人类是一种智慧生物，智慧生物不可能不消耗能源。而减少消耗能源，在很多时候意味着生活水平的降低，意味着文明的退步。有没有什么办法，能够让大家既享受现代文明的好处，又不至于破坏环境呢？答案很简单，就是使用新能源。
未来世界的竞争，新能源开发是一个重要的领域；谁掌握的新能源技术越多，谁就越能获得竞争的优势和主动权。
万能之源——太阳能
太阳能一般指太阳光的辐射能量。在太阳内部进行的由“氢”聚变成“氦”的原子核反应，不停地释放出巨大的能量，并不断向宇宙空间辐射能量，这种能量就是太阳能。太阳内部的这种核聚变反应，可以维持几十亿至上百亿年的时间。太阳向宇宙空间发射的辐射功率为3.8×1023千瓦、其中二十亿分之一到达地球大气层。到达地球大气层的太阳能，30％被大气层反射，23％被大气层吸收，其余的到达地球表面，其功率为80万亿千瓦，也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于燃烧500万吨煤释放的热量。广义上的太阳能是地球上许多能量的来源，如风能、化学能、水的势能等。狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换。
人类对太阳能的利用有着悠久的历史。我国早在两千多年前的战国时期。就知道利用钢制四面镜聚焦太阳光点火以及利用太阳能来干燥农副产品。1615年，法国工程师所罗门·德·考克斯发明了世界上第一台太阳能驱动的发动机。
发展到现代，太阳能的利用已日益广泛，它包括太阳能的光热利用，太阳能的光电利用和太阳能的光化学利用等。太阳电池在为人造卫星提供能源方面也已经得到了广泛应用。太阳能资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。为人类创造了一种新的生活形态，使社会及人类进入一个节约能源减少污染的时代。
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你知道太阳能热水器的工作原理吗？
太阳能热水器是太阳能成果应用中的一大产业，它为人们提供环保、安全节能、卫生新型热水器产品。太阳能热水器主要靠自然吸收太阳光来加热热水器中真空管里的水，真空管里的水热后，会按照物理原理：热水比冷水轻，热水会浮到水箱里，然后水箱里冷热水混合。然后真空管内再加热，逐渐产生循环，时间长了，水箱里的水就会慢慢变热。
太阳能热水器主要由集热器（真空管）、保温水箱和连接管道三部分组成。集热器是系统的集热元件。它相当于电热水器中的电热管，和电热水器、燃气热水器不同的是太阳能集热器利用的是太阳辐射的热量，因此加热时间只能是在有太阳照射的白天。保温水箱是储存热水的容器。因为太阳能热水器加热的过程只能在白天进行，而人们一般在晚上使用热水，所以需通过保温水箱把白天加热的热水储存起来。
连接管道是将热水从集热器输送到保温水箱，将冷水从保温箱输送到集热器的通道，它使整套系统形成了闭合环路。热水管道必须做保温处理。管道必须要有很高的质量，保证有20年以上的使用寿命。
每平方米平板太阳能集热器平均每个正常日照日，可产生相当于2.5度电的热量，每年可节约标准煤200千克左右，可以减少700多千克的二氧化碳排放量。
绿色电力——太阳能光伏发电
太阳能光伏发电系统是利用太阳电池半导体材料的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统，有独立运行和并网运行两种方式。独立运行的光伏发电系统需要有蓄电池作为储能装置，主要用于无电网的边远地区和人口分散地区，整个系统造价很高。在有公共电网的地区，光伏发电系统与电网连接并网运行，省去蓄电池，不仅可以大幅度降低造价，而且具有更高的发电效率和更好的环保性能。
近几年，国际上光伏发电快速发展，世界上已经建成了10多座兆瓦级光伏发电系统，6个兆瓦级的联网光伏电站。相信在不远的将来，太阳能光伏发电将会占据世界能源消费的重要席位，不但要替代部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体。
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我国的太阳能光伏发电前景
我国的太阳能资源非常丰富，理论储量达每年17000亿吨标准煤。太阳能利用开发潜力前景广阔。我国太阳能光伏发电产业起步于20世纪70年代，90年代进入稳步发展时期。太阳能电池及组件产量逐年稳步增加。经过50多年的努力，我国的光伏发电迎来了快速发展的新阶段。在“光明工程”先导项目和“送电到乡”工程等国家项目及世界光伏市场的推动下，中国光伏发电产业迅猛发展。
到2007年底，全国光伏系统的累计装机容量达到了10万千瓦，太阳能电池生产能力达到290万千瓦，太阳能电池车产量达到1188兆瓦，超过日本和欧洲。
新时代“古老”能源——风能
在自然界中，风是一种可再生、无污染而且储量巨大的能源。随着全球气候变暖和能源危机，各国都在加紧对风力的开发和利用，尽量减少二氧化碳等温室气体的排放，保护我们赖以生存的地球。
风能是太阳辐射下空气流动所形成的。风能与其他能源相比，具有明显的优势，它蕴藏量大，是水能的10倍，分布广泛，永不枯竭，对交通不便、远离主干电网的岛屿及边远地区尤为重要。
风力发电是当代人利用风能最常见的形式。1977年，联邦德国在著名的风谷——石勒苏益格·荷尔斯泰因州的布隆坡特尔建造了一个世界上最大的发电风车。利用风力发电，以丹麦应用最早，而且使用较普遍。丹麦虽只有500多万人口，却是世界风能发电大国和发电风轮生产大国，世界十大风轮生产厂家有五家在丹麦，世界60％以上的风轮制造厂都在使用丹麦的技术，是名副其实的“风车大国”。
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中国第一个风力发电站
新疆是中国风力资源最丰富的地区之一，每年风蕴藏量为9127亿千瓦，仅次于内蒙古。新疆正在利用风力资源发电，风力发电将成为新疆未来重要的替代能源。新疆达板城风电厂是中国第一个大型风电厂，也是亚洲最大的风力发电站。目前安装有200台风车，年发电量为1800万瓦。
从乌鲁木齐市沿高速公路向东南行驶8千米就是著名的新疆达坂城百里风区。100多架银白色风机或成队列，或成方阵，在长约80千米，宽约20千米左右的戈壁滩上迎风而立，非常壮观。
达坂城风力发电站是1989年和1992年先后由丹麦政府、美国和荷兰投资扩建的发电站，1996年德国政府实施了技术加资金的扩建援助。1998年6月16日国产风机投产并网发电。
风能资源是一种洁净的环保能源，对保护生态、减少环境污染、改善电源结构，有着广泛的社会效益和经济效益，因此，它的开发和利用已被世界很多国家所重视。
来自地底深处的能源——地热能
地热能是由地壳抽取的天然热能，这种能量来自地球内部的熔岩，并以热力形式存在，是引致火山爆发及地震的能量。地球内部的温度高达7000℃，而在80至100公英里的深度处，温度会降至650～1200℃。透过地下水的流动和熔岩涌至离地面1～5千米的地壳，热力得以被转送至较接近地面的地方。高温的熔岩将附近的地下水加热，这些加热了的水最终会渗出地面。运用地热能最简单和成本最低的方法，就是直接取用这些热源。地热能是可再生资源。
现在许多国家为了提高地热利用率，而采用梯级开发和综合利用的办法，如热电联产联供，热电冷三联产，先供暖后养殖等。
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你知道“羊八井”吗？
寒冷高原上沸腾的温泉是西藏自治区的一大奇景，羊八井从此名闻天下。
西藏地处高原、温泉数量居全国之冠，羊八井除了普通的温泉外，还拥有全国温泉最高的水泉，总面积超过了7000平方米。
整个羊八井地热区分布了很多热水井，可供发电之用。这里拥有全国最大的地热发电站，于1997年造成的中国与联合国合作研究兴建的发电站。热水井的热气经管道输送、推动涡轮、为拉萨地区带来既便宜又环保的供电。
前景诱人的海洋能
海洋能指依附在海水中的可再生能源，海洋通过各种物理过程接收、储存和散发能量，这些能量以潮汐、波浪、温度差、盐度梯度、海流等形式存在于海洋之中。
一望无际的大海，不仅为人类提供航运、水源和丰富的矿藏，而且还蕴藏着巨大的能量，它将太阳能以及派生的风能等以热能、机械能等形式蓄在海水里，不像在陆地和空中那样容易散失。
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潮汐的军事利用
潮汐是由于日月引潮力的作用，使地球上的海水产生周期性的涨落现象。它不仅可发电、捕鱼、产盐、及发展航运，海洋生物养殖，而且对于很多军事行动有重要影响。历史上就有许多成功利用潮汐规律而取胜的战例。
1661年4月21日，郑成功率领两万五千将士从金门岛出发，到达澎湖列岛，进入台湾省攻打赤嵌城。郑成功的大军舍弃港阔水深、进出方便，但岸上有重兵把守的大港水道，而选择了鹿耳门水道。鹿耳门水道水浅礁多，航道不仅狭窄且有荷军凿沉的破船堵塞，所以荷军此处设防薄弱。郑成功率领军队乘着涨潮航道变宽且深时，攻其不备，顺流迅速通过虎耳门，在禾寮港登陆，直奔赤嵌城，一举登陆成功。
1959年，德国布置水雷，拦袭夜间进出英吉利海峡的英国航船。德军根据精确计算潮流变化的大小及方向，确定漂雷的深度、方位，用漂雷战术取得较大战果。
固体石油——油页岩
有一种石头叫油页岩，是由生物的残体混同泥沙变成的，它同石油一样，所以可以用来炼油。
据调查，全世界油页岩的储量要比煤、石油或天然气多得多。我国是世界上油页岩储量最丰富的国家之一。以吉林的农安与桦甸、广东的茂名和辽宁的抚顺为最多，广东茂名地区已探明的油页岩储量就有70多亿吨。
页岩油很像石油，除了液态的碳、氢物质外，还含有少量氧、氮和硫的化合物。页岩油经过进一步加工提炼，可以制得汽油、煤油、柴油等液体燃料，具有与石油相同的作用。
在油页岩炼油过程中还能得到许多副产品：硫酸铵可制作肥料；酚类和吡啶可生产合成纤维、塑料、染料、药物等化工原料：排出的气体，如同煤气一样，是气体燃料；留下的页岩灰渣，可用来制造水泥熟料、陶瓷纤维、陶粒等建筑用材。油页岩可谓“全身是宝”。
能源“水晶”——可燃冰
谈到能源，人们立即想到的是能燃烧的煤、石油或天然气，很少想到晶莹剔透的“冰”，而“可燃冰”就是一种可燃烧的“冰”。它是天然气水合物，外貌极似冰雪，点火即可燃烧。天然气水合物存在于海底或陆地冻土带内，是由天然气与水在高压低温条件下结晶形成的固态笼状化合物。纯净的天然气水合物呈白色，形似冰雪，可以像固体酒精一样直接被点燃，因此，又被称为“可燃冰”。1立方米的天然气水合物可以释放出164立方米的天然气。
迄今为止，在世界各地的海洋及大陆地层中，已探明的“可燃冰”储量已相当于全球传统化石能源（煤、石油、天然气、油页岩等）储量的两倍以上，其中海底可燃冰的储量够人类使用1000年。同等条件下，可燃冰燃烧产生的能量比煤、石油、天然气要多出数十倍，而且燃烧后不产生任何残渣和废气，避免了最让人们头疼的污染问题。如此数量巨大的能源是人类未来动力的希望，是21世纪具有良好前景的后续能源。
然而，天然气水合物在给人类带来新的能源前景的同时，对人类生存环境也提出了严峻的挑战。天然气水合物中的甲烷，其温室效应为二氧化碳的20倍，温室效应造成的异常气候和海面上升正威胁着人类的生存。
开采不当，后果绝对是灾难性的。另外，陆缘海边的可燃冰开采起来十分困难，一旦出了井喷事故，就会造成海啸、海底滑坡、海水毒化等灾害。所以，可燃冰的开发利用就像一柄“双刃剑”，需要小心对待。
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南海可燃冰
2007年6月5日，我国海域天然气水合物（俗称可燃冰）资源调查获得重大突破。国土资源部、中国地质调查局相关负责人宣布，6月1日，在我国南海北部成功钻获天然气水合物实物样品，并经初步预测，其远景资源量可达上百亿吨油当量。这不但为我国未来可替代能源提供了有力的资源保障，而且还可能影响到未来世界能源的利用格局。
南海可燃冰的发现标志着我国天然气水合物的调查研究水平一举步入世界先进行列。发现地南海神狐海域成为世界上第24个采到天然气水合物实物样品的地区，是第22个在海底采到天然气水合物实物样品的地区，是第12个通过钻探工程在海底采到水合物实物样品的地区。我国也因此成为继美国、日本、印度之后第4个通过国家级研发计划采到水合物实物样品的国家，是在南海海域首次获取天然气水合物实物样品的国家。
充满希望的新能源——生物能源
生物能源又称绿色能源，是指从生物质得到的能源。它是人类最早利用的能源，也一直是人类赖以生存的重要能源。古人钻木取火、伐薪烧炭，实际上就是在使用生物能源。
“万物生长靠太阳”，生物能源是从太阳能转化而来的，只要太阳不熄灭，生物能源就取之不尽。生物能源的转化过程是通过绿色植物的光合作用将二氧化碳和水合成生物质，生物能源的使用过程又生成二氧化碳和水，形成一个物质的循环，理论上二氧化碳的净排放为零。生物能源是一种可再生的清洁能源。利用高技术手段开发生物能源，已成为当今世界发达国家能源战略的重要部分。
21世纪是生物的世纪，是科学技术飞速发展的新世纪，而可持续发展是当前经济发展的趋势所在。面对化石能源的枯竭和环境的污染，生物能源的开发利用为经济的可持续发展带来了曙光。生物能源作为可再生、污染极小的能源，具有无可比拟的优越性，必将为21世纪的经济发展和环境保护注入强大的推动力。
当前，生物能源的主要形式有四种：沼气、生物制氢、生物柴油和燃料乙醇。
（1）生物能源——沼气
沼气是一种可燃气体，由于这种气体最早是在沼泽、池塘中发现的，所以人们称它“沼气”。我们通常所说的沼气，并不是天然产生的，而是人工制取的，所以它属于二次能源。沼气对于目前我国广大农村来说，是一种比较理想的家庭燃料。它可以用来煮饭、照明，既方便，又干净，还可节约大量柴草。
沼气多为就地制取、就地使用的能源，不需要远距离运输和传送，减轻了运输负担，也减轻了农民的经济负担。
沼气不仅是一种干净的能源，而且在工业生产上可作为化工原料使用。沼气的主要成分是甲烷，这种气体在高温下能分解成碳和氢，因此，沼气可用来制造氢气和炭黑，并能进一步制造乙炔、合成汽油、酒精、塑料、人造纤维和人造皮革等各种化工产品，用途日益广泛。
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沼气的发现与沼气发酵的发展
沼气是由意大利物理学家A.沃尔塔于1776年在沼泽地发现的。1916年，俄国人B.Ⅱ.奥梅良斯基分离出第一株甲烷菌，但不是纯种。1980年，中国首次分离甲烷八叠球菌成功。目前世界上已分离出的甲烷菌种近20株。
世界上第一个沼气发生器（又称自动净化器）是由法国L.穆拉于1860年将简易沉淀池改进而成的。1925年在德国、1926年在美国，分别建造了备有加热设施及集气装置的消化池，这是现代大、中型沼气发生装置的原型。第二次世界大战后，沼气发酵技术曾在西欧一些国家得到发展，但由于廉价的石油大量涌入市场而受到影响。后随着世界性能源危机的出现，沼气又重新引起人们重视。1955年新的沼气发酵工艺流程——高速率厌氧消化工艺产生。它突破了传统的工艺流程，使单位池容积产气量（即产气率）在中温下由每天1立方米容积产生0.7～1.5立方米沼气，提高到4～8立方米沼气，滞留时间由15天或更长的时间缩短到几天甚至几个小时。
20世纪20年代初期，罗国瑞在广东省潮梅地区建成第一个沼气池，随之成立了中华国瑞瓦斯总行，以推广沼气技术。目前中国农村户用沼气池的数量达1300万座。而高速率厌氧消化工艺生产性试验装置已在糖厂和酒厂正常运行。
（2）绿色能源——生物柴油
生物柴油是生物质能的一种，是清洁的可再生能源。它以大豆和油菜籽等油料作物、油棕和黄连木等油料林木果实、工程微藻等油料水生植物以及动物油脂、废餐饮油等为原料制成的液体燃料。
生物柴油是一种优质清洁柴油，可从各种生物质提炼，因此可以说是取之不尽，用之不竭的能源，在资源日益枯竭的今天，有望取代石油成为替代燃料。生物柴油是典型“绿色能源”，大力发展生物柴油对经济可持续发展，推进能源替代，减轻环境压力，控制城市大气污染具有重要的战略意义。
（3）巴西打造生物能源大国——生物燃料
现今全世界都在进行生物能源的开发，但是最成功的例子就是巴西。巴西可再生能源占全国能源的比例高达44.7％，而全球平均仅为13.3％。巴西的可再生能源主要是乙醇和水力发电，其中乙醇的比重日益提高。
巴西利用甘蔗发酵生产酒精，因为甘蔗的含糖量高，所以酒精的产量也很高。巴西的法律规定，汽车的燃料中必须加入10％～25％的酒精作为燃料。而且在上个世纪，巴西就发明了乙醇汽车，是以纯酒精作为燃烧动力，这样不仅使他们国家的石油进口量减少，而且环境也得到很大的改善。不仅如此，酒精的大面积生产带给巴西的经济效益也是巨大的。巴西成功的例子是世界上发展生物能源学习的模范。
（4）世纪的理想能源——氢能
氢气是高效、清洁、可再生的能源，在全球能源系统的可持续发展中将起到显著作用，并将对全球生态环境产生巨大的影响。采用氢能源是当前世界公认的可代替石油能源的主要出路之一。氢本身是可再生的，在燃烧时只生成水，不产生任何污染物，甚至也不产生二氧化碳，可以实现真正的“零排放”。此外，氢与其他含能物质相比，还具有一系列突出的优点。首先是氢的能量密度高，是普通汽油的2.68倍：用于贮电时，其技术经济性能目前已有可能超过其他各类贮电技术；将氢转换为动力，热效率比常规化石燃料高30％～60％。如作为燃料电池的燃料，效率可高出1倍，氢适于管道运输，可以和天然气输送系统共用。在各种能源中，氢的输送成本最低，损失最小，优于输电：氢与燃料电池相结合可提供一种高效、清洁、无传动部件、无噪声的发电技术。小型的低温固体离子交换膜燃料电池可用在汽车和火车机车上：氢也能直接作为发动机的燃料，因此国际上一些著名的汽车公司已经开始大力开发电动汽车产品。
早在1965年，外国的科学家们就已设计出了能在马路上行驶的氢能汽车。中国也在1980年成功地造出了第一辆氢能汽车。氢能汽车行车路远，使用的寿命长，最大的优点是不污染环境。近年来，国际上以氢为燃料的“燃料电池发动机”技术取得重大突破，而“燃料电池汽车”已成为推动“氢经济”的发动机。因此氢能汽车具有广阔的应用前景。
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氢能汽车真的环保吗？
一般人认为，以氢燃料为动力的汽车只会产生水，事实也的确是这样，那为什么说氢燃料汽车并不环保呢？环球能源网认为，必须从其生产原料上来分析，由于技术水平并不先进，以及考虑到成本等的问题，世界上很多国家的氢燃料的生产并不是以水为原料，而是以天然气作为生产原料，先前讲到了，如果要电解水取得氢气，那需要很大的能量消耗，而且要生产出能量值与普通汽油燃料相当的氢燃料，我们就需要大量的水资源，水同样也是我们这个星球稀缺的资源，因为我们这里讲到的水是淡水，而不是海水。而天然气的贮存方式相对成熟得多，而且我们可以用并不算多的天然气生产出能量值与普通汽油燃料相当的氢燃料。因此，作为氢燃料生产商来说，为了降低生产成本，他们宁愿选择天然气。问题就出在这里，天然气也属于化石能源的范畴，那么使用它就必定会产生大量的二氧化碳，从这个层面上来讲，我们的氢能汽车并不环保。
除了从节能和环保的角度来分析氢能汽车的未来，还应该从经济层面来审视一下其发展现状。如今我们很多的加油站都是以提供化石燃料为主，而没有单独提供氢能燃料的场所，如果我们要利用起加油站，那么就必须修建大量的输送管道，而且这样做的前提是，氢能汽车的数量一定要达到一个合适的规模，数量过少的话，那修建输送管道的成本就显得有点高了。而如今，我们只能从一些新能源展会上才能看到氢燃料电池汽车的身影，大街上主要行驶的还是普通汽油驱动的汽车，即便是在巴西这样的新能源汽车大国，其80％以上的汽车使用的也是乙醇，而非氢燃料电池。因此在可以预见的将来，我们还很难将氢燃料电池汽车推广出去，至少在工艺上还不过关。
魔鬼与天使——核能
核能是人类历史上的一项伟大发明。在1945年之前，人类在能源利用领域只涉及物理变化和化学变化。二战时，原子弹诞生了。人类开始将核能运用于军事、能源、工业、航天等领域。
核能是人类最具希望的未来能源。目前人们开发核能的途径有两条：一是重元素的裂变，如铀的裂变；二是轻元素的聚变，如氘、氚、锂等。重元素的裂变技术，已得到实际性的应用；而轻元素聚变技术，也正在积极研制之中。
不论是重元素铀，还是轻元素氘、氚，在海洋中都有相当巨大的储藏量。以目前世界能源消费的水平来计算，地球上能够用于核聚变的氘和氚的数量，可供人类使用上千亿年。因此，有关能源专家认为，如果解决了核聚变技术，那么人类将能从根本上解决能源问题。
核能发电是利用核反应堆中核裂变所释放出的热能进行发电的方式，它与火力发电极其相似，其奥妙主要在于核反应堆。与火电厂相比，核电站是非常清洁的，不排放有害物质也不会造成“温室效应”，因此能大大改善环境质量，保护人类赖以生存的生态环境。
但是，在核工业生产和科研过程中，会产生一些不同程度的放射性物质，这些物质的含量虽然很低，危害却很大，如果在事故中释放到外界环境，会对生态及民众造成伤害，必须慎重处理。几乎所有的国家，包括技术和管理最先进的国家，都不能保证核电站的绝对安全，前苏联的切尔诺贝利事故和美国的三里岛事故影响都非常大，日本也出现过核泄漏事故。核电站还是战争或恐怖主义袭击的主要目标，遭到袭击后可能会产生严重的后果，所以目前发达国家都在缓建核电站。
我国最早的核电站是坐落于海盐县秦山双龙岗的秦山核电站，它面临杭州湾，背靠秦山。秦山核电站附近不仅风景如画、水源充沛、交通便利，还靠近华东电网枢纽，是建设核电站的理想之地。它是我国第一座自己研究、设计和建造的核电站，1984年破土动工，1991年12月15日并网发电，设计寿命30年。厂区主要包括七个部分：核心部分、废物处理、供排水、动力供应、检修、仓库、厂前区等。秦山核电站设计广泛采用了国外现行压水堆核电站较成熟的技术，并进行了相当规模的科研和试验工作，始终把安全放在首位。为防止放射性物质外泄，设置了三道屏障，第一道结合金管把燃料蕊块密封组成燃料元件棒；第二道为高强度压力容器和封闭的回路系统；第三道屏障则为密封的安全壳，防止放射性物质外泄。此外，还有安全保护系统、安全壳空气净化和冷却系统、应急柴油发现机组等，使反应堆发生事故时，能自动停闭和自动冷却堆蕊。秦山核电站的建成结束了中国大陆无核电的历史，机组运营状态一直处于良好状态，是我国自力更生和平利用核能的典范。经过二、三期工程的建设，秦山核电站已经成为总装机容量300万千瓦的中国核电基地。
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