當(dāng)前世界能源是以化石燃燒為主,消耗核能和水力能的比例,就是在發(fā)達(dá)國(guó)家也不高,大多數(shù)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家早已對(duì)水電資源進(jìn)行了充分地利用,估計(jì)今后一段時(shí)期內(nèi)水電增長(zhǎng)不會(huì)太快.而核能資源的利用將迅速增長(zhǎng),目前已探明天然可利用的能源相當(dāng)于18500~25600億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,具有廣闊的前景[1]。新能源和可再生能源不僅取之不盡，而且對(duì)環(huán)境影響相對(duì)較小，在資源貧乏的今天，開發(fā)新能源和可再生能源具有巨大的意義。新能源和可再生能源主要包括以下幾種：
1. 太陽能
太陽能輻射是地球獲得的最根本也是唯一極端豐富的既無污染又可再生的天然能源[2]。
1.1 熱能利用是當(dāng)前太陽能利用工作中的重要方面，其關(guān)鍵設(shè)備是集熱氣，長(zhǎng)劍的太陽能用于干燥和太陽能采暖。太陽房是太陽轉(zhuǎn)換為溫?zé)崮芗右岳玫囊环N建筑，其能量轉(zhuǎn)換效率高，同時(shí)還具有清潔不污染環(huán)境的優(yōu)點(diǎn)，太陽房可以通過.集熱氣、管道、風(fēng)機(jī)、水等設(shè)備來收集、儲(chǔ)存和輸出太陽能，達(dá)到建筑物室溫的要求。
1.2 太陽能電池也是利用光電效應(yīng)將太陽能直接轉(zhuǎn)換為電能的裝置，光電電池已成為計(jì)算機(jī)、手表、衛(wèi)星常用動(dòng)力源，太陽能還可以在太陽能熱電站被轉(zhuǎn)化為電能，太陽能集熱氣加上其他可再生能源技術(shù)，可將太陽光轉(zhuǎn)換為電力，大型槽將太陽能反射到充油管中以產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)透平的蒸汽，可將22％的太陽光轉(zhuǎn)換為電能。
1.3 未來的太陽熱能發(fā)電預(yù)計(jì)成本更便宜，拋物面盤可能跟蹤太陽，并將太陽聚焦于小型熱機(jī)的某點(diǎn)，或者可將能量傳輸?shù)街醒胪钙健?1世紀(jì)中葉，大面積干燥和半干燥的農(nóng)村地區(qū)可用來發(fā)電，并可將太陽能電力送到缺電地區(qū)。
1.4 太陽能的另一利用形式是風(fēng)力發(fā)電，這是利用地球大氣溫差獲得能量，這種風(fēng)力發(fā)電成本低廉。
2．地?zé)崮?/P>
地?zé)崮苁莵碜缘叵碌臒崮堋?/P>
1972年有人估計(jì)在地球表面3千米以內(nèi)，可利用地?zé)崮芗s為8.4*1020（接近世界煤儲(chǔ)量的含熱量）。按10％的的轉(zhuǎn)換率計(jì)，相當(dāng)于50年內(nèi)5800萬千瓦的發(fā)電量[3]
地?zé)醽碓从诟烧羝�、濕蒸汽和熱水三種形式，其中干蒸汽最好，溫度在150oC以上，屬于高溫地?zé)崽铮芍苯佑脕戆l(fā)電。地?zé)岚l(fā)電的基本原理與一般蒸汽發(fā)電大體相同，它是利用地下蒸汽通過汽輪機(jī)——發(fā)電機(jī)組發(fā)電的，作為熱源的巖漿侵入地殼某處并加熱不透水的的晶型巖層使其上的地下水升溫到270oC左右。但由于頂巖封蓋壓力很大，所以水蒸氣人處于液體狀態(tài)，需要打井才能噴出地面。
地?zé)岚l(fā)電潛力很大，以美國(guó)為例，2000年美國(guó)的的熱發(fā)電達(dá)4億千瓦，占全國(guó)總發(fā)電量的21％左右，相當(dāng)于節(jié)省46億桶石油，約占計(jì)劃進(jìn)口量的50％，地?zé)釋?duì)一個(gè)國(guó)家非常重要。
濕蒸汽儲(chǔ)量可能比干蒸汽多20倍，溫度在90～150oC之間屬于中溫地?zé)崽�，用前必須脫水，所以技術(shù)上比較困難，不過可副產(chǎn)脫鹽水，是一個(gè)數(shù)量很大的淡水來源。
熱水儲(chǔ)量最大，溫度一般在90oC以下，屬于低溫地?zé)崽�，只能直接用于取暖或供熱，不能用來發(fā)電,但直接利用比比發(fā)電具有更廣闊的應(yīng)用前景,因?yàn)橘Y源更為豐富,分布廣泛,技術(shù)要求相對(duì)較低,因而易于推廣應(yīng)用。采暖供熱已成為世界地?zé)嶂苯永玫闹鲗?dǎo)領(lǐng)域。其設(shè)備功能占總功率的45%（含熱泵）；其次為地?zé)釡厥液宛B(yǎng)殖，占25%；洗浴和醫(yī)療占19%；工業(yè)應(yīng)用占10%。地?zé)崂眉夹g(shù)的進(jìn)步是促進(jìn)其規(guī)模擴(kuò)大的直接原因，隨著地?zé)峥碧�、井下工程、井口工程和供熱技術(shù)及設(shè)備的改進(jìn)和完善，大大推動(dòng)了地?zé)岵膳陌l(fā)展[4]。
3．核能
目前核能利用是通過核裂變反應(yīng)進(jìn)行發(fā)電的。核裂變對(duì)環(huán)境具有一定的潛在污染威脅，從減少環(huán)境的角度出發(fā)，現(xiàn)在還在進(jìn)行研究的核聚變將是理想能源。
3.1 核聚變能[5]
核聚變是利用兩個(gè)輕原子核結(jié)合一個(gè)較重的原子核釋放出巨大的能量,如太陽能的形成就是利用這種核聚變反應(yīng),其優(yōu)點(diǎn)是不產(chǎn)生裂變碎片,所以其放射性影響沒有核裂變那么嚴(yán)重,在安全方面,由于聚變反應(yīng)堆沒有列編反應(yīng)堆那種工作狀況突變的事故,也不存在核武器材料鉟被轉(zhuǎn)移的問題,因而是理想的反應(yīng)堆,其熱效率可達(dá)50%~60%,它的熱污染問題較其它任何發(fā)電方法都少。
目前研究利用氦（2He4）、鋰（3Li6）和氫的同位素氘（1D2）、及氚（1T3）而產(chǎn)生的幾種不同的聚變反應(yīng)其中氘—氚反應(yīng)和氘—氘反應(yīng)較為理想，氘在天然水中含量極為豐富，而且提取又經(jīng)濟(jì)，每1立方米海水中的氘具有的潛能可以釋放8x109KJ的能量，相當(dāng)于大約270t煤或1360桶石油的燃燒能量，而全球海洋中的氘的總能量供應(yīng)，可能相當(dāng)于全世界原始化石燃料總能量供應(yīng)的5000萬倍。
3.2 快中子增殖反應(yīng)堆[6]
常用核裂變反應(yīng)堆所用的92U235的儲(chǔ)量十分有限，它僅占天然鈾的0.711％而U238卻占99.283％。增殖堆的目的就在于利用極為豐富的同位素U238進(jìn)行裂變反應(yīng)，而使可利用的鈾數(shù)量增加約140倍，從而核燃料的供應(yīng)可維持二萬多年。
4．生物質(zhì)能與沼氣
4.1 生物質(zhì)能 生物體直接或間接吸收太陽能并不斷進(jìn)行轉(zhuǎn)化，成為維持生命活動(dòng)的能源，就是生物質(zhì)能[7]
植物的葉綠體在陽光的作用下，把水、CO2、無機(jī)鹽分等轉(zhuǎn)變?yōu)楹?jiǎn)單的小分子物質(zhì)，再合成糖類、蛋白質(zhì)、脂肪等較復(fù)雜的大分子，以ATP的形式把能量?jī)?chǔ)存起來。全世界每年儲(chǔ)存的能量，如按人平均，相當(dāng)于目前世界上各種商品能源人均總耗量的十倍多，如折合成標(biāo)準(zhǔn)煤約為20～30噸。
通常作為能源耗掉的生物質(zhì)能，包括薪柴、木炭、農(nóng)副產(chǎn)品的下腳料或廢棄物（如谷殼、甘蔗渣、秸稈）、能源樹、雜草、人畜糞便，以及上述物質(zhì)經(jīng)過一定的工藝過程而制成的醇類、沼氣等。
能源樹是一種能分泌出可直接燃燒的乳狀液體的樹種，發(fā)展和培養(yǎng)高產(chǎn)能源樹種，對(duì)解決石油的代用能源問題具有重要的意義，而且由于這種樹汁不含硫，所以沒有SO2的污染問題。
4.2 沼氣
沼氣是利用城市垃圾、污水、污泥、人畜糞便、莊稼秸稈、雜草等廢棄物經(jīng)好氧分解和厭氧分解兩個(gè)階段而得到的混合氣體[8]
沼氣的熱值視其中甲烷的含量而定，一般為2～2.6*107J/m3。1立方米的沼氣楊當(dāng)于1.2千克的煤或0.7千克的汽油，即相當(dāng)于60W電燈使用7小時(shí)所需的電量。沼氣燃燒后產(chǎn)物為CO2和水故為一種清潔能源[12]
5．風(fēng)能
風(fēng)作為一種自然能源是一種無污染而又廉價(jià)地能源,是取之不盡，用之不竭的能源。 前一時(shí)期美國(guó)人曾重新估計(jì)了世界在80米高空的風(fēng)能資源，總計(jì)約為700億千瓦。由于風(fēng)電的運(yùn)轉(zhuǎn)是3000h所以四十億千瓦的風(fēng)電只能折成20億千瓦的火電，如果開發(fā)其中的1/2，亦即相當(dāng)于1000座標(biāo)準(zhǔn)核電站。
在世界范圍內(nèi)，風(fēng)電技術(shù)已相當(dāng)成熟。已出現(xiàn)有單機(jī)為5MW的大風(fēng)機(jī)，并正在向10MW進(jìn)軍！風(fēng)電成本已具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，在國(guó)外，風(fēng)電成本已下降到和煤電成本相當(dāng)，甚而比煤電還要低廉一些，并仍在不斷下降中[9]。最近7年來，風(fēng)力發(fā)電機(jī)械的年均增長(zhǎng)率達(dá)25%。據(jù)預(yù)計(jì)，到2010年全球風(fēng)機(jī)裝機(jī)總功率將達(dá)到1.975億千瓦；2011-2014年，機(jī)裝機(jī)總功率年增速將緩減至20%，2014年底，風(fēng)電總裝機(jī)功率將達(dá)到4.538億千瓦；隨后，風(fēng)機(jī)裝機(jī)容量的奶奶增長(zhǎng)率將減至15%，到2019年將降至10%；到2020年底，全球風(fēng)機(jī)裝機(jī)功率累計(jì)將達(dá)到12億千瓦[10]
6．潮汐能
潮汐能是由于海岸潮汐的振蕩流動(dòng)產(chǎn)生的。包括水平面的上升與下降的垂直運(yùn)動(dòng)和漲潮與退潮的潮汐浪的水平運(yùn)動(dòng)。潮汐運(yùn)動(dòng)依賴于很多因素，其中以月球的引潮力最為顯著，故而形成周期性漲落，這種能量是永遠(yuǎn)不會(huì)枯竭的。例如，形成潮汐最大的海灣、海峽、河口地區(qū)等流水的動(dòng)力均可以開發(fā)利用，用以發(fā)電。
潮汐產(chǎn)生的能量較其他能量來說是無足輕重的，有人估計(jì)過世界潮汐力資源總量不到水力資源的1％。世界上的一座大型潮汐發(fā)電站建于法國(guó)拉朗斯，其發(fā)電能力為24*104KJ。但隨著能源需求的增加，潮汐能的利用必將越來越廣泛，將成為能源中的補(bǔ)充力量[11]
7．氫能
氫能又叫氫燃料,就是大家熟知的氫氣,它是一種清潔能源。
利用氫能源的主要方式，主要是燃料電池。直到20世紀(jì)，燃料電池才受到關(guān)注，用于宇宙飛船和潛艇等。到上世紀(jì)末和本世紀(jì)初，以燃料電池為動(dòng)力，似乎成了人類擺脫石油依賴的希望[12]。
燃料電池還可用于發(fā)電廠，應(yīng)用于發(fā)電廠的燃料電池共有四種。世界上采用磷酸型燃料電池的發(fā)電設(shè)備已有60臺(tái)，總輸出功率達(dá)4.1億千瓦。
氫的以下特點(diǎn)使它當(dāng)之無愧的成為人類未來的能源[13]
氫的資源豐富。水是地球上無處不在的“氫礦”，而水是地球的主要資源，地球表面的70%以上被水覆蓋，即使是在大陸，也有豐富的地表和地下水。
氫的來源多樣性�？梢酝ㄟ^各種一次能源；也可以是可再生能源或者是二次能源來開采“氫礦”。地球各處都有可再生能源，而不像化石燃料有很強(qiáng)的地域不均勻性。
氫是最環(huán)保的能源。利用低溫燃料電池，由電化學(xué)反應(yīng)將氫轉(zhuǎn)化為電能和水，不排放CO2和NOX，沒有任何污染。使用氫燃料內(nèi)燃機(jī)，也是顯著減少污染的有效方法。
氫氣具有可儲(chǔ)存性。這是氫能和電、熱最大的不同。這樣，在電力過剩的地方和時(shí)間，可以用氫的形式將電和熱儲(chǔ)存起來。這也使氫在可再生能源的應(yīng)用中起到其他能源載體所起不到的作用。
氫的可再生性。氫由化學(xué)反應(yīng)發(fā)出電能（或熱）并生成水，而水又可由電轉(zhuǎn)化為氫和氧，如此循環(huán)。
氫是“和平”能源。因?yàn)樗瓤稍偕謥碓磸V泛，每個(gè)國(guó)家都有豐富的“氫礦”。不必像化石能源那樣常常引起激烈戰(zhàn)爭(zhēng)。
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