煤是在什么时候形成的？又是怎样形成的？

StarKnight

为什么要把煤、石油和天然气称作“化石燃料”？
煤、石油和天然气由生物体的残骸组成。这些生物体生活了5亿年之久，只在显微镜下可见（例如浮游植物）；它们的残骸沉入底层沉积物，经时间的推移变成石油和天然气。煤是由植物和树木的残骸形成的（先变为泥炭，而后转化成褐煤）。这些植物和树木埋于地下，在数百万年的时间里，经压力、温度和化学作用的影响，转化成煤。化石燃料是不可再生能源，也就是说这些资源的存量有限。最终，化石燃料会几近消失，而还原化石燃料又过于昂贵，还会对环境带来极大损害。在美国的总能耗中，化石燃料提供的能量占比超过了85％，其中包括了2/3的供电量和几乎所有的交通燃料供给。

煤是在什么时候形成的？又是怎样形成的？
煤是由植物化石变成的。植物化石经一系列变化后，变为泥炭；之后，泥炭又埋入地下。几百万年后，地壳隆起，形成褶皱，给泥炭沉积矿床施加了极大的压力，使其转化为煤。石炭纪时期始于2.5亿年前。美国的地质学家有时会将这段时期分为密西西比纪和宾夕法尼亚纪。大多数的优质煤炭都在宾夕法尼亚纪的地层里。

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上图为房柱矿道内的压气机

烛煤是什么？
烛煤是煤的一种，具有某些石油的特性。这种煤的主要价值在于其能快速燃烧。烛煤燃烧时伴有长度较长的发光火焰。它由类似炭的材料、黏土和页岩混合而成。烛煤看上去很像黑色页岩，紧实，呈深黑色。

煤分为哪几类？
在煤形成的第一个阶段，泥炭转化为褐煤。褐煤是煤的一种，呈深棕色。而后，上方物质所施加的压力越来越大，使褐煤转化成了次烟煤。随后更大的压力作用形成了更加坚硬的烟煤。压力的巨大变化又使烟煤变为最硬的煤——无烟煤。

哪个国家的煤炭产量最高？
中国的煤炭产量位居世界第一。据估计，2014年中国的煤炭产量达38.74亿吨。

矿工的金丝雀是什么？
矿工的金丝雀指的是矿工用来测试矿道内部空气纯净度的鸟。开采方至少要用3只鸟对矿洞进行测试，只要有一只鸟遇险就能证明一氧化碳的含量有害。

有些矿工不用鸟，而是用小老鼠。在现代精密的仪器出现之前，这种安保方法应用广泛。

地下煤是如何开采的？
煤的地下开采有两种基本方法——房柱法和长壁法。使用房柱法时，需要先在煤柱处开出矿房或大型地道，而后进行开采，且须留下煤柱做房顶支撑之用。长壁法需要在煤炭的工作面上取出完整、连续的煤炭片。美国有2/3的地下煤都是用房柱法进行开采的，剩下的1/3则用长壁法进行开采。美国的煤层有厚有薄，薄的煤层只有薄薄的一片，厚的煤层超50英尺（15米）。最薄的煤层位于西部各州，比如犹他州和新墨西哥州的煤层厚度为10英尺（3米），怀俄明州的煤层厚度为50英尺（15米）。其他地区（例如英国）使用长壁法进行开采。

哪个国家的储煤量最丰富？
煤炭是储量最丰富的化石燃料之一。

全球煤炭储备的半数以上都位于美国（29％）、俄罗斯（19％）和中国（14％）。

据估计，截至2009年底，全球煤炭的可采储量为8260.01亿吨。

据估计，以目前的开采速率（2010年），煤炭储量还够开采119年。

在所有的能源消耗中，有多少能源来自煤炭的燃烧？
煤所提供的能量在全球主要能量需求中的比值超过了23％，发电量占世界电力的39％。在美国，超过半数的电力消耗是煤炭提供的。全球有将近70％的钢铁生产都依赖于煤炭。

世界上最大的油田是哪个？
1948年，人们在沙特阿拉伯发现的加瓦尔油田是世界上最大的油田，并于1951年开始投产。产层为侏罗系碳酸盐岩，深度2200米，油田面积为3264平方千米。2005年剩余可采储量700亿桶（95.5亿吨）。

美国最大的原油供应商是谁？
美国最大的原油供应商是加拿大。2008年，美国从加拿大进口了9.12263亿桶原油。仅次于加拿大之后的国家级供应商是沙特阿拉伯，2008年美国从沙特阿拉伯进口了5.5975亿桶原油。

美国哪个州的原油产量最多？
美国原油产量最多的州是得克萨斯州。2008年，得克萨斯州的原油产量为3.98014亿桶。阿拉斯加州是仅次于得克萨斯州的第二大原油出产州。2008年，阿拉斯加州共出产2.49874亿桶原油。

首次近海石油钻探是在什么时候进行的？
1896年，首个近海石油钻井成功建成，位于加利福尼亚州圣巴巴拉县萨莫兰海岸的海面。

美国第一口油井是什么时候钻成的？
宾夕法尼亚州泰特斯维尔的德雷克井于1859年8月28日竣工（有些资料记载为8月27日）。钻井工名叫威廉·“比利大叔”·史密斯（William “Uncle Billy” Smith，死于1890年），他下至地下69.5英尺（21米）处为石油钻探商埃德温·德雷克（Edwin L．Drake，1819—1880）找寻原油。在15年的时间之内，宾夕法尼亚油田的产量就超过了1000万桶/年（每桶360磅/163千克）。

为什么宾夕法尼亚的原油如此宝贵？
美国宾夕法尼亚州产出的石蜡油质地光滑、具有芳香；这种原油能制出高品质的润滑油和润滑脂，因而大放异彩。弗吉尼亚州的西边、俄亥俄州东部以及纽约州南部也发现了类似原油。不同种类的原油浓度和颜色也各不相同，有的原油浓度较低，较为清澈；有的原油浓度较高，像焦油。

烃裂化是什么？
裂化指的是加热复杂物质并使其分解的过程。烃裂化是指用热量（催化剂可有可无）分解石油或重质石油的分馏物，使其沸点变低的方法。1913年，威廉·伯顿（William Burton，1865—1954）研发出了热裂化，即用热量和压力使某些较大的重烃分子分裂成较小的石油级分子的方法。断裂的烃随后进入闪蒸塔，析出裂化渣油。热裂化不仅使汽油产量翻倍，还改善了汽油的质量，使产出的汽油具有极好的抗爆性（不会出现过早点火的情况）。

美国是什么时候开始强制使用无铅汽油的？
1996年，美国停止了机动车含铅汽油的销售。所有1974年后产的待售车辆必须使用无铅汽油。

为什么要向汽油中加铅？
为什么轿车要用无铅汽油？
人们用四乙铅改善汽油易燃性的做法已经有40多年的历史了。这样做可以减少、杜绝大型高性能发动机或小型高压缩比发动机中“爆震”（由于过早点火导致的砰砰声响）的发生。发动机各部件极为紧凑，汽油极有可能流走、燃尽，而四乙铅能起到润滑的作用。现在的新车都装有尾气排放控制器，然而铅会损毁控制器中的催化剂。因此，人们现在只能使用无铅汽油。

汽油中都有哪些添加剂？它们都有什么作用？
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新配方汽油是什么？
石油公司被要求推出更清洁、对环境影响更小的新型汽油。通常情况下，新配方汽油（RFG）含有低浓度的苯、芳香烃和石蜡，硫的含量较低，雷德蒸汽压（RVP）较低，还有部分氧化剂成分（无芳香烃成分），例如添加甲基叔丁基醚（MTBE）。甲基叔丁基醚是一种高辛烷值的汽油添加剂，由异丁烯和甲醇反应制得。

这种添加剂是符合臭氧环境空气质量标准的，但它却会对水造成污染，在符合《空气洁净法令》《安全饮用水法》和地下储罐计划等标准方面，给美国国家环境保护局（EPA）带来了极大的挑战。《空气洁净法令》要求烟雾污染重灾城市要从1995年1月1日起，销售新配方汽油。现在，新配方汽油已经在17个城市以及哥伦比亚特区得到使用了。

第一家加油站是什么时候开张的？
1895年12月，A．巴洛（A．Barol）在法国波尔多市开设了第一家加油站（或汽车修理站）。这座加油站提供通宵停车、汽车修理和加油等业务。1897年4月，一家名叫布莱顿自行车与机动车公司的加油站在英国的布莱顿市开业，提供停车和加油服务。

1885年，印第安纳州韦恩堡的西尔韦纳斯·鲍泽设计出了最终投入使用的加油泵。这种油泵原先用于输送煤油。20年后，鲍泽制造出了第一个自动调节汽油泵。1912年，田纳西州的孟菲斯市开设了一家标准石油加油站；这座加油站配有13台油泵、1间女士卫生间，还有1位女性服务员，为排队的顾客提供冰水，极具特色。

1913年12月1日，海湾炼油公司在宾夕法尼亚州的匹兹堡开设了第一家24小时营业的免下车加油站。然而，这座加油站开张第一天只售出30加仑（114升）汽油。

汽油的辛烷值是什么？
辛烷值是测量汽油防爆震能力的数值。把两种测试燃料——庚烷和异辛烷混在一起来确定燃料的辛烷值。普通庚烷的辛烷值为0，普通异辛烷的辛烷值为100。而后，人们将汽油与这些测试混合物进行对比，找出与测试燃料发出相同爆震的燃料。结果是，测试燃料的辛烷值是发出同样爆震所需庚烷体积的比重。比方说，如果测试混合燃料中的庚烷含量为85％，那么该燃料的辛烷值就是85。实验室中，发动机低速运转时测出的辛烷值为研究法辛烷值，发动机高速运转时测出的辛烷值是马达法辛烷值，而汽油泵上显示的辛烷值则取这两种辛烷值的平均值。

汽油替代燃料作为机动车动力的优缺点有哪些？
在美国大多数城市地区，汽油燃烧的尾气排放是空气污染的一大来源。研究人员正在研发更为清洁、更加经济的替代燃料。这些替代燃料有乙醇、甲醇、生物柴油、压缩天然气、电力和氢气。目前，没有任何一种替代燃料能与汽油比肩，也就是说要想达到燃烧汽油推动汽车前进的距离的话，就要燃烧更多的替代燃料。据推测，在未来，一户家庭可能拥有好几辆不同的汽车，这些汽车适应不同种类的旅途而燃烧不同种类的燃料。比如，适合短途旅行的电力车或混合动力车，适合长途旅行的乙醇或电力混合动力车，适合长距离大载重量的生物柴油车。

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乙醇汽油是如何制成的？
乙醇汽油是90％的无铅汽油和10％的乙醇混合而成的，它作为一种机动车燃料，已经获得了部分认可。乙醇汽油的性能可与100％的无铅汽油比肩，另外还在抗爆性上更胜一筹（不会出现过早点火的情况）。使用乙醇汽油无须对汽车发动机进行修改，而且所有的汽车生产商都支持汽油车车主加乙醇汽油（混有10％的乙醇）。

玉米是美国数量最多的谷物，因此是生产乙醇的主要原料。然而，乙醇燃料还能用其他有机原材料制成，例如燕麦、大麦、小麦、卢粟、甜菜或甘蔗等。制成乙醇的原料可能还有土豆、木薯（一种含淀粉的植物）和纤维素（如果碾碎后变为发酵糖）。加工过程中，玉米淀粉经研磨、烹煮，而后变为糖，与酵母菌发生反应，转化成酒精。酒精经蒸馏，去除所有水分，直至酒精纯度达到200（100％酒精）。

1英亩（4046.9平方米）玉米能产出250加仑（946升）乙醇；1英亩甜菜能产出350加仑（1325升）乙醇；1英亩糖能产出630加仑（2385升）乙醇。将来，机动车燃料几乎可以完全由垃圾生成；但就目前来说，加工价格还太过高昂。

怎样才能对比各种燃料的价格？
通常情况下，人们以燃料的一般销售价格为单位进行报价，比如“美元/加仑”。然而，每加仑燃料的能量含量不同，因此，每能量单元的燃料价格往往与每加仑燃料价格不同。以下表格列出了每加仑燃料的平均价格、每加仑汽油能量当量的平均价格，以及2009年，每百万BTU（British Thermal Unit，英制热量单位）的平均价格（单位：美元）。

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*（每加仑汽油当量）就算在能量等效的情况下，节省下来的钱并不多；但当每加仑燃料的实际差价增加时，人们对替代燃料的兴趣会增加。

乙醇和乙醇汽油有什么不同？
乙醇（E85）是85％的酒精和15％的汽油混合而成，只能用于灵活燃料汽车（FFVs）。灵活燃料汽车就是为使用乙醇汽油、乙醇（E85）或两种燃料混合物等燃料而设计出来的。

机动车尾气中的主要成分有哪些？
汽车尾气的主要成分有氮气、二氧化碳和水。除此之外还有少量的氮氧化物、一氧化碳、碳氢化合物（烃）、乙醛和其他不完全燃烧产物。按照形成数量来说，最严重的空气污染物有：一氧化碳、氮氧化物和碳氢化合物（烃）。

哪种化石燃料最为清洁？
最为清洁的化石燃料是天然气。天然气主要由甲烷构成，燃烧后释放二氧化碳和水汽。碳和石油燃烧后所释放的有毒物质级别更高，其中包括氮氧化物、二氧化硫等。碳燃烧时排放出的二氧化碳最多。同样产出1单元的能量时，天然气燃烧后释放出的二氧化碳要比石油或碳的排放量低25％—50％。

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一加仑的汽油燃烧后能形成多少二氧化碳？
1加仑（3.8升）汽油燃烧后能形成19.4磅（8.8千克）的二氧化碳。普通小客车的二氧化碳年排放量达5.3吨（11,464磅）。

合成燃料是什么？
人工合成燃料，又名合成燃料，是用炭和油页岩人工合成的气体和液体燃料。总的来说也就是炭转化成了气体或液体的碳基合成燃料。相较炭而言，这些合成燃料更易运输，燃烧更为清洁。合成天然气也是从炭转化而来的。这种工艺的缺点在于需水量较大，而且生产出来的新燃料的燃料含量要比纯炭低30％—40％。用油页岩合成的合成燃料是通过从岩石基底提取石油制成的。油页岩还能制成汽油和煤油。人类废物和动物废物中的生物量也能制成合成燃料，将废物转化成甲烷的是浸煮器中的厌氧菌。

哪个国家的天然气储量最丰富？
据估计，全球天然气总储量达6254万亿立方英尺，其中41％储存于中东地区，32％储存于欧洲和俄罗斯。

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热电联产是什么？
热电联产是一种产能工艺，即只用一个主要热源产出热能（蒸汽或热水）和电能的过程。这种工艺能使一种设备产出两种有效能源，让主要能源的能量净产值从30％—35％升至80％—90％。热电联产可以极大地节约成本，对环境的影响比老方法要小得多。现在许多地方都配有热电联产设备，其中包括炼油厂、化工厂、造纸厂、实用建筑群和采矿业。

可再生能源资源与替代能源
可再生能源资源和化石燃料有什么区别？
可再生能源主要来自生物燃料，比如木材、水力发电、地热、太阳和风。可再生能源资源与化石燃料不同，它可以不断再生，永远不会耗尽。有些可再生能源（例如太阳能和风能）永不间断，也就是说不管使用多少能源，风都不会停止，太阳也不会变黑。农业会利用到的可再生能源资源（例如木材）只要不枯竭，或是开采速度过快的话，就能再生。

有哪3种初级能源会源源不断地在地球上流动或涌到地面？
地热能存在于地壳之下，以蒸汽或热水的形式进入地表。地热储量有5个主要来源，它们是来自地表下蒸汽田的过热水蒸气；来自间歇泉的混合热水、湿蒸汽等；干出礁（干出礁中的水经抽送变为蒸汽）；洋底下热水与天然气的加压水场；岩浆（火山内或附近的融化岩石，位于地壳下5—30英里/8—48千米处）。大多数冰岛建筑都是地热供暖，使用地热供暖的还有几个美国社区，例如爱达荷州的博伊西。
太阳辐射的利用取决于天气、阴天数和储存夜间用电的能力。收集、储存的过程极为复杂，花费高昂。莫哈维沙漠有一台太阳能设备（LUZ国际太阳能热电厂），目前这台设备已发电274兆瓦，为洛杉矶公共事业提供用电。日本国内屋顶上安装的太阳能板多达400万块，而以色列安有太阳能板的房屋也达到了2/3，塞浦路斯装有太阳能板的房屋高达90％。日照下，太阳能光伏电池可以形成电流。1958年以来，几乎所有宇宙飞船和卫星都利用了太阳能。
潮汐能和波浪能蕴含的能量极多。1100年，英格兰建起了第一座潮汐能工厂，1170年，英格兰的伍德布里奇又建了一座潮汐能工厂，这座潮汐能工厂运作了800多年。1966年，法国的兰斯河潮汐发电厂启动；这是第一座大型潮汐发电厂，发电量达160兆瓦。潮汐发电厂与水电站大坝相似，潮汐流过时牵动汽轮机转动，从而发电。不幸的是，潮汐周期只有13.5小时；要想将高峰发电期与用电高峰期结合起来，困难重重。大海波浪能也能驱动发电设备。
被动式太阳能系统和主动式太阳能系统有什么区别？
被动式太阳能系统利用建筑设计、天然材料或吸声结构作为节能系统。建筑本身也是太阳能收集和储存的装置，例如厚壁石头或黏土制房屋，它们在白天吸收热量，夜晚逐渐释放热量。被动式系统对室外设备的要求几乎为零。主动式太阳能系统需要配备一**立的太阳能收集器、一台储存装置，以及一台与太阳能泵或风扇（在合适的时候从储存装置中调集热量）连接的控制机。通常情况下，主动式太阳能系统会泵出吸热流体介质（空气、水或防冻液），使其流过收集器。收集器（例如保温水箱）的大小不等，运作状况取决于所在区域的阴天数量。另一种储热系统使用的是低共熔（相变）化学制品，可以在一小块区域内存储大量能量。

太阳能有什么优点？
太阳能是一种干净、充足、安全的能源。地球在1小时接收到的太阳能比全世界人民1年使用的能量还多。只要两周的时间，地球得到的太阳能就能与所有已知的碳矿、油矿和天然气矿的能量相提并论了。太阳能可以煮水，为家庭、商业供暖，还能转化成电能。然而，在可再生能源资源总量中，太阳能的比重只占大约1％。

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太阳能板将太阳辐射转化为清洁、可再生的能源，其缺点是太阳能板无法在夜晚或阴天运转

光伏电池是什么时候研发出来的？
1954年，贝尔实验室的研究人员——卡尔文·富勒（Calvin Fuller，1902—1994）、达利尔·蔡平（Daryl Chapin，1906—1995）和杰拉德·皮尔森（Gerald Pearson，1905—1987）——研发出了第一块实用的硅太阳能电池。最早的光伏电池用于为美国太空卫星提供能源。后来光伏电池的适用范围才得到拓宽，可以用在小型物品上，比如计算器、手表。

太阳能是怎样转化成电力的？
光伏（PV）电池和聚光太阳能发电站能将太阳能转化为电力。光伏电池能直接将太阳光转化为电力，单块光伏电池可以组装在一起，组成太阳能板需要大概40块电池。一户普通家庭只需10—20块太阳能板就能提供电力。太阳能板通常装在屋顶，板面朝南；或是安在追光装置之上，获得最大日照量。电厂和其他工业区为提高发电量，会将更多的太阳能板组装在一起。

聚光太阳能发电厂收集来自太阳的热量（能量），加热液体，生成蒸汽，驱动发电机发电。聚光太阳能系统分为3种类型：槽式太阳能收集器、碟式太阳能收集器和塔式太阳能收集器，各不相同。槽式太阳能收集器的反光器或反光镜较长，呈矩形或U形，面向太阳，纵向配有一根管道（太阳能接收器）。碟式太阳能收集器看起来和圆盘式卫星电视天线很像，它将太阳光集中至蓄热器，蓄热器吸收、收集热量，将能量输送至内燃机；内燃机生成功率，推动发电机的运转，将机械功率转化为电力。塔式太阳能收集器用扁平、追踪太阳光的镜子——定日镜——收集太阳光，并将太阳光集中至塔顶热交换器（太阳能接收器）。太阳能接收器中的液体得到加热，生成蒸汽，推动发电机发电。

太阳能电池是如何发电的？
太阳能电池又名光伏电池（PV），由硅基材料层组成。光子（来自太阳的太阳能粒子）撞击光伏电池时，可能会受到电池的反射、吸收，或是穿过电池。受到吸收的光子可以提供能量，用来发电。太阳能电池的最上层——p层——负责吸收光能。

这种能量在p层和n层的连接层释放电子。释放出的电子在最下层——n层——聚集。p层损失了电子，形成许多“空洞”，而其他电子又会将这些空洞填满。当p层和n层完成连接，或回路畅通时，流动的电子就会形成电流。光生伏特效应（包括对p层和n层的命名）是1940年贝尔实验室的研究人员拉塞尔·奥赫尔（Russell Ohl，1898—1987）发现的。

最大的太阳能发电站在哪儿？
世界上最大的太阳能发电站是位于加利福尼亚州莫哈维沙漠中的太阳能发电系统（SEGS）。太阳能发电系统共有9座发电站，其中位于哈勃湖的8号和9号太阳能发电系统不论是就个体大小还是总体大小而言，都是世界上最大的太阳能发电站。

燃料电池是谁发明的？
最早的燃料电池又名“气体电池”，是威廉·格罗夫爵士（Sir William Grove，1811—1896）在1839年发明出来的。格罗夫的燃料电池需要将分别含有氢气和氧气的试管接在一起，放在铂金条上。后来，弗朗西斯·托马斯·培根（Francis Thomas Bacon，1904—1992）又加以改进，用镍代替了铂金。一块燃料电池就相当于一台发电机，将燃料的化学能量直接转化为电能。

生物质能是什么？
生物质是个“万金油”，涵盖了一个区域内的所有**生物。木材、作物、作物废料、植物废料、矿物废料和动物残留物都属于生物质。生物质多存在于垃圾废物中，经燃烧获得热量，或经腐烂生成甲烷气体。然而，有些作物就是为获得能量而专门种植的，比如甜菜、高粱、海洋海草、凤眼莲和多种树木。据估计，在美国燃烧90％的废物所获得的能量与燃烧1亿吨碳（其中20％的碳不会燃烧，但可循环利用）所得到的能量相当。发展中国家的电力稀缺、机动车较少，对生物质能的应用明显偏多。在西欧地区，焚烧垃圾发电的发电厂数量超过200座。法国、丹麦和瑞士的城市废物回收率分别是50％、60％和80％。生物质可转化为生物燃料，比如沼气、甲烷、甲醇、乙醇。然而，相较传统的化石燃料发电工艺，生物质转化成能量的成本高昂。掩埋在地底的垃圾经过有氧分解可生成甲烷气体。1吨的废弃物可以生成8000立方英尺（227立方米）的甲烷。

哪些植物曾被认为是石油的来源？
经人们研究，且有可能形成石油的植物很多，其中就有续随子，这种灌木能分泌大量乳状汁液——乳胶（水质的烃类乳状液）。树海桐是一种菲律宾本土植物，这种植物的果实很大，叫作石油果，从中取得的石油经常用于照明。现在很多人都在研究怎样用蔬菜油和籽油来代替柴油（特别是农业机械的用油）。

烧柴炉中，哪种木材的供热质量最高？
木材在美国所有的可再生能源资源中，占比28％。发热量较高的木材，即1考得木材与200—250加仑（757—946升）燃油或250—300立方英尺（7—8.5立方米）天然气所产生的能量相当的木材有：山核桃木、山毛榉、橡木、黄桦木、白蜡木、鹅耳枥、枫糖木以及苹果木。

发热量中等的木材，即1考得木材与150—200加仑（567—757升）燃油或200—250立方英尺（5.5—7立方米）天然气所产生的能量相当的木材有：白桦木、花旗松、红花槭、美洲落叶松、大叶枫木以及榆木。

发热量较低的木材，即1考得木材与100—150加仑（378—567升）燃油或150—200立方英尺（4—5.5立方米）天然气所产生的能量相当的木材有：白杨木、赤桦、美洲五针松、红杉木、西部铁杉、加拿大铁杉、北美云杉、三角叶杨、北美西部红松以及黑松。

一台风力发电机的发电量是多少？
风力发电机的发电量取决于风力发电机的大小和风穿过旋翼的时速。风力发电机的额定功率从250瓦到5兆瓦（MW）不等。一户普通的美国家庭一年的耗电量约为1万千瓦，一台额定功率为10千瓦的风力发电机一年可发电约1万千瓦，足够一户普通家庭使用。一台体积更大的风力发电机发出的电量可供更多户家庭使用。

1考得木材有多少？
1考得木材指的是宽4英尺（1.2米）、高4英尺（1.2米）、长8英尺（2.4米）的木材堆。1考得木材的数量在77—96立方英尺（2.18—2.7立方米）间不等。未劈开的木材越多，1考得木材所含木材的体积越小。1考得木材完全燃烧后，所产生的能量与1吨炭燃烧所产生的能量相等。

什么是风力发电？
风力发电机利用风力发电，由2—3片叶片组成，安置于高耸的塔顶，以捕捉吹过的风。风力发电机可以独立实现泵水、通信，或为个体家庭或农场供电。风力发电机聚集在一起进行发电的区域就是风力场。

哪个国家的风能发电量最多？
丹麦约有20％的电力都来自风能。西班牙和葡萄牙的风力发电量超过总电量的11％。

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冰岛的这座地热发电站利用了清洁、可靠的地下热能

第一座地热发电站是什么时候建立的？
1904年，皮耶罗·康蒂王子（Prince Piero Conti）在意大利的拉尔代雷洛建立了第一座地热发电站。他将一台发电机固定在蒸汽驱动发动机上，发出的电能可以使5个灯泡发光。1913年，第一座地热发电站正式投产，电容量达250千瓦。

地热发电的优缺点各是什么？
地热能是可再生资源，多数情况下，零排放、无污染。地热发电站的运行成本相对低廉。地热能与风能和太阳能不同，可以源源不断地产出能量。然而到目前为止，地热能的钻探价格昂贵；随着时间的流逝，岩石会失去热量，因此人们需要开发新地点、钻探新热能井。

美国的第一座水力发电站建在哪里？
1882年，美国威斯康星州的阿普尔顿市建起了第一座水力发电站。

最常用的可再生能源资源是什么？
最常用的可再生能源资源是水力发电。就消耗量而言，水力发电量的消耗量占可再生能源消耗总量的34％。水力发电的容量约为9.5万兆瓦，美国水力发电设备产出的电量足以支持2800万家庭的使用，与5亿桶石油产出的电量相当。2008年，水利发电量占国内产电总量的6％，占可再生能源产电量的67％。

核能
核电站的使用寿命有多久？
虽然颇具争议，但按照行业和监管机构的说法，核电站的使用寿命大约有40年，和其他类发电站的使用年限差不多。

美国的核反应堆分为哪两种？
核电站内配有反应堆机组，释放热量，使水变为水蒸气。之后，水蒸气推动汽轮发电机的运行，从而产生电力。

美国的反应堆分为两种：沸水式反应堆和压水式反应堆。沸水式反应堆中，反应堆堆芯对水进行加热，使水在反应堆容器中气化成水蒸气，推动汽轮发电机的运作。压水式反应堆中，水受到反应堆堆芯的加热后，并不变为水蒸气，而是处于一定的压强下；而后，放射性的热水流经蒸汽发生器中成千上万的管道，使管道变热。蒸汽发生器内的管道外侧是非放射性水，这些水经管道加热而沸腾，变为水蒸气。管道中的放射性水会流回反应堆堆芯，在反应堆堆芯处再次升温，最后水流又流回蒸汽发生器。

核电站的首次民用发电是从什么时候开始的？
1954年6月27日，位于苏联奥布宁斯克的一座小型设备开始了民用发电，这是首座进行民用发电的核电站，容电量只有5兆瓦。然而，冷战期间的国际关系紧张，这个成就在西方也没有得到广泛的报道。两年后，也就是1956年8月，科尔德霍尔核电站1号机组开始运行。这座核电站最初的容电量为50兆瓦。后来这座核电站又装配了其他机组，持续运行了将近50年，直到2003年才停止运行。科尔德霍尔是历史上运转时间最长的核反应堆。

美国第一座投入商业运营的核电站是什么时候投入运行的？
美国境内第一座投入商业运营的核电站位于宾夕法尼亚州的码头市。这座核电站于1957年12月2日投入运行，为匹兹堡地区供电，直到1982年为止。虽然码头市核电站是美国第一座大型核电站，但却并不是美国的第一座民用核电站。1957年6月，位于加利福尼亚州的圣苏珊娜的实验性钠反应堆就已经开始供电了。

美国哪座核电站尚可运行，且存在历史最久？
美国尚可运行的核电站中，历史最久的是位于新泽西州的牡蛎溪核电站。这座核电站于1969年12月1日投入运行。牡蛎溪核电站最早获得的运行许可于2009年4月9日到期。但2009年4月8日，美国核管制委员会批准了牡蛎溪核电站为期20年的延长许可，将到期日期变更为2029年4月9日。1969年12月1日，九英里峰核电站1号机组投入运行。这座核电站最早获得的运行许可于2009年8月22日到期。但2006年10月31日，美国核管制委员会将运行许可有效期延长20年，即到2029年8月22日为止。但牡蛎溪核电站的许可证颁发时间比九英里峰的早，因此牡蛎溪核电站才是美国现在运行的核反应堆中历史最为悠久的核电站。

全世界共有多少座核电站？
2008年，运行中的核电站共有440座，还有44座核电站正在建造。

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截止到2008年，美国运行中的核电站有104座，另有1座尚在建设。当年，核电站总发电量为10.0683兆瓦，占国内总发电量的19.7％。

一座标准核电站能产出多少电力？
2008年，“普通”的核电站产出的电力约124亿度（kWh）。只有一座核反应堆的最小型核电站发电能力为476兆瓦；配有3座核反应堆的最大型核电站的发电能力为3825兆瓦。

商业性核能产量最多的国家是哪个？
2008年，美国的商业性核能产量最高。但就核能发电量比值而言，就比不上其他国家了。

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美国三里岛究竟发生了什么？
美国历史上最严重的商业核事故就发生在三里岛。三里岛核电站位于宾夕法尼亚州，这座核电站曾有部分反应堆堆芯熔毁，导致核辐射泄漏。1979年3月28日凌晨4点刚过，压水式反应堆2号机组第二级回路冷却系统中的水泵发生故障，导致卸压阀自动打开，放射性水冲入核反应堆内的安全壳。此时泵水备用系统却处于关闭维修状态。

核反应堆堆芯中的气温升高，燃料棒断裂；放射性铀堆芯表面有将近40分钟没有任何冷却剂覆盖，导致部分堆芯熔毁（52％）。核反应堆的钢筋安全壳较厚，几乎完全阻止了核辐射泄漏，而泄漏到空气中的辐射量只有切尔诺贝利事故的百万分之一。然而，如果当时没有补充冷却剂，熔化的燃料很有可能穿透核反应堆安全壳，与水接触，造成蒸汽爆炸，冲破核反应堆顶，给该地区带来不亚于切尔诺贝利事故的放射性污染。

世界上都有哪些著名的核事故？
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乌克兰的切尔诺贝利核电站曾经发生过世界上最严重的核事故。有趣的是，虽然该地区的辐射强度较高，但这块废弃的土地上仍然有各种野生动物聚集；乌克兰政府还将这个地区作为旅游参观地，对外开放

拉斯穆森报告是什么？
麻省理工学院（MIT）的诺曼·拉斯穆森（Norman Rasmussen，1927—2003）博士帮助美国原子能委员会进行了一项与核反应堆安全性有关的研究。这项研究始于1975年，耗时3年，花费4百万美元。研究结论表明，严重事故发生的可能性极小，概率仅为百万分之一。严重事故指的是在事故初期造成3000人死亡、因核污染而造成的财产损失达140亿、之后每年因事故而导致150人罹患癌症的事故。研究结论表明，核电站内的安全装置基本上能够阻止堆芯熔毁带来的严重后果。有些团体指责拉斯穆森报告，认为报告推测的风险值过低。1986年切尔诺贝利事故发生后，有些科学家就推测，或许每10年就会发生一次严重核事故。

管理核废料储存的政府机构有哪几家？
美国能源部（DOE）、美国国家环境保护局（EPA）及美国核管理委员会（NRC）负责处理废弃核燃料和其他放射性废料。美国能源部负责研发辐照燃料和其他高放射性废料的永久处理办法。美国国家环境保护局负责出台环境标准，评估核废料存储场的安全性。美国核管理委员会负责制定规章制度、确保美国国家环境保护局安全标准的执行、制定废料存储场地许可颁发的规章。

切尔诺贝利事故的原因是什么？
乌克兰切尔诺贝利核电站事故是历史上最严重的核事故。此次事故在方方面面影响了乌克兰20％（220万人）的人。1986年4月26日凌晨1点23分40秒，工作人员进行了一项未经授权的实验。实验时，他们故意绕过安全系统，想要深入了解核电站的运行情况。然而，在切尔诺贝利核电站的4座反应堆中，有1座反应堆的温度骤升，使水冷剂瞬间变为蒸汽。蒸汽形成的氢和石墨减速剂接触，导致2起严重爆炸的发生和1起大火的肆虐。2次爆炸炸飞了重达2000吨的反应堆顶盖，使放射性残渣飞入高空。据估计，进入大气的燃料重达50吨。除此之外，散落在损坏机组附近的燃料重达70吨、放射性石墨反应堆重达700吨。

一提起此次事故，人们往往将其归咎于人为过失和设计缺陷（例如反应堆设有正空泡系数、反应堆建设中石墨的使用，或是缺少安全壳结构）。此次事故导致31人因扑救大火而死，有超过240人遭受严重的核辐射疾病折磨，反应堆附近的15万居民被迫迁移，有些人甚至永远无法重返家乡。核爆炸后的放射性坠尘内含有放射性同位素铯-137。这些坠尘随风向西飘荡，横跨欧洲上空。

切尔诺贝利事故造成的后果极为严重，延续至今。1990—1991年间，白俄罗斯儿童罹患甲状腺癌的人数是原来的5倍，这点令人们尤为苦恼。戈梅利市和莫吉廖夫市事故重灾区中的儿童患病率也大大增加。

熔毁是什么？
又和“中国综合征”有什么关系？
熔毁是核反应堆的一种事故类型，即燃料堆芯熔毁，导致大量辐射泄漏，给人类带来威胁。大多数情况下，反应堆外包裹的安全壳结构能阻止辐射外泄。但是，也有可能出现熔毁的堆芯温度过高，烧穿安全壳，直至地球深处的情况。核工程师将这种情况称为“中国综合征”。科学家们在讨论熔毁的理论性后果时提出了“中国综合征”的说法；有位科学家认为熔毁的堆芯很可能洞穿地球，如果洞的一端在北美洲的话，洞的另一端就会出现在中国。虽然这位科学家的推测极为夸张，有些人却极为重视。事实上，熔毁的堆芯只能在地球上烧出一个深30英尺（10米）的洞，但就算如此，也会带来严重后果。因此，所有反应堆都配有紧急系统，防止类似事故的发生。

1986年切尔诺贝利事故造成的放射性坠尘都散落到了哪里？
放射性坠尘（含有同位素铯-137）与核污染覆盖的范围极广，其中包括白俄罗斯、拉脱维亚、立陶宛、苏联中部地区、斯堪的纳维亚国家、乌克兰、波兰、奥地利、捷克斯洛伐克、德国、瑞士、意大利北部、法国东部、罗马尼亚、保加利亚、希腊、南斯拉夫、荷兰和英国。坠尘从事故发生地向外扩散了1200—1300英里（1930—2090千米）；而风的变化又让坠尘的散落毫无规律可言。据估计，此次坠尘在50年内会使2.8万—10万人死于癌症或遗传缺陷；而降雨量较高地区的牲畜经受的辐射极高。

如何存储核废料？
核废料中的裂变产物可能是由铀、铯、锶、氪分裂而来的，还有可能是由铀原子吸收自由中子从而形成的超铀元素构成。超铀元素废料的辐射要比裂变产物的低，然而这些元素的放射性持续时间可达几十万年。废料可分为12英尺（4米）长的辐照燃料棒、液体或泥状的高放射性燃料、反应堆硬件所用到的低放射性废料（非超铀，法规定义中放射性较低）、管道、有毒树脂胶质、燃料池中的水和其他受到辐射污染的物质。现在，美国有很多辐照核燃料都安全地储存在特制的燃料池中，这些燃料池设在全国各地的独立反应堆处。如果燃料池容量已满，则可能授权启用地面干桶存储。美国有3家低放射性废料处理厂，它们是位于南卡罗来纳州的巴威尔核燃料处理厂、华盛顿州的汉福核燃料处理厂和犹他州的恩维洛卡瑞处理厂。这3家处理厂只接收美国特定地区的低放射性废料。大多数高放射性核废料都储存在双层不锈钢制罐内，周围有3英尺（1米）厚的混凝土层。到目前为止，最佳的存储方法是1978年由法国人发明出来的。这种方法是将废料和特制的玻璃液混合在一起，而后将混合物放入钢制容器内，埋入特殊的坑洞。1982年出台的《核废物政策法》规定，高放射性废料应埋至地底深处处置。内华达州的尤卡山是唯一的高放射性废料存储场。然而，这座存储场一直备受争议，因为该地区有休眠火山，还有地震断层。

玻璃化是什么？
玻璃化指的是将放射性废液转化成固体废物的技术。这种方法需要先将核材料与沙子或黏土混在一起，而后将混合物加热至沙子或黏土的熔点，使混合物变为陶瓷。虽然形成的复合材料还是有放射性，但无论是从处理还是运输来看，都更为简单、安全；而且人们也能把这种放射性废液作为固体废物进行处理了。

度量与度量单位
常见燃料的重量是多少？
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一桶石油有多重？
一桶石油的重量约为306磅（139千克）。

一桶石油有多少加仑？
桶是石油常见的计量单位。一桶石油有42美制加仑，34.97英制加仑。

一桶石油能提炼出多少汽油？
美国炼油厂能从一桶原油（42加仑）中提炼出19—20加仑的汽油。剩下的物质可以产出馏分燃料油和残余燃料油、喷气燃料以及其他石油产物。

燃料的发热量是多少？
BTU（英制热量单位）是常见的能量计量单位，是使1磅水升温1°F所需的热量。

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怎样比较不同种类的能源？
不同能源间的对比如下（近似等量）：

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注：1千万亿又写作1,000,000,000,000,000。

1色姆等于100,000BTU。

产出1千万亿BTU的能量，需要多少燃料？
在化石燃料中，1千万亿BTU能量相当于：

1.8亿加仑（6.81亿升）原油
0.98万亿立方英尺（0.028万亿立方米）天然气
3788万吨无烟煤
3846万吨烟煤
在核燃料中，如果只用到铀235（U235）的话，1千万亿能量相当于2500吨U3O8。

在电力输出方面，1千万亿能量相当于2.93×1011度电。

100立方英尺的天然气能产生多少热量？
100立方英尺（约2.83立方米）的天然气产生的热量约为10万BTU。BTU是常见的能量计量单位，是使1磅水升温1°F所需的热量。

采暖度日数是什么？
21世纪早期，工程师们提出了“采暖度日数”，并将其作为衡量燃料供暖需求的有效标准。

他们发现气温在65°F（18℃）以下时，大部分建筑物都需要供暖，以维持70°F（21℃）室温。当平均温度低于65°F（18℃）时，每降1度，便计为“1个采暖度日数”。而每多一个采暖度日数时，维持70°F（21℃）室温所需的燃料数量就会上升。举例说明，平均温度为35°F（1.7℃）时，采暖度日数为30，那么为维持室温所需要的燃料数量就是平均温度为50°F（10℃，采暖度日数：15）时所需数量的2倍。

这个概念是燃料公司估算燃料使用率和进行有效运送安排的宝贵手段。

燃料公司按照惯例计算汇总出详细的日常、月份、季度总量报告，交至国家气象局服务站。

制冷度日数是什么？
制冷度日数指的是衡量建筑物降温所需能量的尺度。如果当日平均温度超过75°F（24℃），那么温度每超1°F，就计为1制冷度日数。

1吨的制冷量换算成英制热量单位（BTU）是多少？
1吨制冷量＝288,000BTUs/24小时，或12,000BTUs/小时。

能耗与节能
美国现在产出的能量能够满足消费需求吗？
满足不了。1958年以来，美国的能量消耗量就已经远远大于能量产出，短缺的能量需求通过进口得以补充。2008年，美国的能量总产量为73.71千万亿BTUs，但同年的耗能量为99.3千万亿BTUs。

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美国人以能耗高而臭名昭著，其中交通消耗尤为突出

美国的交通能耗是多少？
美国的交通运输业对能源的消耗只占全国总消耗的25％，工业和建筑的能量消耗分别为42％和33％。

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哪些国家的能耗最多？
美国的能耗几乎占世界总能耗的25％。

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化石燃料储存量还能供人类使用多久？
化石燃料是不可再生能源，它的储存量可供人类使用多久取决于人类的开采率和消耗率。其他影响使用时间的因素还有：新矿藏的发现、化石燃料回收利用的经济性和可再生能源的增长。研究人员提出了多种消耗模型，却发现石油储量还能支持35年，天然气储量能支持37年。据估计，煤的现有储量还能供人们使用107年。按照这种趋势发展的话，2042年以后，煤就是人们唯一可使用的化石燃料了，而且煤也只能支持到2112年。

产出1度电需要多少钱？
根据所用能源的不同，产出1度电所需的花费也有所不同。

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一个普通的美国家庭会消耗多少度电？
2008年，美国居民平均月耗电量为920度，其中超过半数的耗电量都用于家用电器的运转上了。

调低家用恒温器的恒定温度能省多少钱？
研究表明，如果将家用恒温器的恒定温度调低5°F，8个小时就能节省多达10％的燃料费。

调高空调温度能节省多少能源？
通常情况下，室温设定每调高1°F，空调制冷所需的能量就降低3％。

如果人人都把空调温度调高6°F，每天就能节省19万桶石油。

美国普通人一年的能耗是多少？
2009年，美国人均能耗约为3.08亿BTUs。BTU是常见的能量计量单位，它指的是使1磅水升温1°F所需的热量。以下列出的是不同年份中的人均能耗量。

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能源之星计划是如何提高能源利用率的？
能源之星是政府与产业间的伙伴计划，为企业和消费者提供高效节能方案；它不仅为企业和消费者节约开销，还为子孙后代保护了环境。1992年，美国国家环境保护局（EPA）推广了能源之星计划。该计划是自愿性参与项目，符合要求的产品才能获得认证标签，旨在认证并推广高效节能产品，以减少温室气体排放。电脑和显示器是最先获得认证标签的产品。现在，许多大型电器、办公设备、照明灯具、消费类电子产品等产品上都贴有能源之星标签。美国国家环境保护局还扩展了标签的标贴范围，纳入了新建的住宅楼、写字楼以及工业建筑。

能源之星计划还与超过7000家私营部门和公共部门机构进行了合作，为这些机构和消费者提供所需的技术信息、工具，帮助他们选取高效节能的方案和最佳的管理办法。能源之星计划已经成功地在全国范围内推行了节约能源、减少成本的计划，每年为企业、机构和消费者节约的开销超过50亿美元。能源之星计划在推广LED交通信号灯、节能荧光灯、办公设备能源管理系统，以及低能耗待机系统等技术革新产品中的作用极为重要。

如果房屋隔热建设良好，能省下多少燃料？
如果一栋独立住宅的隔热建设用到了EPS（膨胀聚苯板）或XPS（多孔聚苯乙烯），那么这户家庭在50年里能节省80吨的取暖用油。而80吨的石油可供一架满载的大型喷气式客机从德国的法兰克福飞往美国的纽约。

不同品牌电器间的能源利用率有可比性吗？
1980年，美国启用了联邦贸易委员会的电器标签规定。这项规定要求所有新冰箱、冰柜、热水器、洗碗机、洗衣机、空调室内机、热泵、暖炉和锅炉上都必须贴有能耗指引的标签。标签呈明黄色，上有黑色文字，标明能耗和运行费用。能耗指引标签上还要标明产品的年用电量估测值，附有同类产品的能耗比较表（标明类似型号产品的最低、最高能耗）。

家用电器的能耗是多少？
推算电器能耗数值的公式：

（功率×每天使用小时数）/1000＝每日电量消耗度数（kWh）

要想得到年能耗量，需要用所得数字乘以一年使用电器的天数。要想算出使用电器的全年花销，须将年能耗量乘以当地电费价格。

下表列出的是各种家用电器的功率。

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无论是在家中还是工作场所，使用荧光灯灯泡都是简单、明智的省电办法

煤气灯是什么时候发明的？
1799年，飞利浦·勒邦（Philippe Lebon，1767—1804）获得了一项专利，即从木材中蒸馏出气体，并用于“热力灯”（灯的一种）。1802年前，威廉·默多克（William Murdock，1754—1839）在英格兰伯明翰的一家工厂装上了煤气灯。这种室内照明的方法极为可靠，广为流传，还为商业和制造业带来了巨大变化。

与白炽灯灯泡相比，紧凑型荧光灯灯泡有什么优点？
与白炽灯灯泡相比，使用得当的紧凑型荧光灯灯泡（CFLs）的优点有：紧凑型荧光灯灯泡的使用寿命是白炽灯灯泡的10倍，但消耗的电量只有白炽灯灯泡的1/4，产生的热量也只有白炽灯灯泡的10％，每瓦特耗电所产生的光更多。举例说明，一个27瓦的紧凑型荧光灯灯泡能发出1800流明（光通量的单位）的光，而一个100瓦的白炽灯灯泡只能发出1750流明的光。在照明时间较长的地区使用紧凑型荧光灯灯泡的效率最高。

为使窗户更加节能，人们进行了哪些改造？
住宅供热花销的10％—25％都是窗户的透风造成的。气候较冷的地区在冬季的时候，窗户可能会流失大量的热量；反之，气候温暖的地区在夏季的时候，炎热的空气穿透窗户进入室内，因此空调制冷更为费力。直到最近，透明玻璃才成为窗户制造最主要的透光覆盖材料。虽然玻璃较为耐用，透光性好，但却几乎没有隔热性。

在过去的20年里，上光工艺有了极大的改进。现在，人们有很多先进的玻璃装配系统，有助于控制热量流失和热量积聚。比方说，双层或三层玻璃窗，这种玻璃表面镀有低辐射膜、光谱选择性膜、吸热性膜（有色）、反光性膜中的一种，也可能几种都有。玻璃之间还可填充气体（通常是氙气、氩气、氪气），提升隔热性。

行车速度是如何影响油耗的？
对大多数汽车来说，以50英里/小时（80.5千米/小时）的时速行驶时，每加仑汽油的行车里程要比70英里/小时（112千米/小时）的行车里程多28％。如果时速加快至55英里/小时（88.5千米/小时），每加仑汽油的行车里程比70英里/小时要多上21％。

什么时候关上荧光灯更省电呢？
荧光灯的开启需要大量电流。频繁地开关灯会缩短使用寿命，降低使用效率。只有在15分钟内不再使用荧光灯时，关上荧光灯才会省电。

开车时，开着车窗比开空调更省油吗？
汽车行驶速度超过40英里/小时（64千米/小时）时，关上车窗开空调要比开着车窗更省油。这是因为空气阻力的作用。空气阻力就是汽车在空气等流体介质中移动所遇到的阻力。汽车克服空气阻力所需的发动机功率与车速的3次幂成正比，也就是说，2倍的车速需要8倍的功率。举例说明，当行驶速度为40英里/小时（64千米/小时）时，发动机需要5马力来克服空气阻力；但当行驶速度变为60英里/小时（97千米/小时）时，发动机所需的马力增至18；行驶速度达到80英里/小时（128千米/小时）时，发动机需要42马力来克服空气阻力。改进空气动力，降低风阻系数（空气阻力单位），能大大提高燃油效率。1990年，普通汽车的风阻系数在0.3—0.35之间。到20世纪60年代初，汽车平均风阻系数为0.5；70年代降至0.47。对于轮式车辆而言，风阻系数最低可达0.15。

对汽车而言，重新启动和挂空挡哪个更省油？
美国国家环境保护局的测试表明：当挂空挡的时间超过60秒时，给车熄火更省油。

汽车轮胎充气不足会浪费多少汽油？
汽车轮胎充气不足时，每20加仑（91升）油耗的浪费量最多为1加仑（4.5升）。要想省油，就要按照汽车制造商推荐的轮胎气压为轮胎进行维护。不过，如果按照轮胎侧壁列出的最大轮胎气压给轮胎充气的话，轮胎的滚动阻力就会减小，从而更为省油。