书院导师研讨课:生活与能源——当前社会可持续发展面临的挑战

发布者:发布时间:2016-04-15浏览次数:728

4月14日晚,本周驻楼导师戴宁特聘教授围绕“当前社会可持续发展面临的挑战”为同学们带来了一场书院导师研讨会。

研讨会开始,戴老师简述了能源的利用史:传统能源消耗多为化石能源,源头都是太阳能,形成约为10亿年。工业革命以后,人类对能源的需求量剧增。进入21世纪以后,人类对能源的使用量突飞猛进。能量的消耗甚至反映了一个国家的发展程度。之后,戴老师简述了能源的原理:能量以固定形式存在,满足机械能守恒定理。以核能为例:核武器基于原理E=mc^2,可控的取出核能是一件挑战。

随后,戴老师指出,对于现代社会,能源问题是非常严重的问题。无论是煤炭、石油还是天然气,作为不可再生的天然化石能源,其资源总量是有限的。据计算,以目前的开采速度,这三种天然一次能源的供应,石油还能维持约40年,天然气约65年,煤炭250~300年。没有新的能源替代,文明将不存在。中国当今正面临十分严峻的能源问题挑战:能源需求总量增长、资源有限,液体燃料短缺,环境污染,农村用能,温室气体排放的挑战……能源供应突显瓶颈乏力,恶劣的环境不断抹去增长的成果,气候变化成了一个最大的国际制约因素。

如何应对能源危机?戴老师认为,大力发展可再生能源是较为有效的措施。随后,他详细地向同学们分析了一些开再生能源的使用状况。如风能,其优点为占用土地面积较小,缺点是可能干扰鸟类,产生庞大噪音;再如生物质能,其特点是生物质的硫含量、氮含量低、燃烧过程中生成的SOX、NOX较少,可有效地减轻温室效应;又如潮汐能,虽然不消耗燃料、没有污染,但潮汐能的能量密度很低,只相当于微水头发电的水平……

分析完毕,同学们和戴老师提出了极其大胆的设想:如利用地球同步轨道,在人造卫星上设置太阳能电池板,借以促进全国联网太阳能发电等等。

研讨会结束以后,同学们纷纷向戴老师提问。有同学提出技术相关的问题,说为什么风力发电机都是3片叶片?还有同学问汇聚太阳光发电和光伏电池相比,哪种效率更高?戴老师一一作了回答,他认为,多一片叶片,多一片成本,也许到了四片或者就不是一个优化的结果。戴导师的回答是就效率而言,光伏电池要比太阳能低一点。

(笔者注:太阳能电池在阳光直射和阴天作用下,发电效率的只有太阳直射情况下的几十分之一,太阳是一个5800摄氏度的黑体。太阳能的开发既要做技术研究,也要考虑应用问题。)