八、新能源技術
(一）迎接新的能源革命
隨著人類生產的現代化和生活水平的提高，人類對能源的需求量迅猛增大，這不僅是工業、貿易和家務工作實現自動化的結果，而且更重要的是地球上人口迅速加，以及地麵、空中和水上交通運輸繼續工業化和大力發展的結果。1950年，全球能耗總量折合標準煤隻有27億噸，而到1984年已達到100億噸，預計到2000年能耗總量將達到180—200億噸。
但是，在1984年4月8日聯合國發展和利用新能源和可再生能源委員會第四屆會議上，專家指出，按目前石油開采的速度，世界石油儲藏量最多隻能供人類再開采30年。從各地區石油分布情況看，中東石油可開采117年；北美石油可開采9年；歐洲石油可開采15年。由於1973年中東戰爭，阿拉伯國家實行石油禁運，石油價格猛漲三倍，石池生產出現了阻力，使一些工業國，尤其是石油進口工業國，如日本、美、英等國，受到了很大的衝擊，產生了嚴重的通貨膨脹、經濟衰退和失業。
在石油危機的衝擊下，煤炭似乎給世界能源前景投下了一線光明，然而事情卻不盡然。能滿足世界能源1/3的煤雖然供應很充足，但終究也會耗用枯竭的。現探明煤儲量6400億噸，如年采35億噸，隻可開采不到200年。隨著不斷地開采，人們被迫向越來越深的地下去挖掘，到越來越偏遠的地區去勘探。這樣就必然引起煤的開采費用的提高，而且任何大量的開采和應用都會汙染空氣，造成大量的酸雨危害植物和生命，增加大氣層二氧化碳的濃度，破壞世界氣候，毀壞土地。同時，煤作為化學工業原料的作用也越來越大，煤能製取石油，製取煤氣。隨著科學技術的不斷發展，煤的新功能、新用途，不斷被發現。煤將從單一的能源行列中退出來，投入到飛速擴大的化學工業的原料行列中。
在嚴峻的能源問題麵前，不能不使人們考慮，如何探索新能源，向新的、更廉價的、更廣泛的能源領域發展。
(二）廣泛開發利用新能源
能源按其利用後的情況可分為兩大類：一類是再生性能源，即利用後可以再生的能源，如太陽能、生物能、地熱能、海洋能、風能等；一類是非再生能源，即利用後不再產生的能源，如煤、石油、天然氣，以及鈾、鈥、鋰、氫等核燃料，這類能源通常也被稱為常規能源。
人們開發新能源，是相對於使用多年的常規能源而言的。主要是指太陽能、生物能、地熱能、海洋能、風能等再生性能源，以及很有發展前途的核能。開發新能源就是利用再生性能源可再生的本領，采用先進的科學技術、高效地利用這些新能源，為人類服務。
(三）新能源技術
能源是人類社會經濟生活中的重要物質基礎，任何國家發展丄業、農業、國防、科學技術和提高人民生活水平，都離不開能源的支撐。古往今來，人類發現、開發、利用的能源種類越來越多。當前已被人類廣泛利用並在生產和生活中起著重要作用的能源，主要有五大類，即煤炭、石油、天然氣、水能和核裂變能等。世界能源組織把它們稱之為“初級能源”，也可稱為“常規能源”。目前世界能源的消耗兒乎全靠這五大能源來供應。電力隻是上述這些能源轉化出來的“二次能源”。
據國際能源資料統計和專家們預言，在五大能源中，已知的適合於經濟開采的石油和天然氣資源隻能再開采30年，最多50年內將被耗盡。煤炭同石油、天然氣相比，雖然儲量大、消耗少，但總儲量也僅夠開采300年。
2030年以前開采完。即使包括推測儲量在內，在大力發展核能的情況下，到2060年前全部鈾資源也將用完。水力是較為理想的自然資源，但是，在工業國家，通過傳統工藝發掘的水資源已經開發了3/4左右，而且利用水力發電建站投資大、周期長（從建站到運轉發電，一般需20年左右\易受地理條件限製。
一場全麵能源危機的紅燈已經閃爍。能源，已成為製約一個國家經濟、科技、社會發展的“瓶頸”產業，往往嚴重阻滯其它行業的發展。在這種形勢下，人類隻能在節省能源消耗的情況下，積極開發新能源，尋找徹底解決能源危機的出路和辦法。
開發新能源，不僅是個數量問題，而且還有個能源結構問題，以及不同的貯存方式和輸送方式問題。為了尋找高效率、低成本、對環境危害小的新能源，曆史上從來沒有這麼多的人投入這麼大的熱情。
1.太陽能開發技術日趨成熟
太陽是一個巨大久遠的無盡能源。地球上的礦物燃料從根本上說也是遠古以來貯存下來的太陽能；各種植物通過光合作用將光能轉換成化學能並在植物裏貯存下來。盡管太陽輻射到地球大氣層的能量僅是其總輻射能量（約為3.75億艾瓦）的22億分之一，即約為173拍瓦，其中大部分能量轉變為風、雨、霜、雪等氣象現象及被空間反射掉，真正落到地麵的能量約為17拍瓦。也就是說，太陽每秒鍾照射到地球上的能量約為500萬噸煤當量，一年則是170萬億噸煤當壁。這樣，就是僅剩的這些能量也比目前全世界的能耗撞大3.5倍。
太陽能是一種資源豐富，勿需運輸，又不會汙染環境的最佳自然能源。太陽能的利用一般分光熱轉換和光電轉換兩大類。前者為太陽能的熱利用，如太陽灶、太陽能熱水器、太陽熱能發電等。後者是利用“光電效應”原理將太陽能直接轉換成電能，如太陽能電池。
人們認為，在不久的將來發展前景最光明的是太陽能技術。
光熱轉換係統將太陽的熱彙集起來，產生50—80%：的溫度。熱可以用於工業過程(如罐頭製造與食品生產)、脫鹽和水的淨化。
收集太陽光以提供熱能的主要手段有三：中央接收器、拋物麵反射盤、拋物麵反射槽。在中央接收器係統中，由分布在一片地上的反射鏡將太陽光聚焦在中央塔塔頂上的一台集熱器上。70年代，分析家曾認為這是最有發展前途的係統。但由於下列幾個問題的存在，影響了它的發展：中央集熱器必須在高溫下操作；需要能在白天極熱和夜晚低溫之問循環作業的材料，這種材料很昂貴；產生的溫度愈高，係統的效率才愈卨。為了避免這些問題，一些公司正在恢複使用外燃機，其中有幾家試用“斯特林循環”外燃機。
斯特林係統是迄今效率最好的太陽能發電方法。原因之一是發動機所產生的是交流電。這種受太陽能驅動的外燃機保留了光伏電池的許多優點，即大、小型裝置的效率都很好，易於安裝，無汙染。
時下很受歡迎的另一種太陽熱能技術是行一聚焦集熱器。在今後50年內，它很可能在太陽能市場上居主導地位。行一聚焦集熱器是呈拋物狀的聚焦槽，將太陽光聚焦在槽中央沿槽長方向臥置的管子上。流體通過管子時被加熱，變為蒸汽或熱液從管子的另一端出來，可用驅動渦輪機或其它機械。它的設計簡單，易於掌握，隻需增減槽子的數量便能產生較大、較小的電量，在較低溫度下也能順利運行。
太陽能電池是目前利用太陽能的主要手段。其轉換介質材料主要是單晶矽，以及硫化鎘、砷化镓、砷化镓一砷化鋁镓等，目前單晶矽電池的轉換效率已達13—17%，超過了理論極限值口)一半以上。據1990年12月25日《人民日報》報道說，有的國家太陽能電池在不聚焦時的直接光電轉換效率已達23。從60年代開始，太陽能電池就已應用於人造衛星等空間航空器上，已逐步發展成地麵特殊場合的輔助能源，應用範圍逐步擴展，並正向大功率應用方向發展。據統計，目前全世界有19座100千瓦以上的太陽能發電站，其中13座已建成運轉。
雖然單晶矽太陽能電池製造工藝複雜，價格較貴，將要被非晶矽薄膜新材料所替代，但太陽能的利用前景卻是可以肯定的。1991年初，在德國召開的第六屆太陽能利用技術研討會上，展示了太陽能應用的技術成果和理論研究成果，充分證明太陽能的利用具有投資少、見效快、適應性強等優點，並使人們看到太陽能電池和太陽能發電技術手段已達到日趨成熟的水平，進一步證明了這種用之不竭的自然能源有著廣闊的開發前景。