可燃冰
可燃冰又稱為甲烷水合物、天然氣水合物，是天然氣和水結合在一起的固體化合物，在海底高壓下是天然氣的固體狀態，它的主要成分是甲烷分子和水分子。它的形成與海底石油的形成過程相似，而且它們之間還密切相關。可燃冰埋於海底地層深處的大量有機質中，處於缺氧環境中，厭氣性細菌把有機質分解之後形成石油和天然氣(石油氣)。其中許多天然氣又被包含進水分子中，在海底的低溫與壓力下又形成了“可燃冰”。由於天然氣和水可以在溫度2～5℃內結晶，這個結晶體就是“可燃冰”。因為其主要成分是甲烷，因此也被人們稱為“甲烷水合物”。
可燃冰從外表上看像冰霜，從微觀上看它的分子結構就像一個個由若幹水分子組成的“籠子”，每個“籠子”裏“關”一個氣體分子。目前，可燃冰主要分布在太平洋的東、西部和大西洋的西部邊緣，是非常具有發展潛力的一種新能源，但是由於其開采困難，海底可燃冰至今仍原封不動地保存在海底和永久凍土層內。據科學家們估計，海底可燃冰分布範圍約占地球海洋總麵積的10%，約4000萬平方公裏，是迄今為止人類發現的海底最具價值的礦產資源，足夠人類使用1000年。
可燃冰這種寶貝資源是來之不易的，它的生成至少要滿足三個條件：一是溫度不能太高，如果溫度高於20℃，它很快就會“煙消雲散”；二是要有足夠大的壓力，海水越深壓力就越大，可燃冰的生成也就越穩定；三是要有甲烷氣源，海底古生物屍體的沉積物，被細菌分解後會產生甲烷。因此，海底的的環境最適合可燃冰的形成。
可燃冰中由於含有大量的甲烷等可燃氣體，因此很容易燃燒。在同等條件下，可燃冰燃燒後產生的能量要比煤、石油和天然氣多出數十倍，而且其燃燒後不產生任何殘渣和廢氣，避免了最讓人們頭疼的環境汙染問題。因此科學家們把可燃冰稱作“屬於低碳社會的能源”。
據科學家介紹，1立方米的可燃冰所釋放出的能量相當於164立方米的天然氣。地球上可燃冰的總能量，是所有煤、石油、天然氣總和的2～3倍。此外，可燃冰還在日複一日，年複一年地積累，從而形成延伸數千至數萬裏的“礦產資源床”。因此，專家認為，可燃冰一旦得到開采利用，就將使人類的燃料使用時間延長幾個世紀。
但是，人類要大量開采埋藏於深海的可燃冰，尚麵臨著許多新問題有待解決。有專家認為，在導致全球氣候變暖的各個因素方麵，甲烷的影響要比二氧化碳大10～20倍。因此，可燃冰礦產資源哪怕受到極小的破壞，都足以導致其中的甲烷氣體大量泄漏，破壞環境。另外，位於陸地邊緣的海域的可燃冰開采起來更是十分困難，一旦出現井噴事故，就會造成海嘯、海底滑坡、海水毒化等災害，給人類的生命安全和財產安全帶來危害。由此可見，可燃冰雖然是未來的理想新能源，但它同時也是一種會給人類帶來危險的能源。因此，可燃冰的開發和利用就像一柄“雙刃刀”，需要人類小心謹慎對待。
為開發可燃冰新能源，國際上成立了由19個國家參與的地層深處，對海洋地質取樣研究的聯合機構，有幾十位科技人員組成，他們駕駛著一艘裝備著先進實驗設施的輪船從對海底可燃冰進行勘探，這艘可燃冰勘探專用輪船是當今世界上唯一一艘能從深海的岩石中獲取樣品的輪船，船上裝備有用於研究的各種項目的實驗設備，相信很快，就會給人類帶來好消息。
科學家預測，可燃冰有望取代煤、石油和天然氣，成為21世紀的新能源。加強對可燃冰的調查評價是開發21世紀新能源、改善能源結構、增強綜合國力及國際競爭力和保證經濟安全的重要途徑。
10．用地下岩石神奇發電
麵對能源日益緊張的局麵,世界各國可謂是八仙過海,各顯神通。利用太陽能、風能、水能、氫能甚至還有潮汐能、波浪能等等各種可再生能源來滿足人類的生活和生產需要，如今，又有科學家提出，地下的岩石也可以用來發電。那麼，這是利用什麼原理來產生能源的呢？
經科學家們研究發現，在陸地表麵以下幾千米處蘊藏著豐富的溫度逾千度的灼熱岩石層，我們可以設想，火山爆發噴發出的火紅岩漿就來源於這裏。科學家稱這種熱能為岩石地熱資源。常規的地熱能來自於淺表火山岩床表麵自然流出的熱水，相比之下，熱岩石或者叫工程地熱係統(EGS)，依靠的是通過地下5公裏岩石並在其中循環加熱的水，石塊已經被水衝壓得多孔滲水，因此不管是哪種地熱能源都不會釋放出過多的溫室氣體，可以說，地熱能是零排放的綠色環保能源。但是火山岩在地球上很稀少，EGS則可以用普通類型的地下熱岩石來收獲大量的熱能。這樣，就提高了在地球上任何地方供應可持續的、價格便宜的綠色能源的可能性。如果能把灼熱岩石中的熱能取出變成電能，那麼石頭也便會發電了，不過在此之前，科學家已經發明了利用水文地熱資源進行發電的方法，即把地下蒸汽或溫泉的能量轉化為電能，這種電能已占總發電量的0.3%，但是如何把地下岩石中的熱能取出來發電，這是許多能源專家長期以來研究的技術。
英荷羅雅·達奇舍石油公司正計劃把這一技術變成現實。不久前，該公司在薩爾瓦多組建了一個地熱團體，準備利用先進的工藝技術解決對岩石地熱資源的利用問題。根據岩石地熱開發方案，工程技術人員將利用先進的勘探技術在薩爾瓦多尋找地下灼熱的岩石，然後通過鑽探技術建立水壓送注係統，利用這個係統，可以把地麵冷水注入地下，並通過灼熱岩石轉化為熱水或過熱蒸汽再返回地麵，從而獲取熱能，在地麵上再將熱能轉化為電能。
科學家們研究發現，每立方米的岩石中大概含有150千瓦時的能量，可以從中提取約100千瓦時的電力。經過人們的研發，地熱能開采現在正處在一個關鍵的時期。世界上最早的實驗性EGS工廠一個建在法國的蘇爾茲，是一個1500千瓦的發電站，目前正準備開始連續發電；另二個是德國蘭道的3000千瓦的EGS電站，它後來居上，已經開始售電了。同時，美國能源部已經宣告了對EGS從研究轉向商業化的投資計劃。據專家估算，要滿足一個國家的用電需求，鑽井和建立發電站大致需要花費6000億美元。但是新興科技例如水熱鑽機和等離子鑽機的概念已經相繼提出，鑽井的成本有望大幅下降，到時候地熱能就會不受位置和氣候等因素的影響，就能夠提供24小時穩定基載電量的特性，建設時間、成本、環境汙染等問題又遠低於核能，因此很有望成為最具競爭力的綠色能源和全球暖化的解救方案之一。
隨著人類對新能源的深入研究，相信會發現更多環保的、可再生的能源，地球的生命力也會越來越長。
11．另類能源體：能源作物
長此以來，煤、石油和天然氣一直都在燃料王國稱霸稱王，人們可以試想，煤、石油和天然氣的“祖先”既然都是遠古時代的植物和石頭，那麼人們能不能種植一些能源作物，像收割莊稼一樣來“收獲”石油呢？這將是21世紀全世界普遍關注的一個新的能源問題。
種植專門用作能源的作物是在當今社會受到人們密切注意的一項工作，其主要驅動力之一是由於能源危機。在能源危機中，大多數工業化國家的農業部門也逐漸意識到了自己的作用。如果這些國家對農業沒有支持和保護，那麼就會導致越來多的土地被荒廢，因此把部分農業用地轉為生產能源和工業品是很有可能實現的。然而，要想使農業用地生產能源和工業品這項工作取得成功，不僅要符合環境保護的要求，經濟上還必須合理。現代化農業越來越依靠外部投入，特別是能源、肥料和農藥等高能商品的外部投入。
理想的生物燃料作物應具有高效的光合能力。從當前的情況看，芒屬作物可算得上是一種理想的生物燃料作物。“芒”，原產於中國華北和日本，這種植物具有很多優點：生長迅速快，它一季就能長3米高，所以還有人稱它為“象草”；生長適應性強，這種作物從亞熱帶到溫帶的廣闊地區普遍都能生長，它能夠在強日照和高溫的條件下生長茂盛，對肥水的利用率很高，並且在其生長期內，可以憑其根狀莖上的強大根係有效地吸取養料，可不用施化肥和噴灑農藥；燃燒效率高，“芒”在收割時比較幹燥，其植株體內隻有20%～30%的水分，它在生長過程中從大氣中吸收多少二氧化碳，燃燒時就會釋放多少二氧化碳，不會增加大氣中二氧化碳的含量；成本低，芒屬作物所生產的能源相當於油菜籽製作生物柴油的兩倍，其成本還不到種植油菜的1/3；產量高，據試驗，芒屬作物作為燃料作物時，每公頃的產量高達44噸，如果每公頃年均“收獲”12噸石油，那麼它就比其它現有任何能源植物都高，而且還可連續收獲多年。
生物能源屬於再生能源，是取之不盡，用之不竭的。科學家研究表明，每1公頃的油菜可生產1200升植物油和1060升的氧氣（相當於40個人1年所需的氧氣量），植物油不僅可供人們食用，同時隻要經過簡單的化學反應之後，還可以變成生物柴油，而氧氣還可以淨化空氣。
研究結果表明，生物柴油中不含有硫化物，因此它在燃燒後不是形成酸雨的因素，另外它還可以借由生物分解，避免對土壤和地下水造成汙染。目前，世界各國也紛紛開發新能源，希望能在維持工業發展的同時，也可以減少溫室氣體的排放量。
大力推廣種植能源作物，不僅是國際上的環保問題大勢所趨，而且也是發展農業經濟與改善土壤的要求所致。現代農業中，由於對作物的高度生產和單一作物的種植以及過度機械化，導致了土壤的嚴重流失，同時不恰當的耕種方式和種植對上壤有害的作物，還會造成對環境的不良影響。所以種植能源作物，不僅可以有效防止土壤的流失，還可以幫助土壤建立新土壤層，對土壤起到保護作用。
到目前為止，科學家們已發現了40多種“石油”植物。專家們正在進行品種的選擇和質量的優化，並打算盡早對其實行商業化生產。現在，歐洲一些國家已經在大規模的種植芒屬植物，英國還準備用150萬英畝的土地來種植這種生物燃料作物，德國也興建了一座發電能力為12萬千瓦的發電廠，其所用燃料就是芒屬植物、白楊、柳樹的混合物和秸稈。英國科學家和相關政府部門決定，將在該國投資2000萬英鎊用於開發潔淨環保的能源新技術，其中綠色植物能源就是研究計劃的一部分。科學家們認為，現在的普通植物對於陽光的利用效率還不到4%，如果通過研究能使其提高到5%的話，那麼隻需要世界農田麵積的25%，就可以提供相當於目前人類使用的全部化學燃料的能源。
科學家們還預言，在未來的20～30年內，之前從事耕種的部分農民將轉而生產能源作物，並建立使用“生物燃料”為燃料的發電站。
將來，綠色植物將為人們提供越來越多樣化的化學製品和能源。從能源作物提煉出來的生物柴油還可以取代石油，並減少人類對石油的過度依賴。因而對能源作物的開發與種植，不僅能使能源可再生和綜合利用，減少環境的汙染，還可以為農業經濟的複蘇創造有利條件。因此，能源作物將成為人類開發利用再生能源的又一新途徑。
12．太陽能，新生能源的主力軍
太陽能能源
太陽是一個很神奇的星體，它為地球帶來了光明和溫暖，而且還為地球提供了無盡的熱量，人類的生活離不開太陽能。人類將太陽光的熱能轉換成電能並儲存起來製成的太陽能電池，不受晝夜和氣候變化等因素的影響，給人類提供了穩定的、可儲存的可再生能源。
早在古代，人類就想像鳥一樣在天空翱翔。直到美國的萊特兄弟發明了飛機，才將人類的這一願望變成了現實。自從有了飛機，人類的出行方便了很多，可是同時地球上麵的天空也就再也沒有往日的安靜了。從開始的螺旋漿飛機到後來的噴氣式飛機，再從微型的單座飛機到今天可承載數百人的大型客機，再從剛開始將步槍搬上飛機到現代的隱形戰鬥轟炸機，各種各樣的新型飛機層出不窮，把地球上空裝扮的五彩繽紛，同時也向前延伸著人類的飛行夢。
傳統的飛機在飛行時需要耗費大量的油料，由於飛機的自身載油量是非常有限的，所以飛機每次航行的時間和距離都受到了較大的限製；同時由於高空的空氣稀薄，導致飛機的發動機功率下降，從而使飛機的飛行高度也受到了一定的限製。為解決這一難題，人類不斷探尋努力，發明了一種依靠太陽能作動力的飛機，可是它能否實現人類長時間翱翔天空的夢想呢？是否會成為未來空戰中的新主角呢？
太陽能飛機是以太陽的輻射光作為消耗能源的飛機。太陽能飛機的動力裝置是由太陽能電池組、減速器、螺旋槳、直流電動機和控製裝置組成的。為了獲取足夠多的太陽能，飛機機翼的麵積就會比較大。
現在我們用的太陽能電池一般都是采用低成本的矽，其能量轉換效率為13%，更耐輻射的砷化镓的能量轉換效率為19%。太陽能電池是一種利用光電可以轉換的原理將太陽所輻射的光通過半導體物質轉變成電能的裝置，現代先進的太陽能電池包括薄膜、多晶（或非晶）矽多帶隙（MBG），它們的效率比原來的太陽能電池高很多，成本也低，而且更耐輻射。據研究表明，現在最好的太陽能電池轉換效率已達到27%。
應用在輕型飛機上的太陽能電池厚度通常為125μm（微米），其密封層厚50～100μm（微米），覆蓋層厚25μm（微米），太陽能電池每千克可以產生200瓦電力。如果采用超薄（5μm）的砷化鉀做太陽能電池，輸出的電力會更高。而使用複合材料製成的光學設備和結構的太陽能電池陣列能夠提供2570瓦的電力，其功率為每千克60瓦。
理論上講，太陽能飛機由於避免了傳統機載燃料的負擔，可以在空中連續飛行至少一夜、數天甚至是更長的時間。這無疑將對科學研究或軍事應用帶來很好的發展前景。但科學家說，為了使飛機能夠夜間飛行，要尋找能夠積聚、保存白天能源的最好的方式，這就是進一步發展太陽能無人機技術中的一個重要難題。
目前，世界上通用的飛機大多都是使用吸氣式發動機為其提供動力，當遇到高空空氣稀薄時，發動機的功率就會下降，因此，現有飛機在飛行高度和持續飛行能力上都很難得到進一步提高，而以太陽能為動力的飛機，則完全可以彌補這些不足之處，其會飛得更高更遠，時間也會更長。正是由於這些優點，使得太陽能無人機在環境監測、資源調查研究甚至軍事預警等方麵有著廣泛的用途。比如：在發生地震、洪澇災害或者是森林火災時，它可以代替中斷的通信設施，使受災地區能與外界及時保持聯絡；它還能在台風上空飛行，跟蹤和檢測暴風雨情況；此外還能到核爆炸現場采取樣本，在預定的空域上長時間盤旋偵查以獲取詳細具體的敵情，為戰機指引攻擊的目標。目前，美國、以色列、日本等發達國家都在積極開展對太陽能飛機的研究。
太陽能還可用來發電，使我們的生活更環保、更方便。已經有國家開始利用太陽能發電了，但用太陽能發電的成本是相當高的，所以，如果人類廣泛使用的話，還要有進一步的探索研究。
相信在不久的將來，太陽能將帶給人類越來越多的益處，提高我們的生活水平，使我們的環境更美麗！