1、二十一世纪新能源能源，作为人类文明的象征，伴随着人类历史的前进而不断更新换代，当历史的车轮进入二十世纪九十年代时，人类已经历了柴草、煤炭、石油三个能源时期，特别是最近几十年世界上很多国家依靠石油和天然气创造了人类历史上空前的物质文明，但随着这些矿物燃料的大量开采，人们惊奇地发现，能源即将枯竭，有人估计，地球上适合经济开采的石油资源只够用三十年左右，而且石油资源主要集中在波斯湾地区，十八年来，为了石油利益引起的战争和纠纷几乎设有间断，即使煤炭也不够开采二百年，因此，人们认识到，煤炭和石油都不是能源的长久之计为了社会物质文明的进一步发展，为了子孙后代，为了二十一世纪有充足的能源，世界各国都在开发新
2、的能源一、核能为人类带来希望据国际原子能机构统计，到 1992 年为止，全世界已有三十个国家地区拥有 440 多座核反应堆，另有近百座正在建设中，核电目前可满足世界电力需求的 2530%左右，但是现有能发电的核电站均为可控核裂变，核裂变的原料为铀，铀的资源也仅供现有人类二百年之用，而最理想的核能是可控核聚变核聚变是指两个较轻的原子核在几千万度甚至一亿度以上的高温下合并成一个较重的原子核，同时释放出巨大能量的过程，氢弹的机理就是核聚变，而太阳内部也进行着规模巨大的核聚变核聚变主要的原料是含氘和氚的重水，它产生的能量的效率要比核裂变（现在的核电站）高六百倍，比煤高一千万倍，10 克的氘和 15 克
3、的氚聚变所产生的能量就可供发达国家一个普通人使用一生核聚变燃料重水，按目前的能源消耗速度可供人类使用 100 亿年，而且受控核聚变不发生爆炸，对环境也不污染但要想实现核聚变人为控制，具有极大困难，欲使两个带正电的核发生反应，必须克服它们的排斥力，充分接近为此，两核须以极高的相对速度相撞，即反应须在几千万甚至一亿度的高温下进行，在这样高温下，反应物质以带正电的离子和电子组成的等离子态存在，所以要实现核聚变的人为控制，必须解决两个问题即如何将等离子体加热到一亿度以上，以及如何将高温等离子体维持足够时间，这两个问题简称加热和约束有幸的是 1991 年 11 月 9 日，由 14 个国家组成的欧洲联合
4、环形装置托卡马克已成功地进行了受控核聚变试验，在持续 2 秒的脉冲反应中获得了 1.5 至 2 兆瓦电力的能量，这为二十一世纪大量使用受控核聚变能迈出了重要的一步二、燃料电池前景广阔燃料电池是一种利用氢和氧进行电化学反应的直接发电方式，发电效率高达 4060%，燃料电池发电，不仅节约能源、无污染而且利用空气冷却，无需冷却水，还可以获得宝贵的水燃料电池发电可利用且资源丰富第一代燃料电池磷酸型在美国和日本已进入实用阶段，日本东京电力公司宣布建成当今世界最大的燃料电池发电设施，并一次试发电成功该燃料电池为磷酸水冷式，输出功率为 11000 千瓦第二代燃料电池熔融碳酸盐燃料电池已进入工业试验阶段，日本
5、已在 30 千瓦级的水平上获得了成功第三代燃料电池固体电解质型，日本已在一千瓦级水平上试验成功美国已开发成功了 3 千瓦级固体燃料电池；正在研制 25 千瓦级电池，并计划五年时间完成陶瓷级固体电解质电池的商业化生产燃料电池工作有以下三方面的特点：第一，它是静止型直接发电，无中间机械系统，故效率高，无噪音，易维护，寿命长，而且即使负载突然变化也能立即响应，同时它可以安装在需电场地的附近进行近距离发电第二，由各个单元组成集合模块工作，燃料电池由两片电极夹住电解质极，形成一个独立单元由上百个这样单元堆叠起来便形成燃料电池组，进行发电，几个电池组集合在一起便形成一个发电站，因此发电效率同发电站规模无关
6、，而只取决于发电单元效率由于具有小规模发电站也能保持高发电效率的特点，所以可针对需要建立分散电源另外，独立单元适于作为标准模块大量生产，故可降低发电站建设的投资并缩短建设周期第三，灵活性大，适应性强，除了用液化石油气、天然气外，还可用沼气、甲醇、煤油、粗汽油、各种煤气等作燃料，而且可以根据对供电、供热的不同需要，采用千差万别的使用方案，使其适应需要而运转，以达到节能目的正因为如此，人们把燃料电池称之为继火电、水电和核电之后的第四种电力，也是二十一世纪电力的希望之星三、太阳能令人向往人类的历史可以说是利用太阳能的历史，但过去是自然地利用太阳能，主动地、科学地、有计划地利用太阳能则是近几十年才开始
7、的，从技术上讲，常规能源能做到的事，太阳能均可做到，目前主要是通过把太阳辐射能转换成热能、电能、生物质能、化学能等加以利用，在太阳能利用方面最有价值要算太阳能热发电了，目前比较成功的工程是美国和以色列合作的路兹公司建造的太阳能热电站，已完成 9 座总装机容量约为五万千瓦，已经并网发电它的工作原理是：大型抛物槽镜将太阳光反射聚焦到真空集热管上，将真空管集热器内的载热质（油）加热到391，然后泵入换热器，使水产生过热蒸气，驱动汽轮机使发电机发电太阳能电池是太阳能的另一重要应用前景，美国波音公司开发出最高性能的太阳能电池，地面光电转换率为 35.6%，在太空中光电转换率为30.8%，澳大利亚研究人员
8、采用激光技术研制出光电转换率为 24.2%的太阳能电池，美国麦迪森公司宣布在莫哈韦沙漠建造的世界最先进的太阳能电站其发电能力达 10 兆千瓦，整个工程 1994 年完成太阳能电池的发展，其应用已遍及国民经济的各个领域世界各国的航天器上几乎都采用太阳能电池作为电源，它轻薄，可靠，寿命长，而最主要的是可以从宇宙吸收无穷无尽的太阳能在地面应用上太阳能电池目前特别适用于一些偏远地区如江河湖海的航标灯，微波中继站，铁路信号，电视差转系统，农业，林业和畜牧业中的光电水泵，牧区的电围栏，林区的红外森林探火仪，以及水文气象地震观测的电源供应等，我国现在已有 3 个县建起太阳能发电站，效果甚好，由于太阳能有丰富
9、、清洁等优点，每年到达地面的太阳辐射能约为 130 万亿吨标准煤，以我国为例，目前人均能源占有量不足一吨标准煤，但如果把我国国土上的太阳能全部收集起来，相当于每人每年 2000 吨标准煤，而且太阳象目前这样的辐射量，还可维持数十亿年，它不用运输，到处都有，既清洁又安全，虽然目前对它的利用还有许多技术上的难题，但到下个世纪它将是又一种理想便宜的新能源四、磁流体发电大有可为磁流体发电是将热能直接转变为电能的一种新型发电方式它具有热效率高，环境污染少等优点磁流体发电在技术上已日趋成熟，随着超导技术的发展，预测在未来的世纪中广泛被应用在矿物燃料发电站目前，美国在这方面居世界领先地位，正在建设一座 30
10、 万千瓦级燃料煤磁流体发电站前苏联主要研究以天然气为燃料的磁流体发电技术，已完成的 50 万千瓦级磁流体蒸气联合电站第一期工程，是目前世界上第一座大型磁流体发电站五、波能未来的再生能源海洋占地球面积 71%，集中了 97%的水量，这里除了大陆架海洋丰富的石油和海水中蕴藏着比陆地储量多 2000 倍的铀外，还有人类取之不尽，用之不竭的无污染再生能源，据科学家推算，地球上海洋波浪蕴藏的电能高达 90 万亿度近年来，在各国的未来能源计划中，波能的利用也已拥有一席之地尽管波能发电仍需进一步完善，但目前的进展表现了这种新能源的潜在价值英国正在利用其天然条件用波发电目前在艾莱岛上已建成波能发电站，在 19
11、92 年已正式使用，每天发电 40 干瓦，电力足以供应一个小城镇英国还在苏格兰的波斯纳赫之附近，建成一座波能发电实验厂，设计发电能力在 200 千瓦，已经进行了两年的可行性研究，并研究成功波能收集利用系统，包括波能涡轮机发电机组自动控制部分和圆柱形混凝土波浪收集器等日本的一座海洋波能发电厂已运转 4 年，电厂的发电成本虽高于其它发电方式，但对于远岛屿来说，可减少电力传递等投资费用，更重要的是为未来大规模利用波能奠定了基础印度目前正在兴建第一座波能发电站，该电站建在马德里北部的恩科勒，由英国国家工程实验室设计，这座电站建成后，其发电成本为每千瓦小时 2.8 便士，印度政府正在大力发展二十一世纪的替代能源，波能电站是其中一个重要项目在未来的能源中，除上面所述的能源外有开发价值的还有氢能、风能，海洋能中除波能外还有潮汐能、温差能，还有地热能等待开发能源，随着科学技术的不断发展，随着原有能源的枯竭，人类会不断开发出各种各样的新能源，为人类创造更大的物质文明服务
