增加而升高，其热量的主要来源是地球内部的热能。地球每一层次的温度状况是很不相同的。在地壳的常温带以下，地温随深度增加而不断升高，越深越热。这种温度的变化，以“地热增温率”来表示，也叫做“地温梯度”。各地的地热增温率，差别是很大的，平均地热增温率为每加深100m，温度升高8℃。到达一定的温度后，地热增温率由上而下逐渐变小。根据各种资料推断，地壳底部至地幔上部的温度大约1100～1300℃，地核的温度大约在2000～ 5000℃之间。假如我们按照正常的地热增温率来推算，80℃的地下热水，大致是埋藏在2000～2500m左右的地下。
　　按照地热增温率的差别，我们把陆地上的不同地区划分为“正常地热区”和“异常地热区”。地热增温率接近3℃的地区，称为“正常地热区。远超过3℃的地区，称为“异常地热区”。在正常地热区，较高温度的热水或蒸汽埋藏在地壳的较深处。在异常地热区，由于地热增温率较大，较高温度的热水或蒸汽埋藏在地壳的较浅部位，有的甚至露出地表。那些天然出露的地下热水或蒸汽叫做温泉。温泉是在当前技术水平下最容易利用的一种地热资源。在异常地热区，除温泉外，人们也较易通过钻井等人工方法把地下热水或蒸汽引导到地面上来加以利用。
　　人们要想获得高温地下热水或蒸汽，就得去寻找那些由于某些地质原因，破坏了地壳的正常增温，而使地壳表层的地热增温率大大提高了的“异常地热区”。“异常地热区” 的形成，一种是产生在近代地壳断裂运动活跃的地区，另一 种则是主要形成于现代火山区和近代岩浆活动区。除此两种之外，也还有由于其它原因所形成的局部“异常地热区”。 在“异常地热区”，如果具备良好的地质构造和水文地质条件，就能够形成有大量热水或蒸汽的具有重大经济价值的，“热水田”或“蒸汽田”统称为“地热田”。目前世界上已知的一些地热田中，有的在构造上同火山作用有关，另外也有一些则是产生在火山中心地区的断块构造上。

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风能

　　风是地球上的一种自然现象，它是由太阳辐射热引起的。太阳照射到地球表面，地球表面各处受热不同，产生温差，从而引起大气的对流运动形成风。据估计到达地球的太阳能中虽然只有大约2％转化为风能，但其总量仍是十分可观的。全球的风能约为2.74X10⁹MW，其中可利用的风能为2X10⁷MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。
　　人类利用风能的历史可以追溯到公元前，但数千年来，风能技术发展缓慢，没有引起人们足够的重视。但自1973年世界石油危机以来，在常规能源告急和全球生态环境恶化的双重压力下，风能作为新能源的一部分才重新有了长足的发展。风能作为一种无污染和可再生的新能源有着巨大的发展潜力，特别是对沿海岛屿，交通不便的边远山区，地广人稀的草原牧场，以及远离电网和近期内电网还难以达到的农村、边疆，作为解决生产和生活能源的一种可靠途径，有着十分重要的意义。 即使在发达国家，风能作为一种高效清洁的新能源也日益受到重视。    

风能特点

　　风能就是空气流动所产生的动能。大风所具有的能量是很大的。风速9～10m/s的5级风，吹到物体表面上的力，每平方米面积上约有10kg。风速20m／s的9级风，吹到物体表面上的力，每平方米面积可达50kg左右。台风的凤速可达50～60m／s，它对每平方米物体表面上的压力，竟可高达200kg以上。汹涌澎湃的海浪，是被风激起的，它对海岸的冲击力是相当大的，有时可达每平方米20～30t的压力，最大时甚至可达每平
　　风不仅能量是很大的，而且它在自然界中所起的作用也是很大的。它可使山岩发生侵蚀，造成沙漠，形成风海流，它还可在地面作输送水分的工作，水汽主要是由强大的空气流输送的，从而影响气候，造成雨季和旱季。专家们估计，风中含有的能量，比人类迄今为止所能控制的能量高得多。全世界每年燃烧煤炭得到的能量，还不到风力在同一时间内所提供给我们的能量的1％。可见，风能是地球上重要的能源之一。
　　合理利用风能，既可减少环境污染，又可减轻越来越大的能源短缺的压力。 自然界中的风能资源是极其巨大的。据世界气象组织估计，整个地球上可以利用的风能为2X10⁷MW。为地球上可资利用的水能总量的10倍。
　　风能与其它能源相比，既有其明显的优点，又有其突出的局限性。风能具有四大优点和三大弱点。

四大优点是：

　　蕴量巨大；

　　可以再生；

　　分布广泛；

　　没有污染。

三大弱点是：

　　1、密度低。

　　 这是风能的一个重要缺陷。由于风能来源于空气的流动，而空气的密度是很小的，因此风力的能量密度也很小，只有水力的1／816。从下表可以看出，在各种能源中，风能的含能量是极低的，给其利用带来一定的困难。

　　2、不稳定。

　　由于气流瞬息万变，因此风的脉动、日变化、季变化以至年际的变化都十分明显，波动很大，极不稳定。

　　3、地区差异大。

　　由于地形的影响，风力的地区差异非常明显。一个邻近的区域，有利地形下的风力，往往是不利地形下的几倍甚至几十倍。

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海洋能

　　地球表面积约为5.1X10⁸km，其中陆地表面积为1.49X10⁸km，占29％；海洋面积达3.61X1O⁸km，占71％。以海平面计，全部陆地的平均海拔约为840m，而海洋的平均深度却为380m，整个海水的容积多达1.37X10⁹km³。一望无际的汪洋大海，不仅为人类提供航运、水产和丰富的矿藏，而且还蕴藏着巨大的能量。通常海洋能是指依附在海水中的可再生能源，包括：潮汐能、波浪能、海洋温差能、海洋盐差能和海流能等，更广义的海洋能源还包括海洋上空的风能、海洋表面的太阳能以及海洋生物质能等。全球海洋能的可再生量很大，上述五种海洋能理论上可再生的总量为766亿千瓦。虽然海洋能的强度较常规能源为低，但在可再生能源中，海洋能仍具有可观的能流密度。

海洋能简介

　　地球表面积约为5.1X10⁸km，其中陆地表面积为1.49X10⁸km，占29％；海洋面积达3.61X1O⁸km，占71％。以海平面计，全部陆地的平均海拔约为840m，而海洋的平均深度却为380m，整个海水的容积多达1.37X10⁹km³。一望无际的汪洋大海，不仅为人类提供航运、水产和丰富的矿藏，而且还蕴藏着巨大的能量。

　　海洋能指依附在海水中的可再生能源，海洋通过各种物理过程接收、储存和散发能量，这些能量以潮汐、波浪、温度差、盐度梯度、海流等形式存在于海洋之中。潮汐与潮流能来源于月球、太阳引力，其他海洋能均来源于太阳辐射，海洋面积占地球总面积的71%，太阳到达地球的能量，大部分落在海洋上空和海水中，部分转化为各种形式的海洋能。海水温差能是热能，低纬度的海面水温较高，与深层冷水存在温度差，而储存着温差热能，其能量与温差的大小和水量成正比；潮汐、潮流，海流、波浪能都是机械能，潮汐能是地球旋转所产生的能量通过太阳和月亮的引力作用而传递给海洋的，并由长周期波储存的能量，潮汐的能量与潮差大小和潮量成正比；潮流、海流的能量与流速平方和通流量成正比；波浪能是一种在风的作用下产生的，并以位能和动能的形式由短周期波储存的机械能，波浪的能量与波高的平方和波动水域面积成正比；河口水域的海水盐度差能是化学能，入海径流的淡水与海洋盐水间有盐度差，若隔以半透膜，淡水向海水一侧渗透可产生渗透压力，其能量与压力差和渗透流量成正比。因此各种能量涉及的物理过程开 发技术及开发利用程度等方面存在很大的差异。
　　这些不同形式的能量有的已被人类利用，有的已列入开发利用计划，但人们对海洋能的开发利用程度至今仍十分低。尽管这些海洋能资源之间存在着各种差异，但是也有着一些相同的特征。每种海洋能资源都具有相当大的能量通量：潮汐能和盐度梯度能大约为2TW；波浪能也在此量级上；而海洋热能至少要比此大两个数量级。但是这些能量分散在广阔的地理区域，因此实际上它们的能流密度相当低，而且这些资源中的大部分均蕴藏在远离用电中心区的海域。因此只能有一小部分海洋能资源能够得以开发利用。
　　全球海洋能的可再生量很大。根据联合国教科文组织1981年出版物的估计数字，五种海洋能理论上可再生的总量为766亿千瓦。其中温差能为400亿千瓦，盐差能为300亿千瓦，潮汐和波浪能各为30亿千瓦，海流能为6亿千瓦。但如上所述是难以实现把上述全部能量取出，设想只能利用较强的海流、潮汐和波浪；利用大降雨量地域的盐度差，而温差利用则受热机卡诺效率的限制。因此，估计技术上允许利用功率为64亿千瓦，其中盐差能30亿千瓦，温差能20亿千瓦，波浪能10亿千瓦，海流能3亿千瓦，潮汐能1亿千瓦（估计数字）。
　　 海洋能的强度较常规能源为低。海水温差小，海面与500～1000米深层水之间的较大温差仅为20℃左右；潮汐、波浪水位差小，较大潮差仅7—10米，较大波高仅3米；潮流、海流速度小，较大流速仅4～7节。即使这样，在可再生能源中，海洋能仍具有可观的能流密度。以波浪能为例， 每米海岸线平均波功率在最丰富的海域是50千瓦，一般的有5～6千瓦；后者相当于太阳能流密度1千瓦／米²）。又如潮流能，最高流速为3米／秒的舟山群岛潮流，在一个潮流周期的平均潮流功率达4.5千瓦／米²。 海洋能作为自然能源是随时变化着的。但海洋是个庞大的蓄能库，将太阳能以及派生的风能等以热能、机械能等形式蓄在海水里，不象在陆地和空中那样容易散失。海水温差、盐度差和海流都是较稳定的，24小时不间断，昼夜波动小，只稍有季节性的变化。潮汐、潮流则作恒定的周期性变化，对大潮、小潮、涨潮、落潮、潮位、潮速、方向都可以准确预测。海浪是海洋中最不稳定的，有季节性、周期性，而且相邻周期也是变化的。但海浪是风浪和涌浪的总和，而涌浪源自辽阔海域持续时日的风能，不象当地太阳和风那样容易骤起骤止和受局部气象的影响。

海洋能的类型

　　海洋能的表现形式多种多样，通常包括：潮汐能、波浪能、海洋温差能、海洋盐差能和海流能等。

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氢　能

简 介

　　二次能源是联系一次能源和能源用户的中间纽带。二次能源又可分为“过程性能源”和“合能体能源”。当今电能就是应用最广的“过程性能源”；柴油、汽油则是应用最广的“合能体能源”。由于目前“过程性能源”尚不能大量地直接贮存，因此汽车、轮船、飞机等机动性强的现代交通运输工具就无法直接使用从发电厂输出来的电能，只能采用像柴油、汽油这一类“含能体能源”。可见，过程性能源和含能体能源是不能互相替代的，各有自己的应用范围。随着，人们将目光也投向寻求新的“含能体能源”，
　　作为二次能源的电能，可从各种一次能源中生产出来，例如煤炭、石油、天然气、太阳能、风能、水力、潮汐能、地热能、核燃料等均可直接生产电能。而作为二次能源的汽油和柴油等则不然，生产它们几乎完全依靠化石燃料。随着化石燃料耗量的日益增加，其储量日益减少，终有一天这些资源将要枯竭，这就迫切需要寻找一种不依赖化石燃料的、储量丰富的新的含能体能源。氢能正是一种在常规能源危机的出现、在开发新的二次能源的同时人们期待的新的二次能源。
　　氢位于元素周期表之首，它的原子序数为1，在常温常压下为气态，在超低温高压下又可成为液态。作为能源，氢有以下特点：
　　（l）所有元素中，氢重量最轻。在标准状态下，它的密度为0.0899g/l；在-252.7°C时，可成为液体，若将压力增大到数百个大气压，液氢就可变为金属氢。
　　（2）所有气体中，氢气的导热性最好，比大多数气体的导热系数高出10倍，因此在能源工业中氢是极好的传热载体。
　　（3）氢是自然界存在最普遍的元素，据估计它构成了宇宙质量的75％，除空气中含有氢气外，它主要以化合物的形态贮存于水中，而水是地球上最广泛的物质。据推算，如把海水中的氢全部提取出来，它所产生的总热量比地球上所有化石燃料放出的热量还大90O0倍。
　　（4）除核燃料外氢的发热值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，为142,351kJ/kg，是汽油发热值的3倍。
　　（5）氢燃烧性能好，点燃快，与空气混合时有广泛的可燃范围，而且燃点高，燃烧速度快。
　　（6）氢本身无毒，与其他燃料相比氢燃烧时最清洁，除生成水和少量氮化氢外不会产生诸如一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、铅化物和粉尘颗粒等对环境有害的污染物质，少量的氮化氢经过适当处理也不会污染环境巨，而且燃烧生成的水还可继续制氢，反复循环使用。
　　（7）氢能利用形式多，既可以通过燃烧产生热能，在热力发动机中产生机械功，又可以作为能源材料用于燃料电池，或转换成固态氢用作结构材料。用氢代替煤和石油，不需对现有的技术装备作重大的改造现在的内燃机稍加改装即可使用。
　　（8）氢可以以气态、液态或固态的金属氢化物出现，能适应贮运及各种应用环境的不同要求。
　　由以上特点可以看出氢是一种理想的新的含能体能源。目前液氢已广泛用作航天动力的燃料，但氢能的大规模的商业应用还有待解决以下关键问题：
　　廉价的制氢技术。因为氢是一种二次能源，它的制取不但需要消耗大量的能量，而且目前制氢效率很低，因此寻求大规模的廉价的制氢技术是各国科学家共同关心的问题。
　　安全可靠的贮氢和输氢方法。由于氢易气化、着火、爆炸，因此如何妥善解决氢能的贮存和运输问题也就成为开发氢能的关键。
　　许多科学家认为，氢能在二十一世纪有可能在世界能源舞台上成为一种举足轻重的二次能源。氢能是一种二次能源，因为它是通过一定的方法利用其它能源制取的，而不象煤、石油和天然气等可以直接从地下开采。在自然界中，氢已和氧结合成水，必须用热分解或电分解的方法把氢从水中分离出来。如果用煤、石油和天然气等燃烧所产生的热或所转换成的电支分解水制氢，那显然是划不来的。现在看来，高效率的制氢的基本途径，是利用太阳能。如果能用太阳能来制氢，那就等于把无穷无尽的、分散的太阳能转变成了高度集中的干净能源了，其意义十分重大。目前利用太阳能分解水制氢的方法有太阳能热分解水制氢、太阳能发电电解水制氢、阳光催化光解水制氢、太阳能生物制氢等等。利用太阳能制氢有重大的现实意义，但这却是一个十分困难的研究课题，有大量的理论问题和工程技术问题要解决，然而世界各国都十分重视，投入不少的人力、财力、物力，并且业已取得了多方面的进展。因此在以后，以太阳能制得的氢能，将成为人类普遍使用的一种优质、干净的燃料。

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生物能

　　生物质是讨论能源时常用的一个术语，是指由光合作用而产生的各种有机体。生物能是太阳能以化学能形式贮存在生物中的一种能量形式，一种以生物质为载体的能量，它直接或间接地来源于植物的光合作用，在各种可再生能源中，生物质是独特的，它是贮存的太阳能，更是一种唯一可再生的碳源，可转化成常规的固态、液态和气态燃料。据估计地球上每年植物光合作用固定的碳达2x10¹¹t，含能量达3x10²¹J，因此每年通过光合作用贮存在植物的枝、茎、叶中的太阳能，相当于全世界每年耗能量的10倍。生物能是第四大能源，生物质遍布世界各地，其蕴藏量极大。世界上生物质资源数量庞大，形式繁多，其中包括薪柴，农林作物，尤其是为了生产能源而种植的能源作物，农业和林业残剩物，食品加工和林产品加工的下脚料，城市固体废弃物，生活污水和水生植物等等（中国生物质资源主要是农业废弃物及农林产品加工业废弃物、薪柴、人畜粪便、城镇生活垃圾等四个方面）

生物能简介

　　生物能具备下列优点:
　　* 提供低硫燃料；
　　* 提供廉价能源(於某些条件下)；
　　* 将有机物转化成燃料可减少环境公害(例如，垃圾燃料)；
　　* 与其他非传统性能源相比较，技术上的难题较少。 

　　至於其缺点有:
　　*小规模利用；
　　*植物仅能将极少量的太阳能转化成有机物；
　　*单位土地面的有机物能量偏低；
　　*缺乏适合栽种植物的土地；
　　*有机物的水分偏多(50%～95%)。    

　　生物能大致可以分为两类——传统的和现代的。现代生物能是指那些可以大规模用于代替常规能源亦即矿物类固体、液体和气体燃料的各种生物能。巴西、瑞典、美国的生物能计划便是这类生物能的例子。现代生物质包括：1、木质废弃物（工业性的）；2、甘蔗渣（工业性的）；2、城市废物；3、生物燃料（包括沼气和能源型作物）。传统生物能主要限于发展中国家、广义来说它包括所有小规模使用的生物能，但它们也并不总是置于市场之外。第三世界农村烧饭用的薪柴便是其中的典型例子。传统生物质包括：1、家庭使用的薪柴和木炭；2、稻草，也包括稻壳；3、其他的植物性废弃物；4、动物的粪便。
　　世界上生物质资源数量庞大，形式繁多，其中包括薪柴，农林作物，尤其是为了生产能源而种植的能源作物，农业和林业残剩物，食品加工和林产品加工的下脚料，城市固体废弃物，生活污水和水生植物等等（中国生物质资源主要是农业废弃物及农林产品加工业废弃物、薪柴、人畜粪便、城镇生活垃圾等四个方面），下面举一些例子说明：
　　薪柴:至今仍为許多发展中国家的重要能源，仍需依赖柴薪来满足大部分能量需求.不过由于日益增加薪柴的需求，将导致林地日减，需适当规划与植林方可解決这一问题。
　　农作物残渣:农作物残渣遺留於耕地上也有水土保持与土壤肥力固化的功能，因此，农作物残渣不可毫无限制地供作能源转换。
　　牲畜粪便:牲畜的粪便，经干燥可直接燃烧供应热能。若将粪便经过厌氧处理，会产生甲烷和可供肥料使用之淤渣。若用小型厌氧消化糟，仅需三至四头牲畜之的粪便即能满足发展中国家中小家庭每天能量的需要。
　　制糖作物:对具有广大未利用土地的国家而言，如将制糖作物转化成乙醇将可成为一种极富潛力的生物能。制糖作物最大的优点，在於可直接发酵变成乙醇。
　　水生植物:如一些水生藻类，主要包括海洋生的马尾藻、巨藻、海带等，淡水生的布袋草、浮萍、小球藻等。利用水生植物化成燃料也为增加能源供应方法之一。
　　光合成微生物：如硫细菌、非硫细菌等等。
　　城市垃圾:将城市垃圾直接燃烧可产生热能,或是经过热解体处理而制成燃料使用。
　　城市污水:一般城市污水约含有0.02～0.03%固体与99%以上的水分。下水道污泥有望成为厌氧消化槽的主要原料。
　　生物质不同的用途使生物质有不同的价值，因此如要统一确定生物质的经济性是十分困难，大规模商业化应用生物质会对其他市场，如食品市场和造纸市场产生重大影响。在评价生物质的经济性时，必须考虑生产生物质的成本和能源投资，所需的水和肥料以及开发利用生物质对土地利用和人口分布形式的总体影响等。生物质常常最适于分散应用，如在人口密度低的地区使用。典型的生物质能开发利用设备均比较小。生物质是到2020年唯一能极大地影响运输行业（不包括电车）燃料利用状况的可再生能源，然而，若大规模开发利用生物质资源，必须注意保护生物多样性，保护自然风景区和环境敏感区，同时还要注意控制废水和废气。   
　　生物能的开发和利用具有巨大的潜力。下面的技术手段目前看来是最有前途：
　　直接燃烧生物质来产生热能、蒸汽或电能。
　　利用能源作物生产液体燃料。目前具有发展潜力的能源作物，包括：快速成长作物树木、糖与淀粉作物（供制造乙醇）、含有碳氧化的合作物、草本作物、水生植物。
　　生产木炭和炭。
　　生物质（热解）气化后用于电力生产，如集成式生物质气化器和喷气式蒸汽燃气轮机（BIG/STIG）联合发电装置。
　　对农业废弃物、粪便、污水或城市固体废物等进行厌氧消化，以生产沼气和避免用错误的方法处置这些物质，以免引起环境危害。

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水能（小水电）

　　许多世纪以前，人类就开始利用水的下落所产生的能量。最初，人们以机械的形式利用这种能量。在19世纪末期，人们学会将水能转换为电能。早期的水电站规模非常小，只为电站附近的居民服务。随着输电网的发展及输网能力的不断提高，水力发电逐渐向大型化方向发展，并从这种大规模的发展中获得了益处。
　　所谓小水电是指容量为1.0～0.5MW的小水电站；容量小于0.5MW的水电站又称为农村小水电。因此，小水电也包括小小型和微型水电站（虽然小小型和微型电站一般完全局限于为局部地区供电）。我国在五十年代，一般称500千瓦以下的水电站为农村水电站；到六十年代，小水电站的容量界限到3000千瓦，并在一些地区出现了小型供电线路；八十年代以后，随着以小水电为主的农村电气化计划的实施，小水电的建设规模迅速扩大，小电站定义也扩大到2.5万千瓦；九十年代以后，国家计委、水利部进一步明确装机容量5万千瓦以下的水电站均可享受小水电的优惠政策，并出现了一些容量为几万至几十万千伏安的地方电网。
　　适于建造容量达10MW的小水电站的河流很多，开发小水电资源的地点一般都选在经济上最有吸引力的站址。高水头和靠近用电中心是小水电站站址必须具备的重要条件。因此，小水电的开发并不仅局限于资源丰富的地区。现已建成的水电站的规模大小不等，小的电站的装机容量还不足1MW，大的则超过10000MW。水电发电的效率为同等规模的热电站的两倍以上。当前，世界各地的农村和边远地区十分需要增加电力供应。在发展中国家，居住在这些地区的人中，只有约5％能用上电，小水电站的发展速度一直很缓慢。然而，在工业发达国家，由于热电站造成的污染问题以及小水电站建造周期短和开发成本低等优点，再次激起了人们对小水电开发的兴趣。小水电工程简单、建设工期短，一次基建投资小，水库的淹没损失、移民、环境和生态等方面的综合影响甚小。由于小水电接近用户，故输变电设备简单、线路输电损耗小。以上这些优点使小水电在我国和其他发展中国家发展迅速，成为农村和边远山区发电的主力。现在0．5kw以下的农村小水电，遍布全国1500多个县，并成为其中半数县的主要电力供应来源。我国小水电资源丰富，主要分布在两湖、两广、河南、浙江、福建、江西、云南、四川、新疆 和西藏等。这13个省区的可开发的小水电资源约占全国90％左右。