第五节 新能源的开发利用

冬暖夏凉太阳房

　　利用太阳能采暖的房屋叫太阳房，它可以分为两大类，即被动式太阳房和主动式太阳房。所谓被动式就是只靠太阳能采暖，不使用其他辅助能源。因此当没有太阳时，室内温度偏低，不够灵活，较为被动。主动式则不同，它备有辅助能源，可以进行主动调节，采暖系统比较完备。

　　被动式太阳房

　　被动式太阳房主要靠房屋结构本身来完成集热、贮热和释热等功能。人们不难理解，为什么居住在北半球的人，像我们中国，住房都喜欢面朝南方，除了考虑季节风的因素（夏季多南风，冬季多北风），更主要的是利用太阳能。根据地球绕太阳运行的规律，太阳的高度角随季节而变化，冬季角度低，夏季则比较高。因此朝南的窗户冬天可让阳光直接照射到屋内深处，但是夏季则阳光不能入屋，客观上就冬暖夏凉。无疑在南半球的国家，如澳大利亚和新西兰，他们的季节气候恰好同我们相反，房屋的朝向也会相反。

　　设计被动式太阳房，首先要考虑当地冬夏太阳高度角的大小，尽可能利用太阳的直射效益。太阳房的结构，大致可分为三种组合方式：

　　（1）直接受益式--太阳辐射通过窗玻璃直接照射到室内地板、墙壁及其他物体上。这些被太阳晒到的地方，直接吸收了太阳能，温度升高，部分能量通过自然对流换热，使室内空气加热，其余部分热被贮存在被晒的物体内，待太阳辐射消失后，再向室内释放。这种太阳房无非是要来把窗口扩大，同时墙壁和屋顶也要加强保温，防止室内散热快。

　　（2）集热墙式--利用房屋的南墙做成集热墙，即在墙外加装一热盒，用1～2层透明材料做盖层（多用玻璃或透明塑料），形成夹墙，墙面涂黑，以利吸收太阳辐射。当夹墙内黑体将阳光转变为热之后，加热的空气，即沿着夹墙上升，并从其上部小窗口进入室内，同时室内较冷的空气则由底部的小窗口流入夹墙。如此不断循环，室内的气温逐渐升高，达到采暖的目的。此外，若在夹墙的顶部开一天窗，夏天将集热墙上部的小窗口关闭，并打开北墙的窗户或与地下室连通，则集热墙就发挥类似烟囱的抽气作用，不断将室内的热空气由天窗排出，同时从北窗或地下室补充辆凉的空气，于是就能使房内降温。这就是各暖夏凉的太阳房。目前这种太阳客正在我国北方农村中推广，尤其适用于农构的中小学教室，因为教室多在白天使用，夜间不住人，效果较为明显。据1998年统计，我国现有这种太阳房约300多万平方米。

　　（3）附属温室式--这种太阳房又叫带阳光间式，即在房屋的南墙外搭出一间玻璃房温室，_太阳辐射透过玻璃进入阳光间，一部分太阳能被南墙和温室的地面吸收，使阳光间的空气加热，并与室内的空气产生对流，以提高室内气温。在夜间，南墙墙体的余热还可继续向室内通过传导释热。这种太阳房常与花房结合，冬季可以存放花卉和养鱼，实用性较好。阳光间的设计和布局非常讲究，可简可繁，我国农村有同塑料大棚结合的，国外则有别墅花园式的阳光间太阳房。

　　主动式太阳房

　　主动式太阳房是由东阳集热器、贮热室、配热器、辅助加热设备等组成。其特点是供暖系统与建筑物各自独立成体系，一旦将系统中的上述设备折除，建筑物仍保持其原有面貌。换言之，它可以随时改装其他采暖设备，或采用多能互补，完全处于主动状态。主动式太阳房的供热方式有直接供热和热泵供热。目前美、日、法等一些经济发达国家建造此类太阳房较多，且常见为私人别墅，尤其近年来讲究环境效益，许多人不惜高价建造豪华性太阳房。一般说，主动式太阳房的造价偏高，因为要使用辅助能源系统，增加设备投资。我国现在也开始试建少数示范性的主动式太阳房，随着住房条件的改善，这类舒适的太阳房也会慢慢有市场。

　　太阳能温室

　　太阳能温室是最早利用太阳能的一种建筑物，人们常见的玻璃暖房、花房和塑料大棚都是太阳能温室。据不完全统计，1998年仅中国就有塑料大棚约70万公顷，它担负着北方大中城市冬季蔬菜供应的重任，并在水产养殖和农作物育种育秧及畜禽越冬等方面起着突出的作用。比较先进的太阳能温室，已不同于普通玻璃暖房和塑料大棚，国外已大量采用聚酯树脂板和玻璃钢等新型材料建造温室，规模高大，里面可使用农业机械，有的还运用计算机自动控制温度和湿度，合理掌握光照，可以模拟大自然的多种最优环境，保证作物最佳的生长条件。在现代化的温室中，可以进行遗传工程研究，改变动植物原有形态，也可采用无土栽培等先进技术，将农业生产工厂化。我国耕地面积有限，从南到北气温差异较大，发展太阳能温至，实现农业工厂化主产，前景一定很好。

核聚变

　　利用核能的最终目标是要实现受控核聚变。裂变时靠原子核分裂而释出能量。聚变时则由较轻的原子核聚合成较重的较重的原子核而释出能量。最常见的是由氢的同位素氘（读"刀"，又叫重氢）和氚（读"川"，又叫超重氢）聚合成较重的原子核如氦而释出能量。 核聚变较之核裂变有两个重大优点。一是地球上蕴藏的核聚变能远比核裂变能丰富得多。据测算，每升海水中含有0.03克氘，所以地球上仅在海水中就有45万亿吨氘。1升海水中所含的氘，经过核聚变可提供相当于300升汽油燃烧后释放出的能量。地球上蕴藏的核聚变能约为蕴藏的可进行核裂变元素所能释出的全部核裂变能的1000万倍，可以说是取之不竭的能源。至于氚，虽然自然界中不存在，但靠中子同锂作用可以产生，而海水中也含有大量锂。

　　第二个优点是既干净又安全。因为它不会产生污染环境的放射性物质，所以是干净的。同时受控核聚变反应可在稀薄的气体中持续地稳定进行，所以是安全的。

　　目前实现核聚变已有不少方法。最早的著名方法是"托卡马克"型磁场约束法。它是利用通过强大电流所产生的强大磁场，把等离子体约束在很小范围内以实现上述三个条件。虽然在实验室条件下已接近于成功，但要达到工业应用还差得远。按照目前技术水平，要建立托卡马克型核聚变装置，需要几千亿美元。

　　另一种实现核聚变的方法是惯性约束法。惯性约束核聚变是把几毫克的氘和氚的混合气体或固体，装入直径约几毫米的小球内。从外面均匀射入激光束或粒子束，球面因吸收能量而向外蒸发，受它的反作用，球面内层向内挤压（反作用力是一种惯性力，靠它使气体约束，所以称为惯性约束），就像喷气飞机气体往后喷而推动飞机前飞一样，小球内气体受挤压而压力升高，并伴随着温度的急剧升高。当温度达到所需要的点火温度（大概需要几十亿度）时，小球内气体便发生爆炸，并产生大量热能。这种爆炸过程时间很短，只有几个皮秒（1皮等于1万亿分之一）。如每秒钟发生三四次这样的爆炸并且连续不断地进行下去，所释放出的能量就相当于百万千瓦级的发电站。

　　原理上虽然就这么简单，但是现有的激光束或粒子束所能达到的功率，离需要的还差几十倍、甚至几百倍，加上其他种种技术上的问题，使惯性约束核聚变仍是可望而不可及的。

　　尽管实现受控热核聚变仍有漫长艰难的路程需要我们征服，但其美好前景的巨大诱惑力，正吸引着各国科学家在奋力攀登。

太阳能发电

　　随着经济的发展、社会的进步，人们对能源提出越来越高的要求，寻找新能源成为当前人类面临的迫切课题。现有能源主要有3种，即火电、水电和核电。

　　火电需要燃烧煤、石油等化石燃料。一方面化石燃料蕴藏量有限、越烧越少，正面临着枯竭的危险。据估计，全世界石油资源再有30年便将枯竭。另一方面燃烧燃料将排出CO2和硫的氧化物，因此会导致温室效应和酸雨，恶化地球环境。

　　水电要淹没大量土地，有可能导致生态环境破坏，而且大型水库一旦塌崩，后果将不堪设想。另外，一个国家的水力资源也是有限的，而且还要受季节的影响。

　　核电在正常情况下固然是干净的，但万一发生核泄漏，后果同样是可怕的。前苏联切尔诺贝利核电站事故，已使900万人受到了不同程度的损害，而且这一影响并未终止。

　　这些都迫使人们去寻找新能源。新能源要同时符合两个条件：一是蕴藏丰富不会枯竭；二是安全、干净，不会威胁人类和破坏环境。目前找到的新能源主要有两种，一是太阳能，二是燃料电池。另外，风力发电也可算是辅助性的新能源。其中，最理想的新能源是大阳能。

太阳能发电是最理想的新能源

　　照射在地球上的太阳能非常巨大，大约40分钟照射在地球上的太阳能，便足以供全球人类一年能量的消费。可以说，太阳能是真正取之不尽、用之不竭的能源。而且太阳能发电绝对干净，不产生公害。所以太阳能发电被誉为是理想的能源。

　　此图根据蒲提斯的太阳系形成理论，太阳向宇宙空间辐射出巨的光热能量。

　　从太阳能获得电力，需通过大阳电池进行光电变换来实现。它同以往其他电源发电原理完全不同，具有以下特点：①无枯竭危险；②绝对干净（无公害）；③不受资源分布地域的限制；④可在用电处就近发电；⑤能源质量高；⑥使用者从感情上容易接受；⑦获取能源花费的时间短。不足之处是：①照射的能量分布密度小，即要占用巨大面积；②获得的能源同四季、昼夜及阴晴等气象条件有关。但总的说来，瑕不掩瑜，作为新能源，太阳能具有极大优点，因此受到世界各国的重视。

　　要使太阳能发电真正达到实用水平，一是要提高太阳能光电变换效率并降低其成本，二是要实现太阳能发电同现在的电网联网。

　　目前，太阳电地主要有单晶硅、多晶硅、非晶态硅三种。单晶硅太阳电池变换效率最高，已达20％以上，但价格也最贵。非晶态硅太阳电池变换效率最低，但价格最便宜，今后最有希望用于一般发电的将是这种电池。一旦它的大面积组件光电变换效率达到10％，每瓦发电设备价格降到1－2美元时，便足以同现在的发电方式竟争。估计本世纪末便可达到这一水平。

　　当然，特殊用途和实验室中用的太阳电池效率要高得多，如美国波音公司开发的由砷化镓半导体同锑化镓半导体重叠而成的太阳电地，光电变换效率可达36％，快赶上了燃煤发电的效率。但由于它太贵，目前只能限于在卫星上使用。

太阳能发电的应用

　　太阳能发电虽受昼夜、晴雨、季节的影响，但可以分散地进行，所以它适于各家各户分激进行发电，而且要联接到供电网络上，使得各个家庭在电力富裕时可将其卖给电力公司，不足时又可从电力公司买入。实现这一点的技术不难解决，关键在于要有相应的法律保障。现在美国、日本等发达国家都已制定了相应法律，保证进行太阳能发电的家庭利益，鼓励家庭进行太阳能发电。

　　日本已于1992年4月实现了太阳能发电系统同电力公司电网的联网，已有一些家庭开始安装太阳能发电设备。日本通产省从1994年开始以个人住宅为对象，实行对购买太阳能发电设备的费用补助三分之二的制度。要求第一年有1000户家庭、2000年时有7万户家庭装上太阳能发电设备。

　　据日本有关部门估计日本2100万户个人住宅中如果有80％装上太阳能发电设备，便可满足全国总电力需要的14％，如果工厂及办公楼等单位用房也进行太阳能发电，则太阳能发电将占全国电力的30％－40％。当前阻碍太阳能发电普及的最主要因素是费用昂贵。为了满足一般家庭电力需要的3千瓦发电系统，需600万至700万日元，还未包括安装的工钱。有关专家认为，至少要降到100万到200万日元时，太阳能发电才能够真正普及。降低费用的关键在于太阳电池提高变换效率和降低成本。

　　不久前，美国德州仪器公司和SCE公司宣布，它们开发出一种新的太阳电池，每一单元是直径不到1毫米的小珠，它们密密麻麻规则地分布在柔软的铝箔上，就像许多蚕卵紧贴在纸上一样。在大约50平方厘米的面积上便分布有1，700个这样的单元。这种新电池的特点是，虽然变换效率只有8％-10%，但价格便宜。而且铝箔底衬柔软结实，可以像布帛一样随意折叠且经久耐用，挂在向阳处便可发电，非常方便。据称，使用这种新太阳电池，每瓦发电能力的设备只要15至2美元，而且每发一度电的费用也可降到14美分左右，完全可以同普通电厂产生的电力相竞争。每个家庭将这种电池挂在向阳的屋顶、墙壁上，每年就可获得一二千度的电力。

太阳能发电的前景

　　太阳能发电有更加激动人心的计划。一是日本提出的创世纪计划。准备利用地面上沙漠和海洋面积进行发电，并通过超导电缆将全球太阳能发电站联成统一电网以便向全球供电。据测算，到2000年、2050年、2100年，即使全用太阳能发电供给全球能源，占地也不过为 65.11万平方公里、 186.79万平方公里、829.19万平方公里。829.19万平方公里才占全部海洋面积 2.3％或全部沙漠的 51.4％，甚至才是撒哈拉沙漠的 91.5％ 。因此这一方案是有可能实现的。

　　另一是天上发电方案。早在1980年美国宇航局和能源部就提出在空间建设太阳能发电站设想，准备在同步轨道上放一个长10公里、宽5公里的大平板，上面布满太阳电池，这样便可提供500万千瓦电力。但这需要解决向地面无线输电问题。现已提出用微波束、激光束等各种方案。目前虽已用模型飞机实现了短距离、短时间、小功率的微波无线输电，但离真正实用还有漫长的路程。

沼气--新的生物能源

　　燃烧薪柴等生物质的能源会造成烟尘的污染。那么，在不容易获得其他能源的广大农村地区该怎么办呢？农村到处可以看到许多生物质的废弃物，如人畜粪便、秸秆、杂草和不能食用的果蔬，等等。将这些废弃物收集起来，经过细菌发酵可以产生沼气，用沼气做燃料和照明，就可以有效地解决问题。沼气具有很高的热值，1立方米的沼气大约相当于1.2千克的煤或者0.7千克的汽油，可以供一辆载重3吨的卡车行驶约2.8千米。沼气燃烧后生成二氧化碳和水，不污染空气，不危害农作物和人畜健康；生产沼气的原料本身就是各种废弃物，用来生产沼气后可以大大减少垃圾的数量；同时，沼气的燃烧效率比秸秆高5～6倍，通过发酵转换以后，可以节约很大一部分燃料，也相应地减少了污染。因此，利用生物质废弃物生产沼气，既可以提高能源的利用效率，又可以减少对环境的污染。

　　生产沼气实际上是利用厌氧微生物在密闭的条件下分解有机废物。燃烧和呼吸等都是在氧气的帮助下对有机物进行分解，一方面消耗氧气放出二氧化碳；另一方面释放热量。有机物在厌氧条件下分解的结果，碳水化合物被转化为可以燃烧的气体即沼气（甲烷），其他可以利用的成分，如农作物生长所需要的氮、磷、钾、和微量元素等仍然留在残渣和废液中，可以继续作为肥料使用。发酵后的肥料不仅使用起来方便，而且缓效肥变成速效肥，选择合理使用的时机也容易多了。同时，厌氧微和的活动需要保持无氧环境，发酵过程中还会杀死许多害虫、虫卵和对农作物有害的微生物。因此，发酵后的残渣和废液不仅是高效的优质肥料，也是比?quot;卫生"的把料。

　　修建一个农村简易沼气池并不难，成本也不高。沼气池的材料可以使用水泥，也可以使用三合土，只要建成后不漏水、不漏气就行。根据许多地方的经验，一个五六口人的家庭，只要建一个10立方米的沼气池，所产生的沼气就可以满足全家做饭和照明的需要。

　　我国现在大约有1000万个小沼气池，如果能比较好地解决保暖问题，沼气的使用会更加广泛。技术进一步提高以后，沼气还可以用来发电或驱动各种农用加工机械。

冬暖夏凉太阳房

　　利用太阳能采暖的房屋叫太阳房，它可以分为两大类，即被动式太阳房和主动式太阳房。所谓被动式就是只靠太阳能采暖，不使用其他辅助能源。因此当没有太阳时，室内温度偏低，不够灵活，较为被动。主动式则不同，它备有辅助能源，可以进行主动调节，采暖系统比较完备。

　　被动式太阳房

　　被动式太阳房主要靠房屋结构本身来完成集热、贮热和释热等功能。人们不难理解，为什么居住在北半球的人，像我们中国，住房都喜欢面朝南方，除了考虑季节风的因素（夏季多南风，冬季多北风），更主要的是利用太阳能。根据地球绕太阳运行的规律，太阳的高度角随季节而变化，冬季角度低，夏季则比较高。因此朝南的窗户冬天可让阳光直接照射到屋内深处，但是夏季则阳光不能入屋，客观上就冬暖夏凉。无疑在南半球的国家，如澳大利亚和新西兰，他们的季节气候恰好同我们相反，房屋的朝向也会相反。

　　设计被动式太阳房，首先要考虑当地冬夏太阳高度角的大小，尽可能利用太阳的直射效益。太阳房的结构，大致可分为三种组合方式：

　　（1）直接受益式--太阳辐射通过窗玻璃直接照射到室内地板、墙壁及其他物体上。这些被太阳晒到的地方，直接吸收了太阳能，温度升高，部分能量通过自然对流换热，使室内空气加热，其余部分热被贮存在被晒的物体内，待太阳辐射消失后，再向室内释放。这种太阳房无非是要来把窗口扩大，同时墙壁和屋顶也要加强保温，防止室内散热快。

　　（2）集热墙式--利用房屋的南墙做成集热墙，即在墙外加装一热盒，用1～2层透明材料做盖层（多用玻璃或透明塑料），形成夹墙，墙面涂黑，以利吸收太阳辐射。当夹墙内黑体将阳光转变为热之后，加热的空气，即沿着夹墙上升，并从其上部小窗口进入室内，同时室内较冷的空气则由底部的小窗口流入夹墙。如此不断循环，室内的气温逐渐升高，达到采暖的目的。此外，若在夹墙的顶部开一天窗，夏天将集热墙上部的小窗口关闭，并打开北墙的窗户或与地下室连通，则集热墙就发挥类似烟囱的抽气作用，不断将室内的热空气由天窗排出，同时从北窗或地下室补充辆凉的空气，于是就能使房内降温。这就是各暖夏凉的太阳房。目前这种太阳客正在我国北方农村中推广，尤其适用于农构的中小学教室，因为教室多在白天使用，夜间不住人，效果较为明显。据1998年统计，我国现有这种太阳房约300多万平方米。

　　（3）附属温室式--这种太阳房又叫带阳光间式，即在房屋的南墙外搭出一间玻璃房温室，_太阳辐射透过玻璃进入阳光间，一部分太阳能被南墙和温室的地面吸收，使阳光间的空气加热，并与室内的空气产生对流，以提高室内气温。在夜间，南墙墙体的余热还可继续向室内通过传导释热。这种太阳房常与花房结合，冬季可以存放花卉和养鱼，实用性较好。阳光间的设计和布局非常讲究，可简可繁，我国农村有同塑料大棚结合的，国外则有别墅花园式的阳光间太阳房。

　　主动式太阳房

　　主动式太阳房是由东阳集热器、贮热室、配热器、辅助加热设备等组成。其特点是供暖系统与建筑物各自独立成体系，一旦将系统中的上述设备折除，建筑物仍保持其原有面貌。换言之，它可以随时改装其他采暖设备，或采用多能互补，完全处于主动状态。主动式太阳房的供热方式有直接供热和热泵供热。目前美、日、法等一些经济发达国家建造此类太阳房较多，且常见为私人别墅，尤其近年来讲究环境效益，许多人不惜高价建造豪华性太阳房。一般说，主动式太阳房的造价偏高，因为要使用辅助能源系统，增加设备投资。我国现在也开始试建少数示范性的主动式太阳房，随着住房条件的改善，这类舒适的太阳房也会慢慢有市场。

　　太阳能温室

　　太阳能温室是最早利用太阳能的一种建筑物，人们常见的玻璃暖房、花房和塑料大棚都是太阳能温室。据不完全统计，1998年仅中国就有塑料大棚约70万公顷，它担负着北方大中城市冬季蔬菜供应的重任，并在水产养殖和农作物育种育秧及畜禽越冬等方面起着突出的作用。比较先进的太阳能温室，已不同于普通玻璃暖房和塑料大棚，国外已大量采用聚酯树脂板和玻璃钢等新型材料建造温室，规模高大，里面可使用农业机械，有的还运用计算机自动控制温度和湿度，合理掌握光照，可以模拟大自然的多种最优环境，保证作物最佳的生长条件。在现代化的温室中，可以进行遗传工程研究，改变动植物原有形态，也可采用无土栽培等先进技术，将农业生产工厂化。我国耕地面积有限，从南到北气温差异较大，发展太阳能温至，实现农业工厂化主产，前景一定很好。

核聚变

　　利用核能的最终目标是要实现受控核聚变。裂变时靠原子核分裂而释出能量。聚变时则由较轻的原子核聚合成较重的较重的原子核而释出能量。最常见的是由氢的同位素氘（读"刀"，又叫重氢）和氚（读"川"，又叫超重氢）聚合成较重的原子核如氦而释出能量。 核聚变较之核裂变有两个重大优点。一是地球上蕴藏的核聚变能远比核裂变能丰富得多。据测算，每升海水中含有0.03克氘，所以地球上仅在海水中就有45万亿吨氘。1升海水中所含的氘，经过核聚变可提供相当于300升汽油燃烧后释放出的能量。地球上蕴藏的核聚变能约为蕴藏的可进行核裂变元素所能释出的全部核裂变能的1000万倍，可以说是取之不竭的能源。至于氚，虽然自然界中不存在，但靠中子同锂作用可以产生，而海水中也含有大量锂。

　　第二个优点是既干净又安全。因为它不会产生污染环境的放射性物质，所以是干净的。同时受控核聚变反应可在稀薄的气体中持续地稳定进行，所以是安全的。

　　目前实现核聚变已有不少方法。最早的著名方法是"托卡马克"型磁场约束法。它是利用通过强大电流所产生的强大磁场，把等离子体约束在很小范围内以实现上述三个条件。虽然在实验室条件下已接近于成功，但要达到工业应用还差得远。按照目前技术水平，要建立托卡马克型核聚变装置，需要几千亿美元。

　　另一种实现核聚变的方法是惯性约束法。惯性约束核聚变是把几毫克的氘和氚的混合气体或固体，装入直径约几毫米的小球内。从外面均匀射入激光束或粒子束，球面因吸收能量而向外蒸发，受它的反作用，球面内层向内挤压（反作用力是一种惯性力，靠它使气体约束，所以称为惯性约束），就像喷气飞机气体往后喷而推动飞机前飞一样，小球内气体受挤压而压力升高，并伴随着温度的急剧升高。当温度达到所需要的点火温度（大概需要几十亿度）时，小球内气体便发生爆炸，并产生大量热能。这种爆炸过程时间很短，只有几个皮秒（1皮等于1万亿分之一）。如每秒钟发生三四次这样的爆炸并且连续不断地进行下去，所释放出的能量就相当于百万千瓦级的发电站。

　　原理上虽然就这么简单，但是现有的激光束或粒子束所能达到的功率，离需要的还差几十倍、甚至几百倍，加上其他种种技术上的问题，使惯性约束核聚变仍是可望而不可及的。

　　尽管实现受控热核聚变仍有漫长艰难的路程需要我们征服，但其美好前景的巨大诱惑力，正吸引着各国科学家在奋力攀登。

太阳能发电

　　随着经济的发展、社会的进步，人们对能源提出越来越高的要求，寻找新能源成为当前人类面临的迫切课题。现有能源主要有3种，即火电、水电和核电。

　　火电需要燃烧煤、石油等化石燃料。一方面化石燃料蕴藏量有限、越烧越少，正面临着枯竭的危险。据估计，全世界石油资源再有30年便将枯竭。另一方面燃烧燃料将排出CO2和硫的氧化物，因此会导致温室效应和酸雨，恶化地球环境。

　　水电要淹没大量土地，有可能导致生态环境破坏，而且大型水库一旦塌崩，后果将不堪设想。另外，一个国家的水力资源也是有限的，而且还要受季节的影响。

　　核电在正常情况下固然是干净的，但万一发生核泄漏，后果同样是可怕的。前苏联切尔诺贝利核电站事故，已使900万人受到了不同程度的损害，而且这一影响并未终止。

　　这些都迫使人们去寻找新能源。新能源要同时符合两个条件：一是蕴藏丰富不会枯竭；二是安全、干净，不会威胁人类和破坏环境。目前找到的新能源主要有两种，一是太阳能，二是燃料电池。另外，风力发电也可算是辅助性的新能源。其中，最理想的新能源是大阳能。

太阳能发电是最理想的新能源

　　照射在地球上的太阳能非常巨大，大约40分钟照射在地球上的太阳能，便足以供全球人类一年能量的消费。可以说，太阳能是真正取之不尽、用之不竭的能源。而且太阳能发电绝对干净，不产生公害。所以太阳能发电被誉为是理想的能源。

　　此图根据蒲提斯的太阳系形成理论，太阳向宇宙空间辐射出巨的光热能量。

　　从太阳能获得电力，需通过大阳电池进行光电变换来实现。它同以往其他电源发电原理完全不同，具有以下特点：①无枯竭危险；②绝对干净（无公害）；③不受资源分布地域的限制；④可在用电处就近发电；⑤能源质量高；⑥使用者从感情上容易接受；⑦获取能源花费的时间短。不足之处是：①照射的能量分布密度小，即要占用巨大面积；②获得的能源同四季、昼夜及阴晴等气象条件有关。但总的说来，瑕不掩瑜，作为新能源，太阳能具有极大优点，因此受到世界各国的重视。

　　要使太阳能发电真正达到实用水平，一是要提高太阳能光电变换效率并降低其成本，二是要实现太阳能发电同现在的电网联网。

　　目前，太阳电地主要有单晶硅、多晶硅、非晶态硅三种。单晶硅太阳电池变换效率最高，已达20％以上，但价格也最贵。非晶态硅太阳电池变换效率最低，但价格最便宜，今后最有希望用于一般发电的将是这种电池。一旦它的大面积组件光电变换效率达到10％，每瓦发电设备价格降到1－2美元时，便足以同现在的发电方式竟争。估计本世纪末便可达到这一水平。

　　当然，特殊用途和实验室中用的太阳电池效率要高得多，如美国波音公司开发的由砷化镓半导体同锑化镓半导体重叠而成的太阳电地，光电变换效率可达36％，快赶上了燃煤发电的效率。但由于它太贵，目前只能限于在卫星上使用。

太阳能发电的应用

　　太阳能发电虽受昼夜、晴雨、季节的影响，但可以分散地进行，所以它适于各家各户分激进行发电，而且要联接到供电网络上，使得各个家庭在电力富裕时可将其卖给电力公司，不足时又可从电力公司买入。实现这一点的技术不难解决，关键在于要有相应的法律保障。现在美国、日本等发达国家都已制定了相应法律，保证进行太阳能发电的家庭利益，鼓励家庭进行太阳能发电。

　　日本已于1992年4月实现了太阳能发电系统同电力公司电网的联网，已有一些家庭开始安装太阳能发电设备。日本通产省从1994年开始以个人住宅为对象，实行对购买太阳能发电设备的费用补助三分之二的制度。要求第一年有1000户家庭、2000年时有7万户家庭装上太阳能发电设备。

　　据日本有关部门估计日本2100万户个人住宅中如果有80％装上太阳能发电设备，便可满足全国总电力需要的14％，如果工厂及办公楼等单位用房也进行太阳能发电，则太阳能发电将占全国电力的30％－40％。当前阻碍太阳能发电普及的最主要因素是费用昂贵。为了满足一般家庭电力需要的3千瓦发电系统，需600万至700万日元，还未包括安装的工钱。有关专家认为，至少要降到100万到200万日元时，太阳能发电才能够真正普及。降低费用的关键在于太阳电池提高变换效率和降低成本。

　　不久前，美国德州仪器公司和SCE公司宣布，它们开发出一种新的太阳电池，每一单元是直径不到1毫米的小珠，它们密密麻麻规则地分布在柔软的铝箔上，就像许多蚕卵紧贴在纸上一样。在大约50平方厘米的面积上便分布有1，700个这样的单元。这种新电池的特点是，虽然变换效率只有8％-10%，但价格便宜。而且铝箔底衬柔软结实，可以像布帛一样随意折叠且经久耐用，挂在向阳处便可发电，非常方便。据称，使用这种新太阳电池，每瓦发电能力的设备只要15至2美元，而且每发一度电的费用也可降到14美分左右，完全可以同普通电厂产生的电力相竞争。每个家庭将这种电池挂在向阳的屋顶、墙壁上，每年就可获得一二千度的电力。

太阳能发电的前景

　　太阳能发电有更加激动人心的计划。一是日本提出的创世纪计划。准备利用地面上沙漠和海洋面积进行发电，并通过超导电缆将全球太阳能发电站联成统一电网以便向全球供电。据测算，到2000年、2050年、2100年，即使全用太阳能发电供给全球能源，占地也不过为 65.11万平方公里、 186.79万平方公里、829.19万平方公里。829.19万平方公里才占全部海洋面积 2.3％或全部沙漠的 51.4％，甚至才是撒哈拉沙漠的 91.5％ 。因此这一方案是有可能实现的。

　　另一是天上发电方案。早在1980年美国宇航局和能源部就提出在空间建设太阳能发电站设想，准备在同步轨道上放一个长10公里、宽5公里的大平板，上面布满太阳电池，这样便可提供500万千瓦电力。但这需要解决向地面无线输电问题。现已提出用微波束、激光束等各种方案。目前虽已用模型飞机实现了短距离、短时间、小功率的微波无线输电，但离真正实用还有漫长的路程。

沼气--新的生物能源

　　燃烧薪柴等生物质的能源会造成烟尘的污染。那么，在不容易获得其他能源的广大农村地区该怎么办呢？农村到处可以看到许多生物质的废弃物，如人畜粪便、秸秆、杂草和不能食用的果蔬，等等。将这些废弃物收集起来，经过细菌发酵可以产生沼气，用沼气做燃料和照明，就可以有效地解决问题。沼气具有很高的热值，1立方米的沼气大约相当于1.2千克的煤或者0.7千克的汽油，可以供一辆载重3吨的卡车行驶约2.8千米。沼气燃烧后生成二氧化碳和水，不污染空气，不危害农作物和人畜健康；生产沼气的原料本身就是各种废弃物，用来生产沼气后可以大大减少垃圾的数量；同时，沼气的燃烧效率比秸秆高5～6倍，通过发酵转换以后，可以节约很大一部分燃料，也相应地减少了污染。因此，利用生物质废弃物生产沼气，既可以提高能源的利用效率，又可以减少对环境的污染。

　　生产沼气实际上是利用厌氧微生物在密闭的条件下分解有机废物。燃烧和呼吸等都是在氧气的帮助下对有机物进行分解，一方面消耗氧气放出二氧化碳；另一方面释放热量。有机物在厌氧条件下分解的结果，碳水化合物被转化为可以燃烧的气体即沼气（甲烷），其他可以利用的成分，如农作物生长所需要的氮、磷、钾、和微量元素等仍然留在残渣和废液中，可以继续作为肥料使用。发酵后的肥料不仅使用起来方便，而且缓效肥变成速效肥，选择合理使用的时机也容易多了。同时，厌氧微和的活动需要保持无氧环境，发酵过程中还会杀死许多害虫、虫卵和对农作物有害的微生物。因此，发酵后的残渣和废液不仅是高效的优质肥料，也是比?quot;卫生"的把料。

　　修建一个农村简易沼气池并不难，成本也不高。沼气池的材料可以使用水泥，也可以使用三合土，只要建成后不漏水、不漏气就行。根据许多地方的经验，一个五六口人的家庭，只要建一个10立方米的沼气池，所产生的沼气就可以满足全家做饭和照明的需要。

　　我国现在大约有1000万个小沼气池，如果能比较好地解决保暖问题，沼气的使用会更加广泛。技术进一步提高以后，沼气还可以用来发电或驱动各种农用加工机械。