关于可再生能源发电，你了解多少？
不矛盾。如果矛盾的话，在未来传统化石能源枯竭之后，岂不是没有能源可用。水电作为传统的可再生能源在应用方面应该没什么可说的，大家争论的一般都是水电对生态环境的影响。 的确，如风电、太阳能确实存在不稳定性，可这不代表一定要发生有能源却完全不能用这种尴尬的事情，毕竟风电的全寿命成本比较高，造出来不发够电基本就是赔了。目前就针对风电，已经有很多新的应用来解决一些问题，可参加这篇文章：神奇的风电：解决电解铝40%成本问题，对于一些区域，可以使用这样非并网的方式加以利用。其次，伴随着未来技术的进步，很有可能高性价比的储能设备设施会出现并得到应用。而核电的成本还请参见核电的成本是多少？ 可见普遍核电还是要比煤电成本要低，最需要注意的就是其安全问题，主要是使用过的燃料棒的处理问题。 生物能源其实有着很大的空间，现在我们仍然每天大量浪费着生物能源，比如城市垃圾中的大量有机物质、污水处理厂的剩余污泥等，请参见我在这篇回答里4.1有关厌氧消化(AD)的部分国内城市垃圾处理方式与国外有何区别？国外垃圾处理是否有可以借鉴的地方？这部分生物能源其实和火电相比虽然目前体量小，但是相对清洁而且输出同样稳定，而且有着巨大的发展潜力。他像地热能、潮汐能等目前还没有进入大规模实用阶段，但是就答主所知，很多机构都一直在对潮汐能进行着不懈的研究，希望不久的将来就可以见到其大规模商用。 大幅度提高清洁的可再生能源应用比例已经是全球的共识，其大规模应用乃至逐渐取代传统化石能源在答主看来都是不可避免的，一些技术问题相信都可以解决。
未来能源十步走 人类将摆脱对石油的依赖
据7月号《大众科学》(注：中文版《科技新时代》)报道，石油价格一路上扬，“石油危机”成为目前最流行的词汇，很多人甚至产生了石油还够用多久的疑问？石油总有一天会耗尽，这毫无争议，但这并不意味着世界末日来临。以石油消耗大户美国为例，美国科学界从石油危机中看到的不是绝望，而是能源的复兴，他们认为，美国到了严肃地考虑从石油转换到清洁、可再生的能源的时候了，而美国已经具备了相关的技术，只要再进一步开发，美国将彻底摆脱对进口石油的依赖。
一 利用风能
地球上的化石能源(石油)终究是有限的，为了人类的持续性发展，必须找到其他可替代能源，而风能就是一个很好的选择。在美国科罗拉多州的博尔德南部的高原上的平旷地带，矗立着四排实验性涡轮机，这些机器在冰雪覆盖的洛矶山脉的映衬下更显得巍为壮观，150英尺的叶片在微风的吹拂下缓慢地旋转着。美国能源部可再生能源实验室的主工程师萨迪·布特菲尔德说：“如果你要选择一个商业涡轮机发电农场，你决不会看中这个地方。但这里却是一个完美的风能实验场地。因为在这里我们可以获得风速为每小时100英里的风能条件。我们通过在这种条件下的实验能很快地知道哪种设计应该淘汰。”1991年，一份政府有关风能的概论作出了如下结论：堪萨斯州、北达科他州和德克萨斯三州有着丰富的风力能源，仅这三个州的风能就可足够满足整个美国的能源需求。今天看来，这项报告不免有些估计过低了。在过去的20年中，风能的价格已经下降了85%，这在很大程度上归功于不断提升的涡轮机效率。政府还制定很多条令来鼓励民众购买利用风力所产生的电能，可以想见在不久的未来使用风力电能必成大势所趋。
二 取消电网
现有的输电系统是从能源中心通过电线向用户送电。这样做有很大一个缺点，那就是输电过程中会损失很多电能。所以更好的供电系统是“分布式发电”。可以在住处和工作地点附近利用风能和太阳能发电，做到自给自足。例如，可以利用地热系统给建筑物供暖和降温，利用屋顶上的太阳能电池提供电力，多余的电能还可以输送到当地的供电系统中，以零售价卖掉，这样还能获取一部分收益。这些措施简便易行，远好于建设发电厂和进口国外的能源。有人估计，一个这样的小型发电厂所需要的太阳能发电设备的造价可在四年内回收回来。既然有这么多的优点，何乐而不为呢？
三 混合燃料汽车
美国陆军宣布将开发一种使用新型混合燃料的“悍马”(Humvee)战车，它预示着混合燃料汽车的时代已经来临。混合燃料汽车通过内燃和电驱动，提高能源利用效率。今天混合型汽车已不再仅仅是陈列室中供人参观的样品，它已完全步入了实用阶段。这将大大削减汽油的使用量，汽车排放的尾气也将随之大幅减少。被称为插入式混合型电动车可以夜间在自家的车库中充电，夜间电费低廉，这样就节省了一项不小的开支。加州大学伯克利可再生能源实验室主任丹尼尔·卡门说：“如果在一夜间，美国的汽车全部被这种混合型汽车所取代，石油的消耗量将会下降70-90%，美国进口石油的时代将彻底结束，在未来多年中，美国的石油将完全可以自给自足。”
四 制造质量更好的乙醇
今年，美国汽车制造商将生产100万辆灵活燃料车，乙醇加油站的数量将增加三分之一，达到大约1000家。现在美国所生产的绝大多数乙醇是由玉米粒发酵而来，这个过程要消耗相当数量的化石燃料。丹尼尔·卡门将这种由基于玉米的乙醇看做是一种过渡型燃料，他说：“要想使用乙醇替代石油，防止全球进一步变暖，我们需要进行一次从玉米乙醇到纤维乙醇的大规模革新运动，纤维乙醇的原料可以有多种选择，柳枝稷、木片以及像玉米芯和玉米杆这样的农业废料都可以用做生产纤维乙醇的原料。现在用于制造乙醇的酶的造价很高，不过这个问题并不难解决。”白蚁后肠中的微生物可以将植物纤维素转化成碳水化合物，美国能源部联合基因组研究所主任艾迪·卢宾说：“我们正在测定那些微生物DNA序列，将来可以通过生物工程制造出新的机体来分泌这些酶。”这样我们就可以利用虫子的体液来驱动我们的汽车前进，摆脱了对化石能源的过度依赖。
五 利用太阳能
明年初，在洛杉矶东北部的一个沙漠农场中将会出现数十个巨大的凹镜。每个凹镜的直径为37英尺，这些凹镜通过电子控制可以自动跟踪太阳，将阳光反射到一个热量收集器上，热量收集器利用这些浓缩的阳光将氢加热到1，300华氏度，通过斯特林发动机驱动发电机发电。当世界上最大的太阳能农场完工后，在摩加伏沙漠4，500英亩的范围内将会布满大约2万个这样的凹镜收集太阳能，利用这些能量产生的电能将可以向287，000个家庭供电。每小时到达地球上的这些太阳能可以满足全世界一整年的电力需求。我们很久以来就已经知道如何利用太阳能来为加热空间和水，但将阳光转化为电能却存在很大困难。
斯特林太阳能凹镜可以将30%的太阳能转化为电能，这是世界上将太阳能转化为电能效率最高的一种技术。科学家希望通过技术改进可以使这个转化率提高至50%。其他的能量企业家还有更为远大的设想。美国航空航天局的科学家一直以来梦想有一天能在太空中利用太阳能发电，然后通过微波将能量将能量输送到各个家庭。随着科学的不断进步，终有一天这个设想一定可以变为现实。
六 制造氢能源
氢能源的潜力巨大，但将其他物质转化为氢并不件容易的事。自然界中不存在纯氢燃料，今天最制造氢最便宜的方式是通过石油或天然气获得，但这并不能避免产生二氧化碳。氢燃料电池的效率是内燃机的二倍多。在冰岛，丰富的可再生能源使氢经济的产生成为可能。在美国，未来的某天可以利用多余的风能来生产氢燃料。研究人员还可以利用基因工程来制造出有生物来直接将太阳转化为氢。
七 利用海浪能发电
美国的海岸线的海洋蕴含着巨大的能量，其中大约有八分之一可以开发利用，同时还不会污染环境。这些可利用能源总量相当于我们现在所有的水力发电厂发电的能量总和。在可利用能源这个竞技场中，欧洲一直走在世界的前列。今年夏天，在葡萄牙，工作人员正在安装一种海岸波浪能转化器。这种蛇状的钢管一半浸于水中，一般露出水面，一直向远海方向延伸了3英里。至2008年这种装置将可以为大约15，000个家庭供电。波浪能的优点是它的能量密度是风能的10至40倍。目前潮汐涡轮机技术发展迅猛，这无疑为波浪能的利用铺平了道路。今年夏天，在纽约东河的水下的六个涡轮机在河流潮汐流的驱动下将开始投入发电。缓慢旋转的推进器第一年将会产生525，000千瓦时的能量。为期18个月的试验表明，布设足够多的涡轮机将可以为8，000户家庭供电。虽然它现在的发电能力有限，但它毕竟代表着未来的能源的一种发展方向，这是件激动人心的事情。这将是世界首个产能潮汐涡轮机农场，这种样机将可以为我们提供稳定的无污染能源。维吉尼亚的海洋学家乔治·哈格曼说：“我们可以称它为月亮能，风时有时无，但从现在开始至未来的1000年，月亮和潮汐会始终存在。”
八 向地下要能源
美国地热能协会执行理事卡尔·格威尔说：“在德克萨斯州西部废弃的油井中冒上来的热水中含有5，000兆瓦的地热能。现在因为没有加以利用，这些能量正在被白白浪费掉，现在我们对这种能量使用的能力远超过了我们对这种技术的实际使用。”地热能可以被用来发电或给建筑物供热。夏威夷、阿拉斯加以及西部各州都分布有丰富的地热能。
可以利用温度为160华氏度水温的地热水库发电。一些公司正在开发德克萨斯州、阿肯色州、佐治亚州和西维吉尼亚州的低温热泉，一旦开发成功，将可以使美国地热发电能力在未来4至5年的时间翻一番。
九 开发垃圾燃气
自旧石器时代，我们就一直在燃烧生物物质，当时人们利用燃烧木头来给山洞供暖，烧烤大型动物的肉。今天绝大多数的生物质能量仍来源于木材，但现在我们要做的是怎样利用这些农业废料和草本植物来发电。这些物质与化石燃料一样，燃烧时会产生二氧化碳。但生物质燃烧时释放的二氧化碳何以通过其生长时吸收二氧化碳获得平衡。在所有的新技术中，气化或许是最具潜力的一种。气化系统在低氧环境中通过极度高热将农业废料或任何一种生物质转化为氢和二氧化碳的混合气体，这种气体可以在锅炉中燃烧，或可以替代涡轮机中的天然气，这些气体可以被用来驱动蒸汽涡轮机进行二次性发电，整个过程中产生的多余热量还可以用来给建筑物和整个城镇供热。
十 节能从我做起
回想上世纪70年代，所谓的节能就是关灯。《家庭能源饮食》一书的作者保罗·舒基尔表示，今天，随着科技的发展，我们节约能源可以充分利用技术优势。现在，美国平均每1美元的经济产出所消耗的能源比30年前减少了47%。令人遗憾的是，由于输送电力的效率有待提高，所以，大量能源在抵达每一个家庭和办公室之前就被浪费了。对此，消费者无能为力，但他们可以从我做起，在自己的家中或办公室里有意识地节约能源。最清洁最廉价的能源就是不用能源。
物质、能量与信息。
因此，能源的发展史直接影响人类的发展史。
我们人类生存与发展中最具有决定性意义的要素是三个：¾¾ 物质、能量和信息。
组成我们的世界是物质；人类生存活动决定于对信息的认知和反应；而维持生命，从事发展的活动又地要通过消耗能量来进行。
一切能量来自能源，人类离不开能源。能源是人类生存、生活与发展的主要基础。能源科学与技术，能源利用的发展在人类社会进步中一直扮演着及其重要的角色。
能源发展的里程碑可以这么说，每一次能源利用的里程碑式发展，都伴随着人类生存与社会进步的巨大飞跃。几千年来，在人类的能源利用史上，大致经历了这样四个里程碑式的发展阶段：原始社会火的使用，先祖们在火的照耀下迎来了文明社会的曙光；18世纪蒸汽机的发明与利用，大大提高了生产力，导致了欧洲的工业革命；19世纪电能的使用，极大地促进了社会经济的发展，改变了人类生活的面貌；20世纪以核能为代表的新能源的利用，使人类进入原子的微观世界，开始利用原子内部的能量。
未来对能源的要求
有足够满足人类生存和发展所需要的储量，并且不会造成影响人类生存的环境污染问题。
未来对能源的需求 未来的人类社会依然要依赖于能源，依赖于能源的可持续发展。因此，我们须现在就很清楚地了解地球上的能源结构和储量，发展必须开发的能源利用技术，才能使人类的生存得于永久维持。
而我们赖于生存的能源是取之不尽用之不完的吗？回答是：不是，也是。事实上，进入21世纪后，人类目前技术可开发的能源资源已将面临严重不足的危机，当今煤、石油和天然气等矿石燃料资源日益枯竭，甚至不能维持几十年。因此，必须寻找可持续的替代能源。而近半世纪的核能和平利用，已使核能已成为新能源家属中迄今为止能替代有限矿石燃料的唯一现实的大规模能源。而且，未来如能实现核能的彻底利用，人类的能源将是无穷的。
除了物质、能量和信息三大因素外，人类对安全的要求也越来越重要了。安全包括社会安全、健康安全和环境安全等。它们同能源的关系也是非常密切的。现在利用的能源已造成了大量的环境污染问题，严重影响了人类的生存。因此，未来对能源的要求将不仅是储量充足，而且还必须是清洁的能源。相对其它化石能源而言，核能的和平利用已充分证明了核能是清洁的能源之一。
u 能源的定义与源头
究竟什么是“能源”呢？《科学技术百科全书》是这样说的：“能源是可从其获得热、光和动力之类能量的资源”；《大英百科全书》说：“能源是一个包括着所有燃料、流水、阳光和风的术语，人类用适当的转换手段便可让它为自己提供所需的能量”。可见，能源是呈多种形式的、可以相互转换的能量的源泉。简而言之，能源是自然界中能为人类提供能量的物质资源。
能源的源头
来自地球以外天体的能源（如太阳能）、地球本身蕴藏的能源（如地热、核能）、地球与其它天体相互作用产生的能源（如潮汐）。
而能源是产生能量的源头。
人们通常按形态与应用方式对能源进行分类。一般分为：固体燃料、液体燃料、气体燃料、水能、电能、太阳能、生物质能、风能、核能、海洋能和地热能。其中，前三类统称化石燃料或化石能源。已被人类认识的这些能源，在一定条件下可以转换为人们所需的各种形式的能量。比如薪柴和煤炭，加热到一定温度，能和氧气化合并放出大量热能，可以直接用来取暖，也可用来产生蒸汽推动汽轮机，再带动发电机，使热能变成机械能，再变成电能。把电送到工厂、机关和住户，又可以转换成机械能、光能或热能。
在我们生活的地球上，能源形形色色。总起来说有三个初始来源。
太阳能
地球
来自地球外部天体的能源（主要是太阳能）人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。正是各种植物通过光合作用把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来。煤炭、石油、天然气等化石燃料也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的。它们实质上是由古代生物固定下来的太阳能。此外，水能、风能、波浪能、海流能等也都是由太阳能转换来的。
地球本身蕴藏的能量 通常指与地球内部的热能有关的能源和与原子核反应有关的能源。
与地球内部的热能有关的能源，我们称之为地热能。温泉和火山爆发喷出的岩浆就是地热的表现。地球可分为地壳、地幔和地核三层，它是一个大热库。地壳就是地球表面的一层，一般厚度为几公里至70公里不等。地壳下面是地幔，它大部分是熔融状的岩浆，厚度为2900公里。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。可见，地球上的地热资源贮量也很大。
与原子核反应有关的能源正是本书要介绍的核能。原子核的结构发生变化时能释放出大量的能量，称为原子核能，简称核能，俗称原子能。它则来自于地壳中储存的铀、钚等发生裂变反应时的核裂变能资源，以及海洋中贮藏的氘、氚、锂等发生聚变反应时的核聚变能资源。这些物质在发生原子核反应时释放出能量。目前核能最大的用途是发电。此外，还可以用作其它类型的动力源、热源等。
来自星球引力的能量指由于地球与月球、太阳等天体相互作用的形成的能源。地球、月亮、太阳之间有规律的运动，造成相对位置周期性的变化，它们之间的引力随之变化使海水涨落而形成潮汐能。与上述二类能源相比，潮汐能的数量很小。全世界的潮汐能折合成煤约为每年30亿吨，而实际可用的只是浅海区那一部分，每年约可折合为6000 万吨煤。
u 能源结构与储量
地球上有哪些能量资源可供我们使用？它们还能维持多久？我们该怎么办？
能源的种类
一次能源：煤炭、石油、核能等自然界天然能量资源；
二次能源：汽油、电力、蒸汽等人工制造的能量资源，
一次能源和二次能源能源按其生成方式，分为天然能源（一次能源）和人工能源（二次能源）两大类。天然能源是指自然界中以天然形式存在并没有经过加工或转换的能量资源，如煤炭、石油、天然气、核燃料、风能、水能、太阳能、地热能、海洋能、潮汐能等；人工能源则是指由一次能源直接或间接转换成其他种类和形式的能量资源，如煤气、汽油、煤油、柴油、电力、蒸汽、热水、氢气、激光等。
常规能源和新能源其中，已被人类广泛利用并在人类生活和生产中起过重要作用的能源，称为常规能源，通常是指煤炭、石油、天然气、水能等四种。而新近才被人类开发利用、有待于进一步研究发展的能量资源称为新能源，相对于常规能源而言，在不同的历史时期和科技水平情况下，新能源有不同的内容。当今社会，新能源通常指核能、太阳能、风能、地热能、氢气等。
煤的时代
能源结构的变迁历史上，伴随着新的化石资源的发现和大规模开采与应用，世界的能源消费结构经历了数次变革。18世纪的以煤炭替代柴薪，到19世纪中叶煤炭已经逐渐占主导地位。20世纪20年代，随着石油资源的发现与石油工业的发展，世界能源结构发生了第二次转变，即从煤炭转向石油与天然气，到20世纪60年代，石油与天然气已逐渐称为主导能源，动摇了煤炭的主宰地位。但是，20世纪70年代以来两次石油危机的爆发，开始动摇了石油在能源中的支配地位。以此同时，大部分化学能源的储量日益减少，并伴随着许多环境污染问题。
而人类对能源的需求却在与日俱增。例如主要能源形式 地球能源的储量估计
煤炭：～200年
石油、天然气：～50年
核能：无穷多
之一的电力消耗逐年增加。根据统计，人口若每30年增加一倍，电力的需求量每八年就要增加一倍。
于是，20世纪末，能源结构开始经历第三次转变，即从以石油为中心的能源系统开始向以煤、核能和其它再生能源等多元化的能源结构转变。特别是随着时间的推移，核能的比例将不断增长，并将逐步替代石油和天然气而成为主要的大规模能源之一。
化学能的储存量煤炭、石油、天然气还有多少年可以让人类开采利用？据世界能源会议统计，世界已探明可采煤炭储量共计15980亿吨，预计还可开采200年。探明可采石油储量共计1211亿吨，预计还可开采30～40年。探明可采天然气储量共计119万亿立方米，预计还可开采60年。必须指出的是，煤炭、石油等直接燃烧用来生产电能与热能实在太可惜了，且不说可能带来的环境污染，它们还是很好的化工原料呢！
水能及新能源的潜力那么水能呢？我们知道，水力是可以长期开发利用的。但是，在那些大面积缺水、水力资源不丰富的国家和地区怎么办？再说，水能还有个季节性的问题。这些都使水能无法成为世界能源结构中唯一的主力军。新能源中，太阳能虽然用之不竭，但代价太高，并且就目前的技术发展情况来看，在一代人的时间里不可能迅速发展和广泛使用。其它新能源也是如此。其它一些能源与水能相似，它们的规模受到环境、季节、地理位置等条件的限制，如风能、潮汐能、地热能等等。
易裂变核素
易发生裂变的原子只有铀-235（U235）、钚-239（Pu239）、铀-233（U233）三种。而天然存在的易裂变元素只有铀-235，钚-239可由铀-238生成，铀-233可由钍-232（Th232）生成。
易聚变核反应
氘（D2）-氚（D3）反应。氘和氚都是氢原子的同位素。氘天然存在，而氚极少，必须由人工生成（如由锂制造）。
核能--无穷的能源 核能分为裂变能和聚变能两种。目前人类能正在用于和平利用的只有裂变能。可控聚变能利用技术正在攻克。
天然铀的成份
天然铀中占99.3%为难裂变的铀-238，仅有0.714%为易裂变的铀-235。铀-238可通过吸收一个中子变成易裂变的钚-239。
作为发展核裂变能的主要原料之一的铀，世界上已探明的铀储量约490万吨，钍储量约275万吨。如果利用得好，可用2400～2800年。
聚变反应主要来源于氘-氚的核反应，氘来可大量自海水，氚可来自锂。因此聚变燃料主要是氘和锂，海水中氘的含量为0.03克／升，据估计地球上的海水量约为138亿亿米3，所以世界上氘的储量约40亿万吨；地球上的锂储量虽比氘少得多，也有2000多亿吨，用它来制造氚，足够满足人类对聚变能的需求。这些聚变燃料所释放的能量比全世界现有能源总量放出的能量大千万倍。按目前世界能源消费的水平，地球上可供原子核聚变的氘和氚，能供人类使用上千亿年。如果人类实现了氘-氚的可控核聚变，核燃料就可谓“取之不尽，用之不竭了”，人类就将从根本上解决能源问题，这正是当前核科学家们孜孜以求的所以。聚变能源不仅丰富，而且安全、清洁。聚变产生的放射性比裂变小的多。
专家们预测，核能在未来将成为人类取之不尽的持久能源。
1.2 变脏的地球与干净的核电
本节要点：回答的问题以下问题：现有的能源还能维持多久？能源利用可以不污染环境吗？核能真是可持续能源吗？
u 能源的可持续发展
必须寻找一些既能保证有长期足够的供应量又不会造成环境污染的能源。
而目前人类面临的问题正是：能源资源枯竭；环境污染严重。
能源利用与环境的可持续发展
能源危机
目前世界上常规能源的储量有的只能维持半个世纪（如石油），最多的也能维持一、二百年（如煤）人类生存的需求。
今天，几乎所有的工业化国家都面临着两个关系到可持续发展的紧密相连的挑战：保证令人满意的长期能源供应和减少人类活动带给环境的影响。能源利用与环境的可持续发展已成为关系到人类未来生存与文明延续的一个重要问题。
能源供应危机今天的世界人口已经突破60亿，比上个世纪末期增加了2倍多，而能源消费据统计却增加了16倍多。无论多少人谈论“节约”和“利用太阳能”或“打更多的油井或气井”或者“发现更多更大的煤田”，能源的供应却始终跟不上人类对能源的需求。当前世界能源消费以化石资源为主，其中中国等少数国家是以煤炭为主，其它国家大部分则是以石油与天然气为主。按目前的消耗量，专家预测石油、天然气最多只能维持不到半个世纪，煤炭也只能维持一二百年。所以不管是哪一种常规能源结构，人类面临的能源危机都日趋严重。
浓烟滚滚的火电厂
能源对环境的污染 另一方面，特别是利用化石能源的过程也直接影响地球的环境，使大气和水资源遭受严重污染。大气中主要的五种污染物是：氮氧化物（如NO与NO2）、二氧化硫（SO2）、各种悬浮颗粒物、一氧化碳（CO） 大气污染的主要源头
目前世界上最严重的大气污染来自化石能源燃烧造成的大气中二氧化碳量的增加。带来的主要后果是：酸雨、温室效应和臭氧层破坏。
和碳氢化合物（如CH4、C2H6、C2H4等）。其来源主要有三个方面：① 煤、石油等化石燃料的燃烧；② 汽车排放的废气；③ 工业生产（如各种化工厂、炼焦厂等）产生的废气。而其中燃烧化石燃料的火力发电厂是最大的固定污染源。
1. 多元化
世界能源结构先后经历了以薪柴为主、以煤为主和以石油为主的时代，现在正在向以天然气为主转变，同时，水能、核能、风能、太阳能也正得到更广泛的利用。可持续发展、环境保护、能源供应成本和可供应能源的结构变化决定了全球能源多样化发展的格局。天然气消费量将稳步增加，在某些地区，燃气电站有取代燃煤电站的趋势。未来，在发展常规能源的同时，新能源和可再生能源将受到重视。在欧盟2010年可再生能源发展规划中，风电要达到4000万千瓦，水电要达到1.05亿千瓦。2003年初英国政府公布的《能源白皮书》确定了新能源战略，到2010年，英国的可再生能源发电量占英国发电总量的比例要从目前的 3%提高到10%，到2020年达到20%。
2. 清洁化
随着世界能源新技术的进步及环保标准的日益严格，未来世界能源将进一步向清洁化的方向发展，不仅能源的生产过程要实现清洁化，而且能源工业要不断生产出更多、更好的清洁能源，清洁能源在能源总消费中的比例也将逐步增大。在世界消费能源结构中，煤炭所占的比例将由目前的26.47%下降到2025年的21.72%，而天然气将由目前的23.94%上升到2025年的28.40%，石油的比例将维持在37.60%～37.90%的水平。同时，过去被认为是“脏”能源的煤炭和传统能源薪柴、秸杆、粪便的利用将向清洁化方面发展，洁净煤技术（如煤液化技术、煤气化技术、煤脱硫脱尘技术）、沼气技术、生物柴油技术等等将取得突破并得到广泛应用。一些国家，如法国、奥地利、比利时、荷兰等国家已经关闭其国内的所有煤矿而发展核电，它们认为核电就是高效、清洁的能源，能够解决温室气体的排放问题。
3. 高效化
世界能源加工和消费的效率差别较大，能源利用效率提高的潜力巨大。随着世界能源新技术的进步，未来世界能源利用效率将日趋提高，能源强度将逐步降低。例如，以1997年美元不变价计，1990年世界的能源强度为0.3541吨油当量/千美元，2001年已降低到0.3121吨油当量/千美元，预计 2010年为0.2759吨油当量/千美元，2025年为0.2375吨油当量/千美元。
但是，世界各地区能源强度差异较大，例如，2001年世界发达国家的能源强度仅为0.2109吨油当量/千美元，2001～2025年发展中国家的能源强度预计是发达国家的2.3～3.2倍，可见世界的节能潜力巨大。
4. 全球化
由于世界能源资源分布及需求分布的不均衡性，世界各个国家和地区已经越来越难以依靠本国的资源来满足其国内的需求，越来越需要依靠世界其他国家或地区的资源供应，世界贸易量将越来越大，贸易额呈逐渐增加的趋势。以石油贸易为例，世界石油贸易量由1985年的12.2亿吨增加到2000年的21.2 亿吨和2002年的21.8亿吨，年均增长率约为3.46%，超过同期世界石油消费1.82%的年均增长率。在可预见的未来，世界石油净进口量将逐渐增加，年均增长率达到2.96%。预计2010年将达到2930万桶/日，2020年将达到4080万桶/日，2025年达到4850万桶/。世界能源供应与消费的全球化进程将加快，世界主要能源生产国和能源消费国将积极加入到能源供需市场的全球化进程中。
5. 市场化
由于市场化是实现国际能源资源优化配置和利用的最佳手段，故随着世界经济的发展，特别是世界各国市场化改革进程的加快，世界能源利用的市场化程度越来越高，世界各国政府直接干涉能源利用的行为将越来越少，而政府为能源市场服务的作用则相应增大，特别是在完善各国、各地区的能源法律法规并提供良好的能源市场环境方面，政府将更好地发挥作用。当前，俄罗斯、哈萨克斯坦、利比亚等能源资源丰富的国家，正在不断完善其国家能源投资政策和行政管理措施，这些国家能源生产的市场化程度和规范化程度将得到提高，有利于境外投资者进行投资。
三、启示与建议
1. 依靠科技进步和政策引导，提高能源效率，走高效、清洁化的能源利用道路
中国有自己的国情，中国能源资源储量结构的特点及中国经济结构的特色，决定在可预见的未来，我国以煤炭为主的能源结构将不大可能改变，我国能源消费结构与世界能源消费结构的差异将继续存在，这就要求中国的能源政策，包括在能源基础设施建设、能源勘探生产、能源利用、环境污染控制和利用海外能源等方面的政策应有别于其他国家。鉴于我国人口多、能源资源特别是优质能源资源有限，以及正处于工业化进程中等情况，应特别注意依靠科技进步和政策引导，提高能源效率，寻求能源的清洁化利用，积极倡导能源、环境和经济的可持续发展。
2. 积极借鉴国际先进经验，建立和完善我国能源安全体系
为保障能源安全，我国一方面应借鉴国际先进经验，完善能源法律法规，建立能源市场信息统计体系，建立我国能源安全的预警机制、能源储备机制和能源危机应急机制，积极倡导能源供应在来源、品种、贸易、运输等方式的多元化，提高市场化程度；另一方面应加强与主要能源生产国和消费国的对话，扩大能源供应网络，实现能源生产、运输、采购、贸易及利用的全球化.
本文为春节专题文章——“年度 科技 发展态势总结与展望”的第四篇能源篇。
世界能源领域2019年发展态势
全球油气供应安全风险大幅增加。 全球尤其是中东能源地缘政治冲突加剧，大大增加了油气供应的安全风险。4月，美国宣布终止对伊朗石油进口的制裁豁免，重启对伊朗原油出口的限制。7月，英国在直布罗陀海域扣押了伊朗油轮。随后，伊朗在霍尔木兹海峡查扣一艘英国油轮以示报复。9月，沙特阿美旗下的两处重要石油设施遭无人机袭击，原油产量一度锐减570万桶/日，引发了全球油价短期跳涨。此外，卡塔尔退出石油输出国组织“欧佩克”、叙利亚局势震荡也在一定程度上影响全球的油气供应安全。
动力电池梯次利用商业化加速。 德国大众集团推出一款新型移动充电站，其内部电能存储单元由二次回收的电动车动力电池组成，已在德国率先投放使用。日本本田 汽车 公司与美国电力公司（American Electric Power，AEP）展开合作，共同开发一个能够将废旧电动 汽车 电池集成至AEP电网中的新商业模式。中国北汽鹏龙、北汽新能源等企业合伙在河北省黄骅市实施了北汽鹏龙动力电池梯次利用及资源化项目。
世界能源领域2020年趋势展望
全球能源转型趋势愈发明显。 德国将逐渐停止以煤炭作为电力来源，并将可再生能源的发电比重从现在的38%提升至2030年的65%。法国能源部表示，到2030年要将可再生能源在法国能源结构中的比重提高到40%左右。韩国产业通商资源部公布《第三次能源基本计划》草案，提出力争到2040年将可再生能源占比提高到30%-35%，大幅降低煤炭发电比重。波兰公布2040能源政策草案，拟大幅增加核电和可再生能源在能源结构中的比例，以不断降低对煤炭的依赖。
可再生能源市场前景巨大。 国际能源署发布《可再生能源市场分析和2024年预期》报告称，从2019年到2024年，全球可再生能源装机将增加50%。美国能源信息署发布的《2019年度能源展望》报告指出，未来30年，可再生能源发电量（风力、太阳能、水力）将从2018年的5000亿千瓦时增加到2050年的1.5万亿千瓦时。欧洲风能协会发布《我们的能源，我们的未来》报告称，欧盟现在的海上风电装机容量是20吉瓦，到2050年欧盟海上风电装机容量要达到230至450吉瓦，比现有容量增长10倍以上。英国发布的《海上风电产业战略规划》提出，在2030年前将英国海上风电装机容量提高到3000万千瓦，将海上风力发电量提高到总发电量的30%。
先进核技术商业化应用加速。 根据麻省理工学院报告，先进、非常规的核反应堆将在2030年颠覆当前的核能行业。美国首座小型反应堆纽斯凯尔小堆将于2020年9月完成核管会的设计认证，并将于2026年下半年投入运行。俄罗斯首座浮动式核电厂“罗蒙诺索夫院士”号将于2020年4月开始全面投运。英国投资两亿英镑建造全球首个商用核聚变发电厂，并拟于2040年实现核聚变能源生产的商业化。加拿大启动核能研究倡议，加速推进小型模块堆的研发应用，并计划于2026年前在乔克河（Chalk River）建成首座小堆。
作者简介
张欢欢，国务院发展研究中心国际技术经济研究所 研究四室 研究助理
研究所简介
国际技术经济研究所（IITE）成立于1985年11月，是隶属于国务院发展研究中心的非营利性研究机构，主要职能是研究我国经济、 科技 社会 发展中的重大政策性、战略性、前瞻性问题，跟踪和分析世界 科技 、经济发展态势，为中央和有关部委提供决策咨询服务。“全球技术地图”为国际技术经济研究所官方微信账号，致力于向公众传递前沿技术资讯和 科技 创新洞见。
地址：北京市海淀区小南庄20号楼A座
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中科院专家提出：风能、太阳能、潮汐能的开发可以有效缓解中国的能源供应困局，其中产业化条件最为成熟的首推风力发电。
中国风力发电已经历20年漫长的“试验期”，而风力发电的产业化举步维艰，大大小小的风电场遍布全国，几乎各省都有，却并不成气候。
据统计，到去年年底，全国共有43个风电场，分布在14个省（区、市），总装机容量76.4万千瓦。刘应宽说，按照目前的发展势头，到今年年底，全国风电装机容量将肯定超过100万千瓦。
而早在1995年，原国家电力部就提出，到2000年中国风机规模要达到100万千瓦，这一时间表整整推迟了5年。
随着近年煤炭、石油等常规能源的全面紧张，清洁环保的可再生能源驶入发展的快车道。《京都议定书》的签订和《可再生能源法》的出台，为风电迅速成长注入蓬勃动力。
在各种可再生能源中，风能因资源丰富、成本相对较低而最具商业化、产业化前景。政策的驱动，以及利益的诱惑，吸引着嗅觉敏锐的企业纷纷投资风电。据不完全统计，包括五大发电集团在内的全国30多家企业已争相涉足这一领域，总投资超过100亿元。
按照国内目前的行业平均水平，每千瓦风电装机容量的成本为8000－10000元，与造价约4000元／千瓦的煤炭、石油等常规能源电厂相比，风电场的造价大约高出1倍。目前，每度风电的成本约为0.4－0.5元。
研究表明，风力发电能力每增加一倍，成本就会下降15%。由于近年世界风电增长一直保持在30%以上，风电成本快速下降，国外已日趋接近燃煤发电成本。此外，风电外部成本几乎为零，甚至低于核电成本，因此经济效益凸现。随着中国风电设备国产化和发电的规模化，风电可望比燃煤发电更具成本和价格优势。
在风电场急速增长的带动下，风电设备制造正呈现出巨大的市场空间。按照中国远期规划（2020年风电装机2000万千瓦）和每千瓦8000－10000元的造价，每年风电设备市场容量约为97亿－122亿元。即使考虑国产化程度提高而导致的价格下降，平均每年的市场容量也应保持在70亿元以上。在可预期的巨大市场空间面前，中国风电设备制造企业将迎来难得的发展机遇。
同样看到这个巨大市场的，还有来自欧洲的跨国风电设备制造企业。由于起步早，技术先进，欧洲企业占据着全球风电设备市场的绝大部分市场份额，中国市场也不例外。
由于看到中国市场的巨大需求，欧洲各大风电设备制造企业纷纷提高产品售价，并严格控制技术转让。有资料显示，过去3年间，进口风电设备的价格上涨了20%以上。
面对风电的商机与困惑，有关专家提出，已具产业化条件的中国风力发电迟迟不能迈出关键一步，最重要的原因在于：由于电价、关税、贷款、税收等优惠政策与扶持措施不到位，风电产业化从市场这个“源头”被束缚住了。中国的风力发电产业化，只能从做大风电市场破题。应该促进可再生能源立法，打破电力市场的地区分割，解决风电在全国摊销的关键难题，同时辅以信贷、税收、消费等方面的鼓励政策，从而引导更多的投资进入风电产业，进而借鉴彩电、汽车等行业的国产化方式，以市场来推进风力发电设备制造、研发的国产化。
水电应该列入可再生资源的范畴吗？
大小型水电项目间的对比评价是公正合理的吗？
通过何种方式水电才能被认为是绿色能源？
1.水电应该列入可再生资源的范畴吗？
1.1可再生资源的科学定义
可再生资源的发展满足可持续发展的很多基本目标，显然，因为它应不消耗人类的自然资源财富。相应的，电力部门的重组通常由支持可再生资源的机构组成，包括那些制定可再生能源发电最低标准的部门。然而，在官方文件或重组法令中，可再生能源的定义通常对大型水电工程的发展表现出否定的理解。例如，在克林顿政府提出的“全面电力竞争法案”中，仅仅由太阳，风，地热，生物产生的能源才被列为可再生能源。在加利福尼亚，30MW或以下的水力发电站产生的电才被认为是可再生能源，佛蒙特洲规定的标准为80MW,而罗得岛洲为100MW,而且假定这个项目不需要建造一个新的大坝。
科学角度讲，把水电全部或部分地排除在可再生能源之外是不公证的。风电被认为是一种对未来发展提供美好前景的能源。事实上，定义水资源和风资源在理论上的区别是不可能的，两者都是间接太阳能。不像矿物燃料，他们不增加熵值，也就是说，它们用风或水的形式将非浓缩能源的自然流量转变为有用的电力。两者都有非常简短且有效的能源链，重复进行，不像矿物燃料要求复杂的进化过程。基于这些原因，所有的水电项目，不论大小，都应该被列为可再生资源的范畴。
1.2服务水平
产生电力的每种形式都有其单一的特点，在计划新项目时必须考虑进去。这些因素包括容量和能源输出量，传输能力，循环能力，传输时间和自动发电控制。为了在同等的条件下比较可再生资源，把服务水平考虑进去是非常必要的。
太阳能（Solar）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3.8x10^23kW的辐射值，其中20亿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800000亿kW，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。平均在大气外每平米面积每分钟接受的能量大约1367w。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来点火；利用太阳能来干燥农副产品。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。太阳能的利用有光化学反应,被动式利用（光热转换）和光电转换两种方式。太阳能发电一种新兴的可再生能源利用方式。
使用太阳电池，通过光电转换把太阳光中包含的能量转化为电能，使用太阳能热水器，利用太阳光的热量加热水，并利用热水发电，利用太阳能进行海水淡化。现在，太阳能的利用还不很普及，利用太阳能发电还存在成本高、转换效率低的问题，但是太阳电池在为人造卫星提供能源方面得到了应用。
主要是硅光电池在吸收太阳所发射出来的光能，硅光电池主要是从沙子里提炼出来的，由贝尔实验室开发。太阳能是太阳内部或者表面的黑子连续不断的核聚变反应过程产生的能量。地球轨道上的平均太阳辐射强度为1367w/㎡。地球赤道的周长为40000km，从而可计算出，地球获得的能量可达173000TW。在海平面上的标准峰值强度为1kw/m2，地球表面某一点24h的年平均辐射强度为0.20kw/㎡，相当于有102000TW 的能量，人类依赖这些能量维持生存，其中包括所有其他形式的可再生能源（地热能资源除外），虽然太阳能资源总量相当于现在人类所利用的能源的一万多倍，但太阳能的能量密度低，而且它因地而异，因时而变，这是开发利用太阳能面临的主要问题。太阳能的这些特点会使它在整个综合能源体系中的作用受到一定的限制。
尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量的22亿分之一，但已高达173,000TW，也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤。地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能以及部分潮汐能都是来源于太阳；即使是地球上的化石燃料（如煤、石油、天然气等）从根本上说也是远古以来贮存下来的太阳能，所以广义的太阳能所包括的范围非常大，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。
太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它资源丰富，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。
太阳电池是一对光有响应并能将光能转换成电力的器件。能产生光伏效应的材料有许多种，如：单晶硅，多晶硅，非晶硅，砷化镓，硒铟铜等。它们的发电原理基本相同，现以晶体为例描述光发电过程。P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅，形成P－N结。
当光线照射太阳电池表面时，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了跃迁，成为自由电子在P-N结两侧集聚形成了电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的的实质是：光子能量转换成电能的过程。
“硅”是我们这个星球上储藏最丰量的材料之一。自从19世纪科学家们发现了晶体硅的半导体特性后，它几乎改变了一切，甚至人类的思维，20世纪末．我们的生活中处处可见“硅”的身影和作用，晶体硅太阳电池是近15年来形成产业化最快。生产过程大致可分为五个步骤：a、提纯过程 b、拉棒过程 c、切片过程 d、制电池过程 e、封装过程。
太阳能光伏
光伏板组件是一种暴露在阳光下便会产生直流电的发电装置，由几乎全部以半导体物料(例如硅)制成的薄身固体光伏电池组成。由于没有活动的部分，故可以长时间操作而不会导致任何损耗。简单的光伏电池可为手表及计算机提供能源，较复杂的光伏系统可为房屋提供照明，并为电网供电。 光伏板组件可以制成不同形状，而组件又可连接，以产生更多电力。近年，天台及建筑物表面均会使用光伏板组件，甚至被用作窗户、天窗或遮蔽装置的一部分，这些光伏设施通常被称为附设于建筑物的光伏系统。
太阳热能
现代的太阳热能科技将阳光聚合，并运用其能量产生热水、蒸气和电力。除了运用适当的科技来收集太阳能外，建筑物亦可利用太阳的光和热能，方法是在设计时加入合适的装备，例如巨型的向南窗户或使用能吸收及慢慢释放太阳热力的建筑材料。
据记载，人类利用太阳能已有3000多年的历史。将太阳能作为一种能源和动力加以利用，只有300多年的历史。真正将太阳能作为“近期急需的补充能源”，“未来能源结构的基础”，则是近来的事。20世纪70年代以来，太阳能科技突飞猛进，太阳能利用日新月异。近代太阳能利用历史可以从1615年法国工程师所罗门·德·考克斯在世界上发明第一台太阳能驱动的发动机算起。该发明是一台利用太阳能加热空气使其膨胀做功而抽水的机器。在1615年～1900年之间，世界上又研制成多台太阳能动力装置和一些其它太阳能装置。这些动力装置几乎全部采用聚光方式采集阳光，发动机功率不大，工质主要是水蒸汽，价格昂贵，实用价值不大，大部分为太阳能爱好者个人研究制造。20世纪的100年间，太阳能科技发展历史大体可分为七个阶段。
第一阶段(1900~1920年)
在这一阶段，世界上太阳能研究的重点仍是太阳能动力装置，但采用的聚光方式多样化，且开始采用平板集热器和低沸点工质，装置逐渐扩大，最大输出功率达73.64kW，实用目的比较明确，造价仍然很高。建造的典型装置有：1901年，在美国加州建成一台太阳能抽水装置，采用截头圆锥聚光器，功率：7.36kW；1902 ~1908年，在美国建造了五套双循环太阳能发动机，采用平板集热器和低沸点工质；1913年，在埃及开罗以南建成一台由5个抛物槽镜组成的太阳能水泵，每个长62.5m，宽4m，总采光面积达1250m2。
第二阶段（1920~1945年）
在这20多年中，太阳能研究工作处于低潮，参加研究工作的人数和研究项目大为减少，其原因与矿物燃料的大量开发利用和发生第二次世界大战（1935~1945年）有关，而太阳能又不能解决当时对能源的急需，因此使太阳能研究工作逐渐受到冷落。
第三阶段（1945~1965年）
在第二次世界大战结束后的20年中，一些有远见的人士已经注意到石油和天然气资源正在迅速减少， 呼吁人们重视这一问题，从而逐渐推动了太阳能研究工作的恢复和开展，并且成立太阳能学术组织，举办学术交流和展览会，再次兴起太阳能研究热潮。 在这一阶段，太阳能研究工作取得一些重大进展，比较突出的有：1945年，美国贝尔实验室研制成实用型硅太阳电池，为光伏发电大规模应用奠定了基础；1955年，以色列泰伯等在第一次国际太阳热科学会议上提出选择性涂层的基础理论，并研制成实用的黑镍等选择性涂层，为高效集热器的发展创造了条件。此外，在这一阶段里还有其它一些重要成果，比较突出的有： 1952年，法国国家研究中心在比利牛斯山东部建成一座功率为50kW的太阳炉。1960年，在美国佛罗里达建成世界上第一套用平板集热器供热的氨——水吸收式空调系统，制冷能力为5冷吨。1961年，一台带有石英窗的斯特林发动机问世。在这一阶段里，加强了太阳能基础理论和基础材料的研究，取得了如太阳选择性涂层和硅太阳电池等技术上的重大突破。平板集热器有了很大的发展，技术上逐渐成熟。太阳能吸收式空调的研究取得进展，建成一批实验性太阳房。对难度较大的斯特林发动机和塔式太阳能热发电技术进行了初步研究。
Solar
Solar (Solar) generally refers to the sun's radiation energy. Carried out in the solar interior from "H" together into a "helium" the nuclear reaction, kept a huge release of energy, and continue to the space radiation energy, which is solar energy. This solar nuclear fusion reaction inside the can to maintain the hundreds of millions of百亿年first time. Solar radiation to space launch 3.8x10 ^ 23kW power of the radiation, of which 20 billionth of the Earth's atmosphere to reach. Solar energy reaching the Earth's atmosphere, 30% of the atmosphere reflectance, 23% of atmospheric absorption, and the rest to reach the Earth's surface,
Its power of 80 trillion kW, that is to say a second exposure to the sun's energy on Earth is equivalent to five million tons of coal combustion heat release. The average per square meter in the atmosphere outside the area of energy per minute to receive about 1367w. A broad sense of the solar energy on earth many sources, such as wind energy, chemical energy, potential energy of water and so on. The narrow sense is limited to solar radiation of solar light thermal, photovoltaic and photochemical conversion of the directly.
At this stage, the world's solar energy is still the focus of the study of solar energy power plant, but the diversification of the use of the condenser, and the introduction of flat-plate collector and a low boiling point working fluid, the device gradually expanded up to maximum output power 73.64kW, Objective To compare the clear and practical, cost remains high. The construction of a typical device are as follows: 1901, California built a solar-powered pumping devices, the use of truncated cone condenser power: 7.36kW1902 ~ 1908 years, built in the United States five sets of double-cycle solar-powered engines, the use of flat-panel collector and a low boiling point working fluidin 1913,
Human use of solar energy has a long history. China more than 2000 years ago, back in the Warring States period, one will find that the use of four steel mirror to focus sunlight ignitionuse of solar energy to dry agricultural products. The development of modern, solar energy has become increasingly widespread use, it includes the use of solar energy solar thermal, solar photovoltaic and solar energy use, such as the photochemical use. The use of solar photochemical reaction, a passive use (photo-thermal conversion) and the photoelectric conversion in two ways. A new solar power and renewable sources of energy use.
Silicon photovoltaic cells mainly in the absorption of solar light energy emitted by silicon photocell is mainly extracted from the sand by the development of Bell Labs. Solar energy is the internal or the surface of the sun sunspot continuous process of nuclear fusion reactions produce energy. Earth's orbit on the average solar radiation intensity for the 1367w / ㎡. Circumference of the Earth's equator to 40000km, and thus calculated the Earth's energy can be obtained 173000TW. At sea level standard for peak intensity 1kw/m2, a point on the Earth's surface 24h of the annual average radiation intensity 0.20kw / ㎡, which is equivalent to have 102000TW energy
Human dependence on these energy to survive, including all other forms of renewable energy (except for geothermal energy resources), although the total amount of solar energy resources is the human equivalent of the energy used by ten thousand times, but low energy density of solar energy, and it vary from place to place, from time to time change, the development and utilization of solar energy which is facing a major problem. These features will make solar energy in the integrated energy system of the role of subject to certain restrictions.
The use of solar cells, through the photoelectric conversion to solar energy conversion is included in electricity, the use of solar water heaters, the use of solar heat hot water and use water for power generation, using solar energy for desalination. Now, the use of solar energy is not very popular, the use of solar power costs are high there, the problem of low conversion efficiency, but for satellite solar cells to provide energy has been applied.
Although the Earth's atmosphere solar radiation to the total energy only 22 billionths of a radiation energy, it has been as high as 173,000 TW, that is to say a second exposure to the sun's energy on Earth is equivalent to five million tons of coal. Earth wind energy, hydropower, ocean thermal energy, wave energy and tidal energy as well as some comes from the suneven in the face of the earth's fossil fuels (such as coal, oil, natural gas, etc.) that is fundamentally Since ancient times the storage of solar energy down, so by including a broad range of solar energy is very large,
The narrow sense is limited to solar radiation of solar light thermal, photovoltaic and photochemical conversion of the directly.
Solar energy is the first time, but also renewable energy. It is rich in resources, can use free of charge, and without transportation, without any pollution to the environment. For mankind to create a new life, so that social and human energy into a era of reducing pollution.
Solar cells have to respond to a light and convert solar energy to power the device. Photovoltaic effect can produce many kinds of materials, such as: single crystal silicon, polycrystalline silicon, amorphous silicon, gallium arsenide, copper indium selenium. They are basically the same principle of power generation is now crystal as an example to describe the process of light generation. P-type crystalline silicon available after phosphorus-doped N-type silicon, the formation of P-N junction.
When the surface of solar light, the silicon material to be part of photon absorptionphoton energy transfer to the silicon atom, electronic transitions have taken place, as a free-electron concentration in the PN junction formed on both sides of the potential difference, when the external circuit connected when the effects of the voltage, there will be a current flowing through the external circuit have a certain amount of output power. The substance of this process are: photon energy into electrical energy conversion process.
"Si" is our planet's abundance of storage materials. Since the 19th century, scientists discovered the properties of crystalline silicon semiconductor, it almost changed everything, even human thought, end of the 20th century. Our lives can be seen everywhere, "silicon" figure and role of crystalline silicon solar cells is the formation of the past 15 years the fastest growing industry. Production process can be divided into five steps: a, purification process b, the process of pulling rod c, slicing the process of d, the process of system battery e, the course package.
Solar photovoltaic
Is a component of photovoltaic panels in the sun exposure will generate direct current power generation devices, from virtually all semiconductor materials (eg silicon) are made of thin photovoltaic cells composed of solid. Because there is no part of activity, and would thus be a long time operation would not lead to any loss. Simple photovoltaic cells for watches and computers to provide energy, and more complex PV systems to provide lighting for the housing and power supply. Photovoltaic panels can be made into components of different shapes, and components can be connected to generate more power. In recent years, the surface of the roof and building will be the use of photovoltaic panels components,
Even be used as windows, skylights or sheltered part of devices, which are often called photovoltaic facilities with PV systems in buildings.
Solar thermal
Modern technology solar thermal polymerization sunlight and use its energy produced hot water, steam and electricity. In addition to the use of appropriate technology to collect solar energy, the building can also make use of the sun's light and heat energy is added in the design of appropriate equipment, such as large windows or use of the south can absorb and slowly release the sun heat the building materials .
According to records, human use of solar energy has more than 3,000 years of history. To solar energy as an energy and power use, only 300 years of history. The real solar as "the near future to add much-needed energy," "the basis of the future energy mix" is the latest thing. Since the 20th century, 70s, solar technology has made rapid advances, solar energy use with each passing day. Solar energy utilization in modern history from the French engineers in 1615 in the Solomon and Germany Cox invented the world's first solar-powered engines run. The invention is a use of solar energy heating the air to the expansion and pumping machines acting.
In 1615 ~ 1900, between the developed world and more than one solar power plant and a number of other solar energy devices. Almost all of these power plants collect the sun means the use of condenser, engine power is not, the working fluid is water vapor, which is very expensive, not practical value, the majority of individual studies for manufacturing solar enthusiasts. 100 years of the 20th century, the history of the development of solar energy technology in general can be divided into seven stages.
在现实生活或工作学习中,说到作文,大家肯定都不陌生吧,作文根据体裁的不同可以分为记叙文、说明文、应用文、议论文。你知道作文怎样写才规范吗?下面是小编帮大家整理的新能源作文初一,欢迎阅读与收藏。
新能源作文初一 篇1
走在22世纪的大街上,你会觉得这是一个全新的时代。新能源的发展促进了世界科学技术的进一步发展。
能源是人类和地球生存的保障,但石油等能源越来越少,寻找新能源成为人类的重要出路。地球上的海域面积广阔,占总面积的因此,科学家们把注意力集中在可以提取新能源的海洋上。那么可以从海洋中提取什么新能源来维持人类的生存呢?
这种新能源的开发有效缓解了温室效应和雾霾天气,非常环保,但是东西各有利弊,所以这种能源要避免高温。在校报时代,这种新能源已经取代石油,成为人类生活中使用最广泛的资源。你能猜到这是什么吗?
有人认为是煤铁矿产资源,但这种能源是天然气。没错,新能源是海洋氢,也就是从海洋中提取的氢。人们用电解水提取氢气,比较实用。来自海洋的氢气可以生产金属、化学品和日用品,为整个社会服务。氢气的密度很小,和氧气反应会产生热量。
新时代,新能源、科技在不断进步,社会在不断发展。我们也应该充分利用能源为社会和世界服务。让我们一起加油!
新能源作文初一 篇2
如今,环境污染在世界各地都存在,这是人类滥用石油产品普及的结果。这一后果已经成为世界人类密切关注的焦点。现在人类的生存环境越来越差。节约能源是环境保护的首要和前提,人类应从这方面入手。
经过调查,我了解到各国都在研究一种新能源――环保燃料电池。据我所知,德国在这项技术上暂时领先于世界。这项技术最初用于军事目的,但现在准备应用于航空和民用。环保燃料电池的特点是无噪音、无污染、无辐射,属于清洁能源。
这种新型环保能源如果能在世界范围内推广,将会应用于各个方向:车辆、船只、飞机等类似的交通工具、工程机械、照明等。因此可以减少对空气和水的污染。此外,环保燃料电池使用方便,具有许多优异的特性,这将是环保领域的一大事业。
虽然环保燃料电池还没有完全开发出来,但是一旦这项技术成熟,我们就会推广它,让各行各业都使用环保燃料电池,让我们生活的环境能够减少对环境的污染,让我们的地球母亲受益,也让我们自己和子孙后代受益!让我们期待未来环保燃料电池的诞生和我们美好的生活环境。
新能源作文初一 篇3
人的生活离不开电,电可以用于照明、生产,动力,汽车、火车都离不开电。电广泛用于生活、生产。
电有水发电的叫水电,用煤炭发电的叫火电,还有用铀发电的叫核电。但是水,煤炭,铀都有用完的时候,那该怎么办呢?因此人们都在寻找新能源。
10月1日我的小叔叔来我家,他在浙江大学读物理系读研究生,他正在研究新能源。什么新能源呢?听他说是核聚变,如果研究成功的话,我们人类就有用不完的新能源了。可是我还是不明白,于是我在电脑上查了一下。原来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伸出所产生的热能。包括了太阳能、风能、生物质能、地热能、核聚变能、水能和海洋能以及由可再生能源衍生出来的生物燃料和氢所产生的能量。
也可以说,新能源包括各种可再生能源和核能。相对于传统能源,新能源普遍具有污染少、储量大的特点,对于解决当今世界严重的环境污染问题和资源枯竭问题具有重要意义。同时,由于很多新能源分布均匀,对于解决由能源引发的战争也有着重要意义。
原来新能源对人类有如此大的作用,我也要努力学习,将来去研究它。
新能源作文初一 篇4
今天我读了一篇文章,才知道原来有一种洁净,无污染的新能源――可燃冰。
这种可燃冰是天然气(甲烷类)被包进水分子中,在海底低温与压力下结晶形成的。这种白色的固体在常温下可释放64立方米甲烷气体和立方米淡水,而且几乎不产生任何污染。现在正全力开采这种可燃冰。
但在普及过程中,困难出会随之而来。首先是开采的困难,现在开采的方法有热解法、降压法和置换法等,但无一不是既费时、效率又不高。其次就是开采这种新能源一定会受到一定的阻力,那些石油大国怎么会眼白白地看着自己的利益受损?这种新能源一但开采成功,势必很快取代石油,这样靠石油起家的国家将会失去主要的财富来源,因此他们一定会百般阻拦。退一步说,即使这种能源成功开发出来,但这也必定成为出界各国争夺的目标,谁掌握新能源,谁就会掌握未来世界的命脉,这怎么不引起争夺呢?但这一来也一定起许多负面影响:各国的反目、战争等。这些隐患都是不可忽视的。
虽然如此,但在能源日益减少的今天,新能源开发是我们唯一的出路,但愿新能源能尽早普及世界,为世界打开一条新的道路!
新能源作文初一 篇5
现在汽车的条件不能满足我的想法。比如它不能净化空气,也不能保护环境,更不能我想象的汽车,它能净化空气,也能保护环境接下来,我就来介绍我的汽车吧!
汽车的底面是三角形的,这样具有稳定性汽车的车身是半圆形的(稍有点不规则),四面都有透明的窗户,车前的雨刷器比之前的速度快了百倍,如果下了倾盆大雨,这样即看不见,又不影响视线车前还装了自动洗车的功能,以后就不用去洗车店了汽车的轮胎也比之前的轮胎坚硬了十倍。
汽车的作用也稍有改变汽车的后备箱有一个“自动生产空气片机”,只要把“空气片”放在“小型筒”里,“小型筒”会顺着管道通到排气口,然后就能净化空气啦!后车窗旁,有一个“储水机”,“储水机”旁有些小点点,这些小点点,是等水装满后,用来浇花的其实,这些“水”也不是水是雨。每当下起倾盆大雨时,“储水机”会把雨储存起来,所以,这“水”是纯天然的哦!天窗旁有一个“氧气罐”,它的排气口在车头那儿,氧气从排气口出来,就能让人呼吸新鲜空气了。
这就是我的想法,在生活中你也能发明一些有趣的东西,它也许与众不同,也许很好玩,也许能给人们带来快乐――加油吧!
新能源作文初一 篇6
由于人们在二十一世纪把大部分能源都开采完了,到了二十三世纪已经没有能源可利用了。幸好科学家早已预测到这个结果,人们只能用并且已经充分会利用风力、太阳能来发电。
在每一个城市里,几乎都有风力发电和太阳能的影子。在街道两旁,人们常常可以看见一块块太阳能板悬挂在一根根杆子上,人们不能直接用肉眼对高楼大厦房屋看,否则会伤害到眼睛,要带上保护眼镜。因为大厦的外墙全部都是可以储存太阳能的幕墙玻璃,房屋大部分是平的,就象盖上一顶顶帽子,是为了能更好的吸收太阳能,楼顶上的玻璃可以储存太阳能变化为电能。
太阳刚刚升起,太阳能洗衣机就开始运转了,人们的厨房也变得干净了,在阴雨天,人们可以用平时储存的电能用电磁炉烧饭,烧菜。汽车也都不用汽油了,而用太阳能转换为电能再转换成动能,大街上再也不会因为有废气排出而变得乌烟瘴气我们的蓝天变得湛蓝深远,小溪清撤见底,鞋子穿了一周都不会脏。大家知道他们现在的生活是以前的老祖先意想不到的,因为在以前的录影里,蓝天灰蒙蒙的,汽车后面总有一条条黑色的尾巴。那时,一定会更加珍惜并且爱护这个世界。
新能源作文初一 篇7
周六上午,我参加了合肥晚报举行的光伏发电小课堂活动,和小伙伴们一起去探索新能源的奥秘。
经过一个小时的车程,我们来到了一个叫阳光电源的公司。工作人员说他们公司主要就是做新能源发电的,就是利用设备将风、阳光、水等能源转换为电能。说到电能就不能不提一个叫阳光逆光器的机器,工作人员说用太阳能板转换出来的电是不能直接使用的,所以就要用到阳光逆光器把交流电变换成直流电。还有一个最实用的设备就是新能源电池了,它主要就是用于我们现在的新能源汽车上,这样车就可以不加油,用电就可以行驶了,减少对大气的污染。
在参观了公司的小型发电站后,最后一个环节就是我期待已久的动手做实验了。老师一声令下我们立刻在自己的座位上坐好,桌上已经摆放好了实验的工具。我和唐宋卿一组,一起用电线连接了太阳能板、开关和灯泡,让太阳能板上的电能传递给灯泡,使灯泡亮了起来。后来我还自己独自完成了风力发电的机器组装。特别高兴的是,工作人员还贴心地给我们准备了一套小型的机器作为礼物送给我们。
这次的活动太有意思了,真是乘兴而来尽兴而归,下次我肯定还要参加。
新能源作文初一 篇8
现在社会,我们主要以石油与煤作为能源。石油与煤都是不可以再生的能源,用一点就少一点,还有就是使用煤和石油会污染空气,破坏生态环境。
现在,我们人类已经意识到这个问题,于是开发出了很多高清洁新能源。比如:海洋能、波浪能、潮汐能与风能等等。
海洋能是靠海洋的温差来发电的,由于海洋底层水温很低使氨蒸汽重新冷却成液体,而海面水温高可使氨水沸腾变成水蒸汽,推动汽轮转动从而发动发电机而风能是靠风吹动风车上的叶片来发电的,由于风车中带有发电机,所以能将发出的电力输送给发电厂,发电厂才可以把电输送给大家。
但是万一地球上的水变少了,那么海洋能、潮汐能、波浪能的效率就不高了。到了夏天又很少刮风,不能风能发电,怎么办呢?于是,我想到了对人类非常有用的核能。我们可以用核能来发电,因为极少量的核发生裂变时能放出惊人的能量。因为金属轴是一种容易发生裂变反应的核燃料。金属轴中含有一种轴原子,轴原子中又含有原子核。原子核在裂变时会放出更多的能量。因此我们把核能转变成我们需要的电力。
核能可以代替海洋能、潮汐能、波浪能。所以它是人类未来的“绿色能源”!
新能源作文初一 篇9
在这个世界上有许许多多的能源,如:太阳能、水能、风能、电能现在,每个国家都需要能源。瞧,有的国家为能源在争吵,有的国家为能源随时准备战争,想用武力掠夺能源,可见,能源是多么的重要。因为我们现在用的电大部分就是以煤作为能源开发利用的在大街上飞奔的汽车绝大部分是以汽油或柴油为动力的,而汽油和柴油是以地下开采的石油提炼出来的在家里煮饭大部分用的是煤气与天然气。
可是,这些能源并不是无限的,它们总有一天会枯竭的,而这一天即将来临。如果没有了能源,我们不能坐汽车、火车、飞机等这些高科技产品我们不能看电视、玩电脑和打游戏更不能用台灯、电灯和煤气那是一件多么可怕的事情啊,所以,我想要发明一个“微型能源器”。这个能源器能够随时随地的收取大自然的所有能源,当我们需要用的时候,就可以随地释放出来供大家运用,这样一来,有了这个能源器以后,就不用有些国家为了能源问题而产生战争也不会破坏城市环境和大自然的生态平衡更不会在大街上看见那些难看得像蜘蛛网似的电线。而且这个能源器非常小,方便携带,很是实用哦!
这就是我发明的“微型能源器”,它使我插上想象的翅膀,产生无限的遐想 新能源作文初一 篇10
现在的交通工具都离不开石油作为燃料,它们每天都排放着二氧化碳,不仅破坏了地球的臭氧层使地球温度升高,还影响人们的健康,使人们失去了许多自然界的朋友。随着社会经济的越来越发达,人们对各种能源的需求量就会越来越大,有朝一日,它们都会枯竭,到那时,我们会无法生存。所以,我希望在不久的将来能利用空气作为我们新的能源。
我想发明一种靠空气作燃料就能工作的发动机,无论任何交通工具装上这种先进的发动机后都不用加任何燃料,也不用通电就可以行驶了,汽车再也不用加油了,轮船在海上可以随意远航,飞机可以不用再为飞到天空上以后突然发现燃料泄漏或耗尽发生事故而苦恼了,火车上再也不需要那么多的电线了。
那大家一定认为它们排放的是有毒的废气,其实不是的,它们排放出来的是氧气,排放出来的氧气越多,我们的空气就越清新,环境就越来越好,天空就越来越纯净,我们的许多自然朋友都会繁衍生息总之,有了它我们的地球会越来越美好,人类的身体也会越来越健康。我一定要好好学习,奋发图强,为实现这个美好的愿望而奋斗!
新能源作文初一 篇11
19日早上9点,绵阳晚报小记者们按时来到了科博会A馆外的集合地点,虽然刚开馆不久,但来参观的市民、学生就已经络绎不绝,我们怀着激动的心情在老师的带领下进入了科博会展区。
我们这组采访的是新能源汽车展区,老师告诉我们这些新能源汽车是用电作动力的。我们来到一辆泸州生产的公交大客车前,工作人员给我们介绍它是油电混合动力的,行驶速度30公里以下时用电,30公里以上时用油,充满电后可以行驶100多公里,最高时速是69公里。
接着我们参观了一款纯电动轿车,它可以直接用家里的插线板充电,充满需要8小时,但用专门的充电桩充电只要2小时就充好了。
展区一种迷你小巧的休闲代步车吸引了我们的目光,它没有车门,可能是为了出门买菜购物上下车方便,它的底盘很低,据说是根据卡丁车改装的,工作人员介绍这款车很受老年人的喜爱。
新能源汽车用电作动力,不但节省汽油而且不会排出尾气污染空气,非常低碳环保,如果将来我们都使用新能源汽车,那我们的天空一定会更加湛蓝,环境会更加美好。
新能源作文初一 篇12
自从家里有了轿车后,爸爸常常带我出去玩,可作为一名热爱环保的少年,汽车排放出的尾气却总是让我感到忧虑。
一天,爸爸兴高采烈地说:“今天早点把作业写完,明天带你去兜风!”听到这个消息后,我高兴得手舞足蹈,可是――开车出去玩的确方便,但那些排放出的污染气体实在令人讨厌,一想到这里,我又像个泄了气的皮球,只能拒绝爸爸。爸爸笑眯眯地说:“不会污染环境啦,因为我换了一台绿色能源车!带你去车库看看!”话音刚落,我又恢复了活力,飞快地向车库跑去。
爸爸买的车与平时的轿车外形看上去差不多,银白色的车身在阳光的照耀下散发着锃亮的光泽。我打开车门往副驾驶位上一坐,一边左摸摸、右看看,一边问爸爸:“为什么说这个车是绿色能源车呢?”爸爸耐心地回答我:“以前家里的车是烧油的,开车的时候总会有污染气体排放,而这个车是用电来发动的,就像电瓶车一样,虽然跑的距离没有以前远,但是环保啊!”我点了点头,心想这才是我想要的车子嘛!
爸爸的能源车成了家里的宝贝,有了它,开车时再也不用担心污染环境了!希望越来越多的人能够使用上这种绿色能源车,这样我们就都能够为环保贡献一分力量了。
新能源作文初一 篇13
现在世界上到处存在着环境的污染,是人类渐渐普及石油产品用途的弊端而引发出来的后果。这种后果已经成为世界上人类都密切关注的焦点,如今人类居住的环境条件越来越差,节约能源是环境保护的首要,也是先决条件,所以人类要从这方面去着手。
经过调查,我了解到了现在各国都正在研究一种新的能源――环保燃料电池,据目前所知,德国是暂时在世界上领先着这项技术,原本这项技术是用于军事上的,但是现在正准备应用到航空以及民用上。环保燃料电池的特点是没有噪音,没有污染,没有辐射,属于清洁能源。
如果这项新的环保能源可以普及在世界上的话,那么将能够在全方位应用:车辆、船只、飞机这些类似的交通工具,建筑机器、照明等等,这样一来便可以减少对空气、水的污染,而且环保燃料电池使用方便,特点多且优,将会是环保界上的一大伟业!
虽然环保燃料电池还没有完全研制成功,但是一等到这项技术日益成熟,我们将会加以推广,使到各种行业上都使用环保燃料电池,那么我们居住的环境就能够减少对环境的污染,为我们的地球妈妈造福,同时也是为我们自己和我们的子孙造福!让我们共同期待环保燃料电池的诞生,共同期待我们未来美好的生活环境吧!
新能源作文初一 篇14
走在22世纪的街道上,你会感到这是一个崭新的时代。新能源的开发,推动了世界科技的进一步发展。
能源是人类和地球生存的保障,但是石油 等能源越来越少,寻找新能源成为人类重要的出路。地球上海洋面积辽阔,约占总面积的因此科学家们 将提取新能源的地点,重点放在了海洋上。那么海洋中究竟能提取出什么新能源维持人类生存呢。
这种新能源的.开发有效地缓解了温室效应和雾霾天气等问题,很环保,但事物有利就有弊,这种能源要避免高温。在校报的时代里,这种新能源代替了石油,成为人类生活中应用最广泛的资源。你能猜出这是什么吗?
有人会认为是煤、铁矿产资源,但这种能源是气体。没错,新能源就是海氢气,即从海洋中提取的氢气,人们多用电解水来提取氢气,较为实用。海氢气可以炼制出金属,化学用品和生活用品等,服务于全社会。氢气密度很小,与氧气反应时会产生热量。
新时代、新能源,科技在不断进步,社会也在不断的发展,我们也要好好利用能源服务社会、服务世界,让我们一起加油吧!
