一、從“舊”到“新”：能源認(rèn)知的第一步演講人CONTENTS從“舊”到“新”：能源認(rèn)知的第一步身邊的新能源：常見類型與應(yīng)用場(chǎng)景為什么要開發(fā)新能源？從“環(huán)境”到“未來”的深層意義挑戰(zhàn)與展望：新能源的“成長(zhǎng)之路”總結(jié)：做新能源的“小小守護(hù)者”目錄2025小學(xué)四年級(jí)科學(xué)上冊(cè)新能源的開發(fā)課件同學(xué)們，當(dāng)你們?cè)谝雇泶蜷_電燈寫作業(yè)時(shí)，當(dāng)爸爸媽媽開著汽車送你們上學(xué)時(shí)，當(dāng)食堂阿姨用天然氣為大家煮飯時(shí)——這些讓生活運(yùn)轉(zhuǎn)的“動(dòng)力”，都來自于能源。今天，我們要一起探索的“新能源的開發(fā)”，正是與每一個(gè)人的生活息息相關(guān)的科學(xué)話題。作為未來的小科學(xué)家，我們首先要理解：為什么人類要開發(fā)新能源？新能源究竟“新”在哪里？它們又如何改變我們的生活？讓我們帶著這些問題，開啟今天的學(xué)習(xí)之旅。01從“舊”到“新”：能源認(rèn)知的第一步1我們正在使用的“傳統(tǒng)能源”大家先回憶一下：家里做飯用的燃?xì)?、汽車加的汽油、冬天取暖的煤炭，這些能源有什么共同特點(diǎn)？它們都來自地下，是遠(yuǎn)古時(shí)期的動(dòng)植物經(jīng)過千百萬年演化形成的，屬于“化石能源”。化石能源是目前人類最主要的能源來源，但它有兩個(gè)“大問題”：12第二，環(huán)境污染。燃燒化石能源會(huì)釋放大量二氧化碳、二氧化硫等氣體，不僅導(dǎo)致全球變暖，還會(huì)形成酸雨、霧霾。我曾帶同學(xué)們觀察過學(xué)校附近的空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)站，數(shù)據(jù)顯示：冬季取暖期的PM2.5濃度往往是其他季節(jié)的2-3倍，這和燃煤取暖有直接關(guān)系。3第一，不可再生。石油、煤炭的形成需要上億年，而人類開采的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過自然生成速度?？茖W(xué)家預(yù)測(cè)，按照當(dāng)前消耗速度，全球石油儲(chǔ)量可能在本世紀(jì)中葉面臨枯竭，煤炭也只能再支撐約200年。2什么是“新能源”？既然傳統(tǒng)能源有這么多問題，人類就需要尋找替代方案，這就是“新能源”。簡(jiǎn)單來說，新能源是指除化石能源外，新近開發(fā)利用或正在積極研究、有待推廣的能源，它的核心特點(diǎn)是：可再生：比如太陽(yáng)能來自太陽(yáng)，風(fēng)能來自大氣流動(dòng)，這些能源不會(huì)因?yàn)槭褂枚鴾p少；清潔低碳：大部分新能源在使用過程中幾乎不排放污染物，對(duì)環(huán)境更友好；分布廣泛：不像石油、煤炭集中在少數(shù)地區(qū)，太陽(yáng)能、風(fēng)能在全球大部分地區(qū)都能開發(fā)利用。舉個(gè)例子，去年學(xué)校新安裝的太陽(yáng)能路燈，白天吸收陽(yáng)光發(fā)電，晚上點(diǎn)亮路燈——這就是新能源在我們身邊的具體應(yīng)用。02身邊的新能源：常見類型與應(yīng)用場(chǎng)景身邊的新能源：常見類型與應(yīng)用場(chǎng)景明白了新能源的定義，接下來我們要認(rèn)識(shí)幾種最常見的新能源。它們就像“能源家族”的新成員，各有各的“本領(lǐng)”，也各有各的“脾氣”。1太陽(yáng)能：取之不盡的“陽(yáng)光能源”太陽(yáng)能是最廣為人知的新能源之一，它的“能量來源”是太陽(yáng)的光和熱?？茖W(xué)家計(jì)算過，太陽(yáng)每秒鐘向地球輸送的能量，相當(dāng)于燃燒500萬噸煤釋放的熱量——僅僅1小時(shí)的太陽(yáng)能量，就夠全人類使用1年！太陽(yáng)能的利用方式主要有兩種：光熱利用：通過吸收太陽(yáng)熱量直接使用。比如家里的太陽(yáng)能熱水器（集熱管把陽(yáng)光轉(zhuǎn)化為熱能，加熱水管里的水）、冬季溫室大棚的保溫膜（讓陽(yáng)光進(jìn)入但阻止熱量散失）；光電利用：通過太陽(yáng)能電池板（光伏板）把陽(yáng)光直接轉(zhuǎn)化為電能。我們學(xué)校的太陽(yáng)能路燈、許多農(nóng)村屋頂安裝的光伏發(fā)電板，都是典型例子。不過，太陽(yáng)能也有“小缺點(diǎn)”：夜晚或陰雨天沒有陽(yáng)光時(shí)，發(fā)電會(huì)中斷。所以，科學(xué)家正在研發(fā)“儲(chǔ)能技術(shù)”，比如用鋰電池把白天多余的電存起來，晚上再用。2風(fēng)能：“會(huì)發(fā)電的大風(fēng)車”風(fēng)是空氣流動(dòng)產(chǎn)生的，而流動(dòng)的空氣具有動(dòng)能——風(fēng)能就是把這種動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能或機(jī)械能。你們有沒有在高速路邊或海邊見過巨大的“白色風(fēng)車”？那就是風(fēng)力發(fā)電機(jī)，葉片被風(fēng)吹動(dòng)后，帶動(dòng)內(nèi)部的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，就能產(chǎn)生electricity（電）啦！風(fēng)能的特點(diǎn)很鮮明：地域依賴性強(qiáng)：需要常年有風(fēng)的地方，比如沿海地區(qū)、高原山地；環(huán)保高效：一臺(tái)2兆瓦的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，每年能減少約3800噸二氧化碳排放，相當(dāng)于種21萬棵樹；技術(shù)成熟：我國(guó)是全球風(fēng)電裝機(jī)量最大的國(guó)家，2023年風(fēng)電發(fā)電量已能滿足1.5億戶家庭的年用電需求。2風(fēng)能：“會(huì)發(fā)電的大風(fēng)車”我曾帶學(xué)生去參觀過海邊的風(fēng)電場(chǎng)，同學(xué)們最感興趣的是：“風(fēng)車轉(zhuǎn)得這么慢，怎么發(fā)電？”其實(shí)，風(fēng)車葉片的轉(zhuǎn)速雖然只有每分鐘10-20轉(zhuǎn)，但通過增速器可以提升到每分鐘1500轉(zhuǎn)，足夠驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)了！3水能：流動(dòng)的“藍(lán)色能源”水從高處流下時(shí)具有巨大的能量，這就是水能。我國(guó)最早的水能利用可以追溯到2000多年前的“水碾”——用水流推動(dòng)石磨磨米?，F(xiàn)在，水能主要用于發(fā)電，最典型的就是水電站。以世界最大的水電站“三峽大壩”為例，它利用長(zhǎng)江從高處奔涌而下的水流，推動(dòng)水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而發(fā)電。三峽電站每年的發(fā)電量相當(dāng)于燃燒4000萬噸煤，但不會(huì)排放任何污染物。不過，水能開發(fā)也需要“講條件”：需要有河流落差大、水量穩(wěn)定的區(qū)域，同時(shí)要注意保護(hù)河流生態(tài)，避免對(duì)魚類洄游、濕地環(huán)境造成破壞。3214地?zé)崮埽旱厍騼?nèi)部的“天然暖氣”大家泡過溫泉嗎？溫泉的熱水就來自地球內(nèi)部的熱量——這就是地?zé)崮?。地球像一個(gè)“大火球”，內(nèi)部溫度高達(dá)5000℃以上，這些熱量通過地殼裂縫傳到地表，就形成了地?zé)崮?。地?zé)崮艿睦弥饕袃煞N：直接利用：比如溫泉供暖（冬季用地下熱水為buildings供暖）、溫泉養(yǎng)殖（利用恒溫?zé)崴B(yǎng)殖熱帶魚類）；發(fā)電利用：在高溫地?zé)釁^(qū)（如西藏羊八井），地下熱水會(huì)變成蒸汽，推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。地?zé)崮艿膬?yōu)勢(shì)是“穩(wěn)定”——不受天氣影響，24小時(shí)都能使用；但缺點(diǎn)是“分布不均”，只有地殼活動(dòng)活躍的地區(qū)（如火山帶、地震帶）才有豐富的地?zé)崮堋?生物質(zhì)能：“變廢為寶”的神奇能源什么是“生物質(zhì)”？簡(jiǎn)單說就是動(dòng)植物的遺體或廢棄物，比如秸稈、稻殼、動(dòng)物糞便，甚至廚余垃圾。生物質(zhì)能就是把這些“廢棄物”轉(zhuǎn)化為能源的技術(shù)。最常見的生物質(zhì)能利用是“沼氣”：在密閉的沼氣池里，微生物分解糞便、秸稈等，產(chǎn)生甲烷（沼氣的主要成分），可以用來做飯、照明。我曾在農(nóng)村調(diào)研時(shí)見過這樣的沼氣池：一個(gè)農(nóng)戶家的沼氣池，每年能產(chǎn)生500立方米沼氣，相當(dāng)于節(jié)省600公斤煤炭，還能把廢棄物轉(zhuǎn)化為有機(jī)肥料，真正做到“變廢為寶”。此外，生物質(zhì)能還可以轉(zhuǎn)化為生物柴油（用植物油或動(dòng)物脂肪提煉）、生物質(zhì)發(fā)電（燃燒秸稈發(fā)電）等，是循環(huán)經(jīng)濟(jì)的典型代表。03為什么要開發(fā)新能源？從“環(huán)境”到“未來”的深層意義為什么要開發(fā)新能源？從“環(huán)境”到“未來”的深層意義了解了這些新能源后，大家可能會(huì)問：“既然傳統(tǒng)能源還能用，為什么一定要花大力氣開發(fā)新能源呢？”答案可以從三個(gè)層面來理解。1應(yīng)對(duì)氣候變化的“關(guān)鍵鑰匙”全球變暖是人類面臨的共同挑戰(zhàn)。聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）報(bào)告指出：近百年來，全球平均氣溫已上升1.1℃，如果不控制溫室氣體排放，到2100年氣溫可能上升3-5℃。而化石能源燃燒是二氧化碳排放的主要來源（占全球排放的75%以上）。新能源的開發(fā)，能直接減少對(duì)化石能源的依賴。比如，我國(guó)提出“2030年前碳達(dá)峰、2060年前碳中和”的目標(biāo)，其中一個(gè)重要抓手就是大力發(fā)展風(fēng)電、太陽(yáng)能等新能源。同學(xué)們現(xiàn)在使用的新能源，正是在為未來的藍(lán)天“儲(chǔ)蓄”。2保障能源安全的“戰(zhàn)略選擇”大家知道嗎？我國(guó)是全球最大的石油進(jìn)口國(guó)，每年進(jìn)口的石油占總消費(fèi)量的70%以上。如果國(guó)際局勢(shì)動(dòng)蕩，石油供應(yīng)可能受到影響，這會(huì)威脅到國(guó)家的能源安全。新能源的“分布廣泛”特點(diǎn)，能減少對(duì)進(jìn)口能源的依賴。比如，我國(guó)西北地區(qū)光照充足，適合發(fā)展太陽(yáng)能；東南沿海風(fēng)力強(qiáng)勁，適合發(fā)展風(fēng)電。這些“家門口的能源”，讓我們的能源供應(yīng)更自主、更安全。3推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新的“強(qiáng)大動(dòng)力”新能源的開發(fā)，帶動(dòng)了一系列前沿技術(shù)的突破。比如，太陽(yáng)能領(lǐng)域的“鈣鈦礦電池”（一種更高效的光伏材料），風(fēng)能領(lǐng)域的“海上浮式風(fēng)機(jī)”（可以在更深的海域安裝），儲(chǔ)能領(lǐng)域的“全釩液流電池”（能儲(chǔ)存大量電能）——這些技術(shù)不僅推動(dòng)了能源革命，還衍生出了新的產(chǎn)業(yè)和就業(yè)機(jī)會(huì)。我曾參觀過一家新能源科技公司，工程師們說：“每一次新能源技術(shù)的進(jìn)步，都像打開一扇新的門，后面藏著無窮的可能性?！蓖瑢W(xué)們現(xiàn)在學(xué)習(xí)新能源知識(shí)，未來可能就是這些技術(shù)的開發(fā)者！04挑戰(zhàn)與展望：新能源的“成長(zhǎng)之路”挑戰(zhàn)與展望：新能源的“成長(zhǎng)之路”任何新事物的發(fā)展都不是一帆風(fēng)順的，新能源的開發(fā)也面臨著一些挑戰(zhàn)，但科學(xué)家和工程師們正在積極解決這些問題。1目前面臨的主要挑戰(zhàn)21穩(wěn)定性不足：太陽(yáng)能依賴光照，風(fēng)能依賴風(fēng)速，遇到陰雨天或無風(fēng)天，發(fā)電量會(huì)大幅下降。如何讓新能源“穩(wěn)定輸出”，是需要解決的關(guān)鍵問題；技術(shù)瓶頸：比如地?zé)崮艿拈_采可能引發(fā)地震風(fēng)險(xiǎn)，生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)化效率還需要提高。成本較高：雖然新能源的“使用成本”越來越低，但初期建設(shè)成本（如光伏板、風(fēng)力發(fā)電機(jī)的安裝）仍然高于傳統(tǒng)能源；32未來的發(fā)展方向面對(duì)挑戰(zhàn)，科學(xué)家們正在從以下幾個(gè)方向努力：儲(chǔ)能技術(shù)突破：研發(fā)更高效、更安全的電池（如鈉離子電池、氫儲(chǔ)能），把“不穩(wěn)定”的新能源轉(zhuǎn)化為“穩(wěn)定”的電力；多能互補(bǔ)系統(tǒng)：把太陽(yáng)能、風(fēng)能、水能組合起來，比如在白天用太陽(yáng)能發(fā)電，晚上風(fēng)大時(shí)用風(fēng)電，雨天水多則用水電，實(shí)現(xiàn)“全天候供電”；智能化管理：通過大數(shù)據(jù)和人工智能，預(yù)測(cè)新能源的發(fā)電量，合理調(diào)度電力，減少浪費(fèi)?？梢韵胂?，未來的能源系統(tǒng)可能像一個(gè)“超級(jí)智能管家”：它會(huì)根據(jù)天氣、用電需求，自動(dòng)選擇用太陽(yáng)能、風(fēng)能還是儲(chǔ)能電池供電，既環(huán)保又高效。05總結(jié)：做新能源的“小小守護(hù)者”總結(jié)：做新能源的“小小守護(hù)者”同學(xué)們，今天我們一起走進(jìn)了新能源的世界：從傳統(tǒng)能源的局限，到新能源的定義與類型；從新能源的應(yīng)用場(chǎng)景，到開發(fā)的意義與挑戰(zhàn)。我們認(rèn)識(shí)到，新能源不僅是“替代能源”，更是人類走向可持續(xù)發(fā)展的“必由之路”。最后，我想對(duì)大家說：新能源的開發(fā)不僅是科學(xué)家的事，也和我們每一個(gè)人息息相關(guān)