未来能源的发展趋势

改变世界的未来新能源

人类一直生活在能源消耗的世界之中。使用能源的同时，环境会受到碳排放的污染，因此全球需要向使用清洁资源迅速转变，新的能源解决方案将会受到需求量的冲击，同时还要面临和前能源体系有关的问题。

一、当前面临的问题

预计在未来50年内，世界能源的使用至少是现在的2倍，这样的增长至少会引发4个问题。

首先，我们尽管有大量的煤，能持续使用200年，但是大自然却不能总是慷慨地提供石油和天然气，所以我们会逐渐耗尽容易获得且廉价的化石燃料。经多方预测，从现在起在未来5到20年间，将会出现石油产量的峰顶，峰顶以后石油产量就会开始下滑，天然气产量的峰顶将会在石油产量的峰顶出现20年后出现。

第二，石油和天然气的储量并不是均匀地分布在世界各地，其中80％位于中东和俄罗斯。因此，如果继续依靠化石燃料，就必须依赖于这些国家。现在欧洲的能源50％从他们进口，其中大部分是天然气、石油和煤。经预测，如果没有能源替换措施，在未来20到30年间，欧洲进口能源的需求将上升到70％。鉴于这个原因，许多国家都开始考虑选择不同类别的能源，例如风能、核能，以减少对其他国家的能源依赖度。

第三，能源使用对环境的威胁。煤作为分布最广的化石燃料之一，在燃烧的时候会产生大量的污染物，如果继续依赖煤，环境将会变得更加糟糕，而且二氧化碳排放弓l起的温室效应，已经不再是单个国家领域内的问题，而是涉及到全球的问题。

第四，最后的问题就是能源匿乏。现在，全球20亿人还仍依靠柴火做饭、加热，主要原因是因为经济发展的制约，他们缺乏和现代能源模式接触的机会。石油的价格，在未来几年内的快速增长也是一个制约方面，富国能够消费得起昂贵的石油，但是穷国不行。由此可见,无论发达国家还是发展中国家,都迫切需要制订应付能源危机的措施,节约能源,提高能源利用率,着手新能源技术的研究与开发。所谓新能源,是指目前尚未被人类大规模利用,有待深入研究试验和开发的新型能源。近些年,各国都在从多方面探寻有可能发展成新能源的资源、材料和技术,有些已逐步走向实用化而最有发展前途的新能源是把阳光、地热、风力、水力及有机生物量转变成燃料、热和电力,即太阳能、地热能、风能、海洋能、核聚变能以及生物质能、氢能等可再生能源。

二、未来能源的发展趋势

1．技术日臻成熟的太阳能

太阳是一个巨大的能源宝库。有关数据表明,地球表面接受的全部太阳能约等于全世界能源消费总量的3000倍。就是说,太阳每秒钟照射到地球的能量约为500万吨煤当量,1年则是170万亿吨煤当量。

太阳能无需运输,又不污染环境,是一种理想的自然能源。太阳能的利用分为太阴能光电系统、太阳塔发电系统、太阳能供热系统3大技术群类。光电技术主要有太阳能电池,发电技术主要有热能发电的太阳塔,至于供热拎术则主要有太阳灶、太阳能热水器等。太阳能电池是目前各国利用太阳能的基本手段,其转换介质材料一般是单晶硅,以及硫化福、砷化嫁和砷化铝稼等,单晶硅电池的转换效率已达13%一17%,超过了理论极限值〔24%〕一半以上。从年代起,太阳能电池就应用干人造卫星等空间飞行器,如今又逐步发展成地而特殊场介的辅助能源,其应用范旧迅速扩展,井正向大功率应用方向推进。90年代出,全世界共建有19座100千瓦以上的太阳能发电站,其中13座已批入运行。尽管硅太阳能电池制造艺硬杂,价格较贵,大有被非晶硅薄膜材料取代之势,但大阳能利用的前景却是希望在即。

自80年代中期以来,一些国家在提高太阳能电池的光电转换效率和降低生产成本方面取得了显著进步,其中美国、日本、瑞士、法国、瑞典、德国、意大利、澳大利亚和前苏联取得的成绩最为突出。美国建成的太阳能发电站比任何一国都多,可望与油电、煤电匹敌。据美国有关部门预测其光电市场1995年可达310兆瓦,2000年将上升到540兆瓦。瑞士提出的太阳能发展规划,打算2000年时安装总功率达220兆瓦的太阳能发电装置。该规划第一期工程已告完成,大片地区正采用太阳能电源供电。在发展中国家中,中国和印度的太阳能利用也较普遍。不少专家认为,在今后100-200年,如果利用技术能取得重大突破,太阳能将有可能替代矿物燃料而成为人类的主要能

2.争议大最有前途的核能

自然界中，太阳的光和热源自核聚变；氢弹的能量也来自核聚变。物理学家和工程师数十年来也一直在努力研究如何通过核聚变发电。现在，研究人员能够轻松制造出可控核聚变反应——只要让氢原子核足够猛烈地碰撞压缩到一起，它们就会融合，并释放出中子和能量。然而，要让核聚变用于发电，就必须做到更高效，以使反应所释放的能量大于触发反应（被称为“点火”）所需的能量，这是科学界的一道难题。核聚变发电是21世纪正在研究中的重要技术，主要是把聚变燃料加热到1亿度以上高温，让它产生核聚变，然后利用热能。因此，美国利弗莫尔国家实验室国家点火装置（NationalIgnitionFacility）的科学家设计出一套新方案：用核聚变来驱动裂变，利用原子分裂产生的能量来驱动传统核反应堆，有望利用这一机制运作的实验性核电站有望在20年内建成。

3.穿越太空的光电能源

利用太空光电能源的太空发电厂由两部分组成，一是太阳能发电卫星；二是地面接受站。用火箭将太阳能发电卫星发射到空间轨道上，发电卫星在太空将太

阳能转化为电能，然后转换成对人体无害的微波向地面发送，由地面接受站接受后，再将微波转变为电能向用户供电。据科学家推算，同样面积的太阳能电池，在太空发电卫星上所发的电量，是在地面上所发电量的10倍以上。这是由于射向地面的太阳辐射能力被地球厚厚的大气层吸收、反射和散射掉相当部分的缘故。而且，开发太空光电能源有两大优点：一是可以充分利用太阳能，同时又不会污染环境；二是不用架设输电线路，可直接向空中的飞船和飞机提供电力，也可向边远的山区、沙漠和孤岛供电。这项新能源利用听起来可能有点像是科幻，但实际上却很简单：首先让地处2.2万英里之外的太阳能电池板，以微波的形式将能源传回地球，然后将其转化为电力，并进入到电网中。计算结果令人振奋，直径为1英里的地面接收站提供的电力大约为1000兆瓦，可以满足100万户家庭的用电需求。考虑到这项新技术的最大障碍是把太阳能收集器送至太空的成本，因此必须设计出重量足够轻、可以减少发射次数的系统。一些国家和公司希望，最早能够在未来10年内提供这种太

4.没有污染的地热能

地热的开发途径主要是利用地层下的蒸汽和热水。地热资源按其特性可分为地热水力资源、地压热、干岩和岩浆四类。据考察分析,整个地球的平均温度大约为2000℃,越往深处越热,温度可达6000一10000℃。现在人们开发利用的仅仅是表面地热,远景却在利用深部地热。高温地热资源可用于发电,特别是200℃以上的地热资源更具吸引力。有人做过计算,地球蕴存的热能相当于全部贮煤热能的1.7亿倍,是极为可观的一种能源。

自70年代起,地热发电在世界上推广很快。过去年间,世界地热发电的装机容量增长了2.5倍,总容量超过100万干瓦。预计2000年将达到1亿干瓦。美国和菲律宾是利用地热发电的两个先进国家,其次是法国、德国、日本、中国和前苏联。美国地热发电总装机容量占世界总量的38%,菲律宾、法国、前苏联的地热发电以及日本、中国的地热传输系统都堪称世界一流。

5.高产清洁的无价风能

风能与其他能源相比,具有明显的优势,其蕴量大、分布广、可再生、无污染。据估计,全世界陆地上可利用的风能约100亿干瓦,为地球可利用水能总量的10倍。风能的利用主要是通过自然风力驱动风力发电机发电。目前世界上大约有50万部风力发电机在运行,发电总功率达1吉瓦。专家们预测,今后年,世界每年风力发电的增长潜力估计为300-400兆瓦。

现今许多国家都在积极发展风能技术。美国把风力发电列为有希望的清洁替代能源。由于技术上的突破,美国建有世界最大的风力发电站除美国外,英国、荷兰、丹麦、西班牙、中国和日本在风能利用方面都走在世界前列。

6.资源广裹的海洋能

地球上海洋的总面积为3.6亿平方公里,占地球总面积的71%。1年内海洋从太阳得到的能量达60多万亿干瓦,除一部分转变为海流的动能外,都以热能的形