新能源又称非常规能源，是指传统能源之外的各种能源形式。未来城市新能源主要是指太阳能、风能、地热能、生物质能、海洋能和核能等。
新能源的各种形式都是直接或者间接地来自于太阳或地球内部所产生的热能，包括了太阳能、风能等，还包括可再生能源衍生出来的生物燃料和氢所产生的能量。据估算，每年辐射到地球上的太阳能为17.8亿千瓦，其中可开发利用500亿～1000亿度。但因其分布很分散，目前能利用的甚微。地热能资源指陆地下5000米深度内的岩石和水体的总含热量。其中全球陆地部分3000米深度内、150℃以上的高温地热能资源为140万吨标准煤，目前一些国家已着手商业开发利用。世界风能的潜力约3500亿千瓦，因风力断续分散，难以经济地利用，今后输能储能技术如有重大改进，风力利用将会增加。海洋能包括潮汐能、波浪能、海水温差能等，理论储量十分可观。随着技术的进步和可持续发展观念的树立，过去一直被视作垃圾的城市工业垃圾和生活有机废弃物被重新认识，作为一种能源资源化利用的物质而受到深入的研究和开发利用，因此，废弃物的资源化利用也可看做是新能源技术的一种形式。
相对于传统能源，新能源普遍具有污染少、储量大的特点，对于解决当今世界日益严重的环境污染问题和资源（特别是化石能源）枯竭问题以及人类未来的发展具有重要意义。
1.新能源的发展现状和趋势
目前新能源在一次能源中的比例总体上偏低，一方面是与不同国家的重视程度与政策有关，另一方面与新能源技术的成本偏高有关，尤其是技术含量较高的太阳能、生物质能、风能等。据预测研究，在未来30年能源发电的成本将大幅度下降，从而增加它的竞争力。可再生能源利用的成本与多种因素有关，因而成本预测的结果具有一定的不确定性。但这些预测结果表明了可再生能源利用技术成本将呈不断下降的趋势。部分可再生能源利用技术已经取得了长足的发展，并在世界各地形成了一定的规模。目前，生物质能、太阳能、风能以及水力发电、地热能等的利用技术已经得到了应用。
世界可再生能源发展的现状
从20世纪70年代开始，尤其是近年来，新能源利用技术已经取得了长足的发展，并在世界各地形成了一定的规模，逐渐成为常规能源的一种替代能源，世界上许多国家或地区将可再生能源作为其能源发展战略的重要组成部分。目前，生物质能、太阳能、风能以及水力发电、地热能等的利用技术已经得到了应用。国际能源机构（IEA）对2000～2030年国际电力的需求进行了研究，研究表明，来自新能源的发电总量年平均增长速度将最快。IEA的研究认为，在未来30年内非水利的新能源发电将比其他任何燃料的发电都要增长得快，年增长速度近6%，在2000～2030年间其总发电量将增加5倍，到2030年，它将提供世界总电力的4.4%，其中生物质能将占其中的80%。2002年全世界消费的可再生能源近30亿吨标准煤，约相当于全球一次能源消费总量的1/3，其中传统可再生能源约占85%，新的可再生能源约占15%。在新的可再生能源中，风力发电是发展最快的。在过去的6年里，风电的年平均增长率达到了22%，2004年新增装机797.6万千瓦，全球累计风电装机达到4731.7万千瓦。欧洲是世界风电发展最快的地区，2004年全球新增风电装机的72.4%在欧洲，15.9%在亚洲，6.4%在北美。2003年，欧洲风力发电量达到600亿千瓦时（相当于欧盟15国2.4%的电力），满足1400万户家庭的电力需求。太阳能发电也发展很快。2004年，全球光伏电池的生产首次超过了100万千瓦，比2003年增长了60%。太阳能热水器是完全商业化了的可再生能源技术，我国是世界上最大的太阳能热水器生产国者和消费国。国际能源机构（IEA）的一项研究提供的2001年统计数据表明，太阳能集热器的全球总计安装面积为1亿平方米，排在前位的国家是中国（3200万平方米）、美国（2340万平方米）、日本（1210万平方米）和欧洲（1120万平方米）。无论是光伏发电还是太阳能热水器产业，未来的主流趋势是发展太阳能一体化建筑技术。
生物质资源是多样化的，在全世界应用广泛。2002年底全球生物质能源发电装机超过5000万千瓦，生物液体燃料超过2000万吨。德国在利用厌氧发酵（沼气工程）处理废弃物发电技术方面走在了世界的前列，目前已建成1900个沼气工程，2004年沼气发电装机27万千瓦。与此同时，地热能和海洋能的开发利用也都取得新的进展，为进一步发展奠定了基础。
世界可再生能源发展的趋势
纵观世界可再生能源发展，有以下几大趋势：
（1）技术水平不断提高，成本持续下降。以风力发电为例，自20世纪80年代初以来，风力发电的单机容量从10千瓦，上升到几千千瓦。2003年世界安装的风机平均单机容量已经达到1300千瓦，风电成本从80年代初的每千瓦时20美分，下降到目前的每千瓦时5美分，其中自20世纪90年代以来，成本就下降了50%。据预测，2000至2010年风电成本还可以下降30%。届时，风电成本基本上可以和常规能源发电相当。
（2）发展速度加快，市场份额增加。进入20世纪90年代，以欧盟为代表的地区集团，大力开发利用可再生能源，取得了积极的成果，连续十多年来，可再生能源的年增长速度在15%以上。近年来，以德国、西班牙等国为代表，一些国家通过立法等方式，进一步加快了可再生能源的发展步伐，1999年以来年均增长速度达到30%以上。发展较快的西班牙，2002年风力发电占到全国电力供应量的4.5%，德国在过去的11年间，风力发电增长了21倍，2003年占全国发电量的4%；瑞典和奥地利的生物质能源在其能源消费结构中的比例高达15%以上；巴西生物液体燃料替代了50%的石油进口。
（3）可再生能源已成为各国实施可持续发展的重要选择。可再生能源，由于其清洁、无污染、可再生，符合可持续发展的要求而受到发达国家的青睐。世界各发达国家都制定并实施了一系列宏大的计划和工程。欧盟是世界可再生能源发展最快的地区，也是受益最多的地区。北欧部分国家甚至提出了利用风力发电和生物质发电逐步替代核电的战略目标。
（4）可再生能源是一种朝阳产业，孕育着巨大的潜在经济利益。当今世界上，新能源作为新兴产业在国民经济中的作用和影响已越来越大。据欧洲风能协会统计，2002年全世界风电市场产值在70亿欧元，开发出的电力可以满足4000万人的需求；预计2020年全世界风机规模将达到12亿千瓦，年营业额在670亿欧元。光伏发电市场发展前景也很广阔，据欧盟估计，全球光伏市场到2020年将增加到7000万千瓦，光伏发电将解决非洲30％、经合组织（OECD）国家10％的电力需求。澳大利亚在新世纪能源规划中，提出2010年前建立年销售额40亿美元的可再生能源市场；美国进一步加强了光伏发电技术开发与制造，估计到2020年美国将占领全球太阳光伏电池的一半。另外，全世界生物质能源的商业化利用将达到1亿吨油当量，并形成千万吨级规模的生物液体燃料的生产能力。根据欧洲太阳能协会的预测，到2020年，全球可能拥有14多亿平方米的宏大市场。欧盟计划到2015年安装大约1.9亿平方米的太阳能热水器，相当于提供3700万千瓦和930亿千瓦时的电力和电量。
可再生能源不仅拥有良好的经济前景，而且，随其产业化的发展，将提供越来越多的就业机会。美国学者认为，投资于能源效率和太阳能等技术所创造的就业机会大约是石油、天然气的2倍。在欧洲已经形成了相当数量的可再生能源方面的就业人口。据欧盟的估计，当2010年欧洲风力发电达到约4000万千瓦、光伏发电300万千瓦、生物质能发电1000万千瓦和太阳能集热器1亿平方米时，总计可提供约150万个就业机会，而且这还不包括每年可能有170亿欧元商业出口所创造的、额外的潜在35万个就业机会。由此可见，可再生能源产业对经济发展的潜在影响和作用是巨大的。
2.万古长青的太阳能
太阳能一般指太阳光的辐射能量，它是地球上许多能量的来源，如风能、化学能、水的势能等是由太阳能导致或转化而成。太阳能的利用在城市生活中扮演着重要的角色。从手机到建筑屋顶，从汽车到家用电器，从太阳能照明到太阳能发电，似乎一切装备都开始在寻求使用太阳能电池板来提供能量的可能性。而太阳能的利用方法主要还是以下两种：一、通过光电转换把太阳光中包含的能量转化为电能；二、利用太阳光的热量加热水，并利用热水发电等。
我国刚刚通航的青海省玉树巴塘机场照明全部采用了太阳能路灯且采用了较为先进的太阳能路灯控制器技术，为我国下一步大面积使用太阳能照明奠定了基础。
御夫座领袖号
甘肃某公司研发了一套“太阳能与建筑一体化热水供应系统”，并在其开发的项目的建设中进行应用和推广，实行太阳能采热系统与建筑的同步设计、同步施工。该系统在解决太阳能采热与建筑一体化上取得重大突破，实现太阳能与建筑的完美结合，实现了节能环保与实用美观的双效统一，在未来的城市建设中有着重要的应用前景。
日本近日研制出全球首个以太阳能为动力的大型货船“御夫座领袖号”（AurigaLeader）。尽管“御夫座领袖号”太阳能货船还不是完全以太阳能为动力的货船，但是它的环保意义十分重大，人们终于将太阳能这种清洁能源应用到货船运输领域。环保专家表示，如果世界各国能大量使用太阳能货船运送物资，那么每年的温室气体排放量能减少大约1.4%~1.5%。随着技术的逐渐成熟，可以预见，在不久的将来，完全以太阳能为动力的货船将走进我们的生活。
此外，还有法国大学生设计出的世界上第一个太阳能动力飞艇，配备太阳能电池的手机，以及人们很熟悉的太阳能热水器，可以说太阳能已经走进了人们生活的方方面面。随着科技的发展，在未来的城市生活中，太阳能的利用必将为缓解城市能源危机和环境危机发挥重要作用。
3.新时代的“古老”能源——风能
风能是空气在太阳辐射下流动所形成的。风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。其蕴量巨大，全球的风能约为2.74×109兆瓦，其中可利用的风能为2×107兆瓦，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。中国风能储量很大、分布面广，仅陆地上的风能储量就有约2.53亿千瓦。
风力发电，是当代人利用风能最常见的形式，自19世纪末丹麦研制成风力发电机以来，人们认识到石油等能源会枯竭，才重视风能的发展，利用风来做其他的事情。
风力车“绿鸟”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。该风车高150米，每个桨叶长40米，重18吨，用玻璃钢制成。到1994年，全世界的风力发电机装机容量已达到300万千瓦左右，每年发电约50亿千瓦时。
2009年，英国工程师理查德·杰金斯驾驶风力车“绿鸟”以每小时202.9千米的速度打破了1999年3月20日由美国人鲍勃·舒马赫驾驶“铁鸭”创造的每小时187.8千米的风力车速度纪录。据悉，杰金斯耗费10年时光和心血打造出来的“绿鸟”风力车是一种较为先进的交通工具，采用了飞机和F1赛车的技术。专家说：“我们正走进这样一个时代，化石燃料走向尽头，可再生能源陆续登场。任何东西都不能像‘绿鸟’一样成为这个历史分水岭的标志。未来汽车并不使用化石燃料作为动力，而是使用类似风能这样的可再生能源，在今后20年，风能将是一种主要新能源，驾驶风力汽车也将不再是一个难以实现的梦想。”
2009年，北京官厅风电场一期工程最后10台风机正式并网发电。这标志着北京地区风能开发利用实现零的突破，北京没有直接使用风电的历史结束了。“官厅风电场平均每天可向电网输送绿色电力30万度，每年提供约1亿度的绿色电力，可以满足10万户家庭生活用电需求。”北京市发改委相关负责人表示。根据测算，官厅风电场启用后，北京市使用这种绿色电力，相当于全年减排二氧化碳10万吨、二氧化硫782吨、一氧化碳11吨、氮氧化物444吨，同时节约煤炭5万吨。
随着全球经济的发展，风能市场也迅速发展起来。自2004年以来，全球风力发电能力翻了一番，2006年至2007年间，全球风能发电装机容量扩大27%。2007年已有9万兆瓦，这一数字到2010年将是16万兆瓦。预计未来20~25年内，世界风能市场每年将递增25%。随着科学技术的进步和环保事业的发展，风能发电在商业上将完全可以与燃风能与其他能源相比，具有明显的优势，它蕴藏量大，分布广泛，永不枯竭。尽管风能的利用占地较多，不宜在城市进行，但可将适宜利用地的风能进行发电，输入城市，可缓解城市用电紧张局面，为工业发展和人民生活提供能源保障。同时，中国风力发电行业的发展前景十分广阔，预计未来很长一段时间都将保持高速发展，同时盈利能力也将随着技术的逐渐成熟稳步提升。2009年该行业的利润总额将保持高速增长，经过2009年的高速增长，预计2010、2011年增速会稍有回落，但增长速度也将达到60%以上，因此也可作为城市的经济产业，促进城市发展。
4.最广泛存在的能量源——生物质能
所谓生物质能（biomassenergy），就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，取之不尽、用之不竭，是一种可再生能源，同时也是唯一一种可再生的碳源。目前，很多国家都在积极研究和开发利用生物质能。但目前的利用率不到3%。目前人类对生物质能的利用，包括直接用作燃料的有农作物的秸秆、薪柴等；间接作为燃料的有农林废弃物、动物粪便、垃圾及藻类等，它们通过微生物作用生成沼气，或采用热解法制造液体和气体燃料，也可制造生物炭。现代生物质能的利用是通过生物质的厌氧发酵制取甲烷，用热解法生成燃料气、生物油和生物炭，用生物质制造乙醇和甲醇燃料，以及利用生物工程技术培育能源植物，发展能源农场。
加拿大亚伯达可再生柴油示范基地（ARDD）发布的一份研究称油菜子可作为寒冷天气用可再生柴油的生产原料。“ARDD的研究表明油菜子生物柴油及相关混合物尤其适合在寒冷的冬天使用”，研究中油菜子可再生柴油的混合比例为冬季月份2%，春季和夏季月份5%，而油菜子可再生柴油则由75%的菜子油和25%的动物脂组成。混合柴油在低温下没有表现出任何异常。
而诺维信公司、中粮集团日前与中国石化集团合作的开发利用农作物废料玉米秸秆生产第二代燃料乙醇的项目则把我国生物质能的开发推向了规模化商业生产的流程。与石油燃料相比，第二代燃料乙醇能将温室气体排放量至少降低90%。纤维素燃料乙醇只需耗用极少或者根本无需使用矿物燃料，并能够向电网供电，这对于降低空气污染、缓解能源压力有重大意义。
随着城市规模的扩大和城市化进程的加速，世界城镇垃圾的产生量和堆积量逐年增加。1991年和1995年，仅我国工业固体废物产生量分别为5.88亿吨和6.45亿吨，同期城镇生活垃圾量以每年10%左右的速度递增。1995年中国城市总数达640座，垃圾清运量10750万吨。而且这些垃圾的构成已呈现向现代化城市过渡的趋势，有以下特点：一是垃圾中有机物含量接近1/3甚至更高；二是食品类废弃物是有机物的主要组成部分；三是易降解有机物含量高。这些特点给我们留下了很大的研究和开发利用的空间，技术成熟后，不仅可以有效缓解城市能源危机，还可以解决城市垃圾问题，保护环境。
我国重庆一座垃圾发电厂装备了国产的焚烧炉。焚烧炉是垃圾发电核心设备，国产焚烧炉更适合国情——发达国家早已实现了垃圾分类，而我国的垃圾中，菜叶剩饭和废布料、纸片等混在一起，国产的焚烧炉就是为混合垃圾量身打造。
该垃圾发电厂负责人称，电厂现在每天可“吃掉”1500吨垃圾——这是主城日产生垃圾总量的近五成，一年发电超8000万千瓦时，年利润达到4000万元左右，可满足近5万户居民的用电需求。
世界各国在垃圾发电方面的投入越来越大，技术也慢慢成熟，这在未来的城市生活中，不仅解决了垃圾处理的难题，更为人们提供了新的能源来源！
5.来自地球深处的力量——地热能
地热能
地热能是一种洁净的可再生能源。它具有热流密度大、容易收集和输送、参数稳定（流量、温度）、使用方便等优点，已成为人们争相开发利用的热点。运用地热能最简单和最合乎成本效益的方法，就是直接取用这些热源，并抽取其能量。近年来，随着国民的经济迅速发展和人民生活水平的提高，采暖、空调、生活用热的需求越来越大，是城市建筑物用能的主要部分。建筑物污染控制和节能已是城市发展面临的一个重大问题。特别是冬季采暖用的燃煤锅炉的大量使用，给大气环境造成了极大的污染。因此，地热能直接利用，实现采暖、供冷和供生活热水及娱乐保健，建成地热能综合利用建筑物，已是改善城市大气环境、节省能源的一条有效途径，也是这几年来全球地热能利用的一个新的发展方向和趋势。
2002年在广东省某地投入运行了以75℃地热水为驱动的地热制冷、采暖示范系统，机组制冷量为100千瓦，耗电仅18千瓦，系统节能效果显著。而北京市和天津市为减少化石燃料的使用，改善两市的大气环境，利用地热水进行冬季供暖也取得了良好的效果。
地热能的另一种形式主要是地源能，包括地下水、土壤、河水、海水等，地源能的特点是不受地域的限制，参数稳定，其温度与当地的年平均气温相当，不受环境气候的影响，由于地源能的温度具有夏季比气温低、冬季比气温高的特性，因此是用于热泵夏季制冷空调、冬季制热采暖的比较理想的低温位冷热源。
地热能的另一大用途就是用来发电，根据1996年6月世界可再生能源大会统计，全世界地热发电的装机容量为6543兆瓦。目前，有21个国家在利用地热能发电，其中装机容量在500兆瓦以上的国家有美国、菲律宾、匈牙利、冰岛。除此之外，许多发展中国家也在积极利用地热发电以补能源的不足。
上个世纪末，联合国（UN）就与世界银行共同发起建立基金，出资帮助能源勘探人员到非洲大裂谷开采地热资源，以开发大裂谷的地热发电潜力，满足东非国家的生产和生活用电。
在美国，已经有许多州县准备对自己境内的潜在地热能进行开采和利用。美国阿拉斯加州州政府正在对阿拉斯加州境内最大的火山群进行勘测，旨在找出可利用的地热能源。据有关专家预计，这些火山群和附近的温泉能够解决州内超过25%的能源供应。
我国适于发电的高温地热资源主要分布在西藏、云南、台湾等地区。全国地热电站总装机容量为304兆瓦，发电量排名世界第12位。著名的西藏羊八井地热电厂已建成一座25兆瓦以上的工业型地热电站，到1996年底已发电11亿千瓦时，为缺煤少油的拉萨名城供电作出重大贡献，不愧为世界屋脊上的一颗明珠。
可以想见，随着地热能开发力度的不断加大，地热能必将在我们未来的城市生活中扮演重要角色。
6.绝对环保的海洋能
海洋能是指蕴藏于海水中的各种可再生能源，属于清洁能源，其本身对环境污染影响很小。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、波浪发电，海流等形式存在于海洋之中。主要包括温差能、潮汐能、波浪能、潮流能、海流能、盐差能等。目前世界各国对海洋能的开发利用已初具规模。
波浪发电。目前，海上导航浮标和灯塔已经用上了波浪发电机发出的电来照明。大型波浪发电机组也已问世。我国也在对波浪发电进行研究和试验，并制成了供航标灯使用的发电装置。
潮汐发电潮汐发电。目前，世界上最大的潮汐发电站是法国北部英吉利海峡上的朗斯河口电站，发电能力24万千瓦，已经工作了30多年。目前中国最大的潮汐电站是江厦电站，已正常运行近20年。该电站是1974年在原“七一”塘围垦工程的基础上建造的，先后安装了6台机组，单机容量从500千瓦到700千瓦，最后一台机组是2007年10月投入运行。目前总装机为3900千瓦，是世界第三大潮汐电站除江厦电站外，到目前为止，我国正在运行发电的潮汐电站还有7座，如海山潮汐电站、沙山潮汐电站、福建平潭县潮汐电站等。
当前，世界各国对于温差能、海流能、盐差能等的利用，水平相对较低，因此发展空间较大，在未来的城市特别是沿海城市的发展中，人们对能源开发的重心会逐步向这方面转移，随着技术的不断发展，这些能量都将逐步被开发利用，海洋能也必定会持久地成为人类重要而清洁的能源来源。
7.未来世界的“能源巨人”——核能
核能的利用主要是进行核能发电。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。只是以核反应堆及蒸汽发生器来代替火力发电的锅炉，以核裂变能代替矿物燃料的化学能。核能发电利用铀燃料进行核分裂连锁反应所产生的热，将水加热成高温高压，核反应所放出的热量较燃烧化石燃料所放出的能量要高很多（相差约百万倍），比较起来所需燃料体积比火力电厂少相当多。
在未来的城市建设中，核能发电将会成为主要的能源，因为核能发电不会造成空气污染，也不会产生温室效应的二氧化碳，而且用的燃料体积小，运输与储存都很方便，一座105万瓦的核能电厂一年只需30公吨的铀燃料，一航次的飞机就可以完成运送。因此核电站可建在城市建设最需要的工业区附近。在未来如果人类掌握了核聚变反应技术，那么还可以使用海水做燃料，进行发电，可以说是取之不尽，用之方便。
核能发电
核能在未来生活中的另一个应用就是进行海水淡化。目前全世界的水资源可谓是极度缺乏，可饮用淡水资源在若干年以后就将枯竭，人类必须为未来的生活寻找新的水源，海水淡化便是一种方法，但海水淡化要消耗电能，按照惯例，核反应堆产生的大部分热能都浪费了，而核能海水淡化充分利用了这部分能量，在综合性设备中将再生电能和海水淡化所用的热能结合起来，同时也不会产生温室气体。
核能海水淡化
另外，现阶段先进反应堆和先进核燃料循环技术的研发也会为未来城市对核能的利用提供机遇。毫无疑问，核能在世界未来能源供应中具有不可替代的作用，可以为未来人类生活的能源供应作出更大的贡献。
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