21世纪新能源

随着世界人口的增加和经济的发展，对能源的需求日益增加。据权威机构预测，到2020年全世界的能源消耗量将比1995年的能源需要量增长一倍。如果这些能源全部使用化石燃料如煤、石油、天然气，那么，到2020年世界上就难以找到能满足100亿人口的煤矿和油田。因此，科学家从80年代开始，就在大历宣传"开源节流"，也就是在节约能源消耗的同时开发新能源。 　　

　　根据科学家预测，21世纪的能源主要为核能、太阳能、风能、地热能、氢能和潮汐能、海洋能。这一系列能源如能得到很好的开发、合理的利用，一定能解决长期困扰政府、科学家和居民的难题。 　　　

　　核能 　　　　

　　核能是一种可靠而安全的能源。设计良好，认真操作，敬业负责的核电站一般不会发生核废物泄漏污染环境的事件。 　　　

　　1986年，前苏联切尔诺贝利核电站发生重大爆炸后，不少人对核电站的发展和建设忧心忡忡，生怕再发生核电站爆炸事故。实际上，核电站在设计时完全考虑了核安全问题。为防止泄漏，采用了5层防护措施。同时，核能发电，可以使燃煤用量迅速减少，使SO2和CO2等大气污染物排放减少。如美国，从1975年到1995年，20年间因为发展核电，而减少排放16亿吨CO2和6500万吨SO2。法国已把核电作为国民经济主要能源。核电站占全法国发电量的78%，法国能有一个清洁的空气环境，其中有法国发展核电的作用。 　

　　我国在80年代末开始发展核电。据有关部门透露，我们到本世纪末，除了秦山和大亚湾扩建工程外，在其他地方也正在建设核电站。预计到2020年，将有10多个核电站在我国大地上屹立起来，核能发电量将占全国总发电量的10%。 　

　　太阳能 　

　　太阳能是一种取不尽，用之不竭的能源。据估算，地球上每年接收的太阳能，相当于地球上每年燃烧其他燃料所获能量的3000倍，因此，大力开发利用太阳能是21世纪的高新技术。 　

　　过去，人们只注意到太阳给地球带来温暖，而在寻找清洁能源的今天，科学家自然而然地把注意力对准了太阳，开始向太阳索取人类所需要的光和热。

　　太阳是一个巨大炽热的球体，它的表面温度高达6000多摄氏度，核心温度高达2万度。太阳内部不断地进行地热核反应，同时向广漠的宇宙释放出巨大的能量。

　　过去，人类利用太阳能制造海盐，干燥收割后的庄稼、烟草和茶叶，并逐渐盖起了太阳暖房，在温室里栽培瓜果蔬菜。随着科学技术的发展，太阳能开始进入普通的家庭。屋顶上安装太阳能热水器，保证供应热水。如全家外出郊游时，提上一个轻便的太阳灶，保证供应热水，可以在山谷里，安上支架进行丰盛的野炊，丝毫看不出炊烟缭绕的景象，使人们休息、游玩得更有情趣。

　　现在，科学家开始研究太阳能发电。如新研制的太阳能汽车，形态各异，灵巧美观，车顶上都有无数块太阳能吸收板组装的吸能器。到本世纪末，科学家计划在沙漠上建造起一座座太阳能发电站，利用沙漠荒凉无边、无其他遮挡的条件，收集太阳能发电，把沙漠上太阳能发出的电输送到四面八方。

　　为了开发利用太阳能，各国政府正在组织大批科学家，耗费大量资金进行研究和试验。如美国政府在1990年花费30亿美元，研究太阳能利用。日本计划2000年建造一座200万千瓦的太阳能发电机组。

　　现在，科学家已开始研究太阳能发电卫星。这种卫星将成为人类未来获得能源的新途径。这种卫星主要由太阳能电池板和微波发射器组成。卫星上的太阳能电池板，始终对着太阳，把太阳的光和热转变成电能储存在电池内，再通过微波发射系统，把电能转变为微波，从遥远的太空发回地面接收器。地面工作站再把微波转变成电能，送到千家万户。这个技术随着航天技术的发展，即将成为现实，到那时，就成为"电从天上来"了。 　　

　　风能 　

　　古代人早就利用风力作为动力，用风带动水车，提水浇灌农田；带动磨盘，用来磨米磨面……现在为了寻找无污染的能源，人们又仿效古代祖先，利用风力作动力。 　

　　空气流动，就产生风。因此，利用风力，不用勘探、采掘或加工，只要空气一流动，就产生风力。据估计，全世界每年可以接收的风能为10兆瓦，相当于全球总发电量的1/10。而且在离地面200米的高度内，风能比较大，因此，如何开发风能是21世纪的新课题。 　

　　现在风力发电技术向大型化发展。美国研制M-5大型风力发电机，叶片直径为91.5米，额定功率为2.5兆瓦，并在美国已试运转了几年。欧共体于1995年开始生产1兆瓦的风力发电机。我国风力发电起步较晚，一般只有几台小型风力发电机在内蒙草原上运转，为牧民提供电能。现在，我国也开始对大型风力发电机组进行研制，并从国外引进一批大型风力发电机组，使草原牧区取得明显的经济效益和环境效益。 　

　　但是，风能不稳定，风能的储存也有问题，这是21世纪开发风能必须解决的难题。

　　到了21世纪，无论在广阔的草原，还是在高高的山岭，我们都会看到，一座座抗风暴袭击又能稳定运行的风电站。每当大风来临，收集器就会自动调节风叶方向，迎接风暴的洗礼。任凭风力有多大，来势有多猛，一律吸收转变成电能并储存起来，为牧民和周围居民提供稳定的电能。

　　在无污染能源的开发上，风能的利用将有一个大发展。

　　地热能 　

　　地热是埋藏在地下的热源。科学家认为，地球可分为地壳、地幔和地核三层。地壳就是地球表面的一层，一般厚度为几千米至70千米不等。地壳下面是地幔，它大部分是熔融状的岩浆，厚度为2900千米。火山爆发一般是这部分岩浆喷出。地球内部为地核，地核中心温度为2000度。因此，整个地球就是一个大的热量储体。如果仅开采地下3千米以内的地热资源，就可相当于29000亿吨煤，可见地热是一个不可小看的资源。

　　很早以前，人们只利用地热资源作温泉疗养、温室栽培。到本世纪70年代，它才开始逐渐被重视，人们考虑如何把地热能转变为电能。目前，世界上已有25个国家建立了地热发电站，设备能力已达十万千瓦。

　　在我国，已探明的地热储量为4600多亿吨标准煤。而且，目前只开发利用了不到十万分之一。最典型的西藏拉萨附近的羊八井地热电站，现装机容量为2.5万千瓦，发电量已占拉萨电网的50%，地热发电保证了拉萨的生产和生活用电。

　　随着技术的发展，21世纪对地热资源的开发也会如开采石油一样方便。在地热资源丰富的地方，人们钻出一口口深达几千米的热气井。如美国已在圣路西岛上钻出一口1500米的热气井，热水一－汽温度达300℃，生产能力为10兆瓦。 　

　　地下热水--汽资源开采出来，因为带有大量的盐分和矿物质，因此在开发的同时，也需要考虑对地热资源的综合利用。

　　一个个地热电站在21世纪将屹立在世界各地。地热带出的硫化氢被浓缩、提炼成为制造硫酸和其他化工产品的原料。地热水经过利用后，又成为清洁的水源供人们生产和生活使用，开拓了一条新水源。因此，未来21世纪，一座座活火山将成为一个个热电厂；一块块地震频发区，反而成为一个个地热开采的中心；地热资源是地球奉献给人类的又一个能量宝库，有其不可估量的前途。
潮汐能

　　大海每天似人的脉搏一样，不断地涨潮和落潮。涨潮时，它把海水推向岸边。落潮时，又让海水退回大海。潮汐就是这样，往复不停而又有规律地让海水运动。海水不停地拍打岸边，每一次涨潮落潮，潮汐中都蕴藏着巨大的能量。在世界各国，如英国的塞文河、法国的塞纳河、印度的恒河、巴西的亚马孙河等著名河流的河口，都有汹涌的潮汐。最为著名的潮汐是我国的钱塘江的潮涌。

　　每年农历八月十八日，我国浙江省钱塘江都会出现一种奇特的潮涌现象。放眼望去，碧海茫茫，天水相连，瞬间汹涌的潮水前呼后拥，推波助澜，由远到近似从天边滚滚而来。潮声似万马奔腾，震天动地。平静的江面上，立即形成几十米高的潮浪和水花，一派"滔天浊浪排空来，翻江倒海山为摧"的壮丽景色。钱塘江潮涌每年只作为旅游景色吸引无数游客，对汹涌的江水，人们还没有开发和利用。 　

　　另外，格陵兰和苏格兰附近有一个海洋大瀑布。这个瀑布从北冰洋急流而来，由3000米高处直泻入大西洋，正是"飞流直下三千尺，疑是银河落九天"的壮丽景色。这个瀑布容积估计在15万立方千米以上。科学家正在开始探索如何开发利用。

　　到未来的21世纪，科学家会在瀑布下、潮涌旁，安装一台台发电机，利用汹涌澎湃的瀑布和海浪，使发电机的水轮飞快地运转，把巨大的水力能变成电能。据估计，世界上约有10亿千瓦的潮汐能，我国就占了2亿千瓦。因此，开发利用潮汐能并不是异想天开。前苏联已建造了一座发电能力为800千瓦的潮汐电站，运转一直很正常。还计划到2000年在白海的吴晋河口再建一个更大的潮汐电站，发电能力将达到100万千瓦。

　　海洋能 　

　　宽阔的海洋，占了地球大部分面积。未来的能源只依靠火力发电、水力发电，那么要不了多久，地球上的能源就会所剩无几了。因此，科学家对海洋的能源开发寄予了极大的期望。 　

　　海洋拥有5类能源：潮汐能、潮流能、海水热能、波流能和海流能。 　

　　潮汐能，已作了介绍，而且各国都已开始安装，投入运转。 　

　　现在，科学家重点开发波浪能和海水热能。 　

　　波浪能是海上波浪所具有的能量。这个能量有多大，可以凭空想象一下暴风雨中海上航船的遭遇，就可看出波浪能的大小。波浪高1米～2米，来回间隔6秒钟。它作用于1米宽海岸的能量，相当于30千瓦的电力。但波浪有大有小，暴风雨来临时，则风急浪高，无风时则风平浪静，这也是波浪能的缺点。科学家认识到了这个特殊情况，利用海洋宽广，无论何时何地都会有波浪，尽管小一点，也能发电，可以供浮标用的特点，开发它的能量。

　　我们知道，给为航船指路的浮标、灯塔提供照明，需要用电，而送电又非常困难。过去，是靠人划小船，爬上灯塔、浮标，用火把点燃油灯。后来，改为用蓄电池。尽管如此，困难还是不小。最近，科学家考虑，用波浪能量来供浮标、灯塔用电。 　

　　波浪能有大有小，发电设备如浮标一样漂浮在海面上，随着波浪的大小变化和上下颠簸，下面沉在海底的链带就拉动拉管中的活塞，使管中的空气轮机旋转起来，就地发电。发出的电流就储存在蓄电池中，供应浮标照明用。灯塔的发电设备安装在陆地岩石上，波浪上下也靠推动拉管中空气变化推动空气轮机发电。目前，已生产出发电能力为100瓦～300瓦的波力发电设备，计划开发1000瓦的波力发电设备。

　　如果波力发电机能发电40千瓦～50千瓦，那么海洋工作站、边防孤岛上就可以有电供应。

　　海水热能是海面上的海水被太阳晒热后，在真空泵中减压，使海水变为蒸汽，然后推动蒸汽轮机而发电。我们知道通常在平原，水沸腾温度为100℃，而在高原上，海拔高，气压低，水加热到70℃～80℃，就会沸腾，会蒸发。科学家就利用海面水温高，海底水温低的差别，发明了海水热能发电。　　

　　海水热能发电设备是1948年法国建造的。它把海面温度为30℃的海水引入汽化器内，又减压至0.04个大气压，此时海水沸腾，变成蒸汽，蒸汽推动低压涡轮机旋转，就发出了电。同时，蒸汽又被从海底420米处引上来。然后，人们把温度为8℃的海水冷却，回收为淡水。这样，这种设备每天可发电7000千瓦，并回收淡水14000吨。 　

　　现在，美国、以色列、智利等国也都在开发、研制这个项目。 　　

　　对潮流能和海流能，科学家还没有列入研究计划。相信在未来21世纪，随着科学的发展，海流能和潮流能也一定会为人类服务。

　　氢能 　

　　在本世纪早期，科学家就设想用氢作能源，并开始研究、试验，但因为它的成本高、产量低而难于发展。

　　氢作能源，同样可以燃烧、发电，而且产生的是水蒸气，不会污染大气环境。因此，80年代石油危机后，美国、日本等发达国家开始加快了试验步伐。 　

　　现在制氢的方法大致有高温电解、太阳能转换、微生物分解和光化学法。日本科学家正研究微生物和海藻，在阳光下的光合作用，生成副产品氢。美国在科罗拉多州戈顿实验室里，投资300万美元，研究直接利用阳光，通过研制的光热转换器来分解水。俄美两国科学家正在共同合作，探讨打断硫化氢的分子键，从而制得氢。

　　最近，提取氢的方法又有了新进展。用氢作燃料的车辆已开始在道路上试运行。这种"氢车"不带油箱，不带太阳能接收板，而在车内装有一排管道，管道中嵌入粉末状合金块，以吸附和携带氢。粉末合金块就叫"海绵铁"，它是构成制氢装置的核心部件。其氢化过程，可使水分解出氢，铁被氧化为氧化铁。然后又把氧化铁还原成铁，如此周而复始地进行下去。这种反应最佳温度为100℃～200℃，氢车上只要有100公斤的海绵铁作床基，就能产生足够的氢保证汽车的需要。 　

　　科学家预测到21世纪的20年代，不仅"氢车"会普遍生产，而且"氢电站"也会建成，用于发电。住户中有管道氢气，与煤气一样供居民日常使用。氢能是21世纪的重要资源。 　

　　其他清洁能源 　

　　除了上面介绍的核能、太阳能、风能、地热能、潮汐能、海洋能和氢能外，还有生物能、化学能等清洁能源，它们一样也前途远大。

　　生物能，目前世界各国都正在着手开发和利用，如沼气。沼气是用各种有机废物、人畜粪、秸杆、树叶、杂草、生活垃圾等，在一定温度、湿度、酸碱条件下，同时又隔绝空气，经过厌氧细菌的作用，发酵产生沼气。 　

　　沼气是一种清洁、方便、价格低廉的能源，可以广泛地应用于广阔的农村，既为农民解决生活中的燃料，又为农作物生产提供优质的有机肥。 　

　　随着科学技术的发展，到21世纪，还会开发出更多更新的能源，来满足人们的生活需求。

 

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