电自从走入了千家万户，人类就没有间断过对电的深入研究，在漫漫的人类发展长河中，电对人类社会的现代化做出了重大贡献。
在全球能源短缺，环境污染严重的今天，世界各国的科学家们，把开发能源的目光转向了清洁的能源，另外也是因为电的“优点”太多太多，科学界在不断地开发着关于电的新能源，目前世界上已经有很多新型能源应用在我们生活中，当然还有我们未知的新能源。
下面我们来了解一些人类在关于电的新能源上的孜孜探索之路。
1.地下高温岩石发电
你听过地下深处的岩石可以发电吗？事实上这一项新能源—地下深处的高温岩石，很快就会成为21世纪发电的主要热源。
茫茫大地之上，最常见的莫过于岩石。在岩石中除含有各种各样的矿产资源，例如铜、铅、锌、钨、锡、钼、铁、钛、铀，甚至石油、煤等矿产资源以外，地球深处的高温岩石中还蕴藏着极其丰富的热能资源。这是为什么呢？原来，地壳的温度越往下越高。在地壳下100千米深处，温度大约变化于1500℃～2000℃之间。在那里，所有物质都被熔化为流动的岩浆。
在能源短缺、环境污染严重的今天，人们把研究的方向很明确地转向了电能的开发利用上，其中更把目光由地球表层移向地下深处，紧盯住地下深处的岩石，研究开发地下高温岩石的热能，并用来发电造福人类。科学家预测，21世纪是人们利用地下高温岩石发电、并成为发电新技术的新时代。
在高速发展的现代社会，人们能够利用精密的地球物理探矿方法，准确地探明地壳深处的物质成分，然后用深钻机打到几万米的深度，让岩浆像泉水一样喷出地面，供人类提炼各种有用的元素，为人类提供热能发电，造福一代又一代的人类。
据有关地质学家预测，储藏在地球深处岩石中的能量，大约等于地球全部石油、煤炭、天然气蕴藏量的30倍，能满足人类数万年的能源需求。专家测定，在美国地表下6.4千米范围内岩石储藏的热能，相当于3000万亿桶原油，是美国全年能源消耗总量的20万倍；英国若仅用鲁斯曼诺花岗岩层热能发电，其电力将占英国总电力的25%；澳大利亚若开发地下全部的高温岩石热能，理论上可供澳大利亚利用7500年之久。从以上令我们吃惊的数据来看，地下高温岩石的开发前景是十分广阔的。
可是你知道为什么地下高温岩石能成为未来重要的一种新能源呢？这是因为地下高温岩石是一种分布很广泛的绿色能源，可以因地制宜建电站。使用起来可靠，储量丰富，服务年限很长。目前美国、日本、英国、德国、法国和俄罗斯等国，都投入巨资，开发高温岩石热能用于发电。当前，用来进行开发试验的是地下深3000米、温度是300℃以上的高温岩石。
美国是研究利用高温岩石发电最早的国家。早在1970年，美国的洛斯？阿拉姆斯国家实验室的莫顿？史密斯首先提出利用地下高温岩石发电的设想。很快美国从1972年开始进入这项具有战略意义的发电新技术研究，他们利用“水压击碎法”，成功制造了高温岩石发电新技术的“人工锅炉”，并建成了一座60千瓦的高温岩石发电站。主要工作原理是：当电站发电时，先用高压水柱将冷水注入水井并使其进入到岩石裂隙中，这时，地下“锅炉”将水加热，再用水泵从抽水井中抽出温度为240℃的热水送到发电厂，用以加热丁烷变成蒸汽推动汽轮机发电。
虽然地下岩石发电是一个很利于人类的能源开发，但是我们也应该看到地下高温岩石发电的技术难度很大。由于高温岩石处于地下深部，岩石硬度大、温度高。从而对钻探技术要求高，因此，人类对于地下岩石发电的研究还处于初级阶段，有许多技术难关有待攻克。科学界预言，在21世纪中期以前，人类将开发地下高温岩石的热能，并用于发电，造福于人类。
2.垃圾发电
人口繁多的城市，每天都产生大量的生产、生活垃圾。如何处理这些垃圾逐渐成为一个棘手的问题。对此，科学家们有办法让垃圾变废为宝，即利用垃圾发电。
据有关科学统计，垃圾里大约含有31%的可燃物，包括木块、木屑、下水道淤泥、废油等有机物，都可以重新利用。垃圾一般会在坑道里腐烂发酵，这样就会生成沼气等可燃性气体，都可以通过管道供生产和生活使用。同时垃圾还可以把可燃性垃圾经过发酵、粉碎、压块成型，制成固体燃料，它的发热量比木材还要高一倍。加工2400万吨垃圾，制成1300万吨“垃圾燃料块”，可代替500万吨石油；也可用来发一定数量的电。
一般来说，垃圾发电是把生物垃圾、废木料等有机物送进特制的“垃圾锅炉”，用燃烧加热锅炉里的水，再通过锅炉产生的蒸汽推动涡轮发电机发电。
很早以前，匈牙利就建成了一座规模很大的垃圾发电厂，它有4个用天然气引火的垃圾燃烧室，每个燃烧室一天可燃烧垃圾将近15吨。电站既能发电，又能给热网提供250℃蒸汽提供取暖和热水。
与此同时，加拿大在安大略湖边建立了用90%的煤和10%的垃圾做燃料的发电站，发电能力为1.5万～2万千瓦。
1993年，我国在深圳建成了首座垃圾电站，每年可发电305万千瓦小时。
3.粪便发电
粪便在城市中是很难处理的生活垃圾。我们听说过很多能源发电，就是没听说过粪便发电，你知道粪便发电到底是怎么一回事吗？粪便发电是先将粪便发酵，产生甲烷等副产品，而剩下的粪渣则可以制成液体有机肥，运送到农场肥田。
英国第一家以家畜粪便来发电的发电厂在2002年1月开始正式运营。这座位于德文市的发电厂每年可以处理160万吨家畜粪浆，向全国高压输电网输送2兆瓦电力。据统计，1400只鸡排泄的粪便所发的电，足够1.2万人用上1年左右。
细菌也能发电
细菌也能用来发电，你相信吗？在细菌电池中，电子是靠生活在阴极的细菌进行生命活动而产生的。
早在20世纪80年代开始，细菌电池已发展到了酶电池阶段。有些科学家利用醇脱氢酶铂金做电极，以甲醇做原料产生电能。此外还在通讯航标上进行试验，结果证明性能很好。
4.海底微生物“发电”
随着工业化的兴起，海洋的污染程度越来越重。海底生物发电就是将取自海底的水和沉积物装在一个容器里。加入一些细菌，然后插入两个电极，其中一个电极浸入海水里，一个电极插入沉积物，将两个电极的另一端与电灯连接，这时候电灯就会发亮。这是美国马萨诸塞大学德里克？勒夫小组取得的研究成果。
研究海底微生物发电的研究人员发现，是细菌消化了取自海底沉积物中的有机物质，从而产生了多余的电子，电极则吸收这些电子，从而产生电流。每平方米电极产生16毫瓦电。尽管这种产自海底的电流很微弱，但却能满足海洋学仪器的用电需要，而且，发电量越大，越刺激细菌的胃口，使细菌大量繁殖，多消化掉海底沉积物，这样有利于消除对海水的污染。
5.原子核电站
核电是一种清洁、高效的能源。你相信吗？在核电“锅炉”里，3公斤的核燃料，就可以产生相当于燃烧250多吨优质煤放出的热量。我们把用来“烧”核燃料的锅炉叫原子核反应堆。
1938年，科学家发现了中子，中子在科学界被誉为“点燃”核燃料的“火柴”。我们知道中子不带电，所以不会受到原子核电荷的排斥，很容易钻到核内部去，从而引起核裂变。例如在一次铀核裂变过程中就可产生两三个中子，放出大量的能量，如果这些中子再被铀的原子核吸收，便继续引发核裂变，这就是裂变链式反应。
有人担心核电站会不会产生放射性污染对人类的正常生活产生影响。其实这种担心是没有必要的。因为现在世界上在核电站中使用最广泛的是没有石墨的压水式反应堆。这种反应堆是用水作慢化剂，水不会燃烧，不像石墨堆那样隐藏着起火的危险。同时给核燃料芯块穿上特别“外衣”，就是在芯块外表刷上三四层特殊的涂料，还设计三道屏障，千方百计阻挡放射性物质外溢。在正常情况下，核电站的放射性影响是微不足道的。
全世界现在已有30多个国家或地区建成数百座核电站。你知道我国的第一座核电站的情况吗？我国自己设计和建造的第一座秦山核电站，已于1991年12月15日零时15分正式并网发电，电功率为15兆瓦，这标志着中国核电时代的开始。
核电站好处多
首先，核电站可以有效地替代能源。铀的裂变能是很大的，1千克铀裂变所放出来的能量相当于2500吨煤或者2000吨石油燃烧放出来的能量。核电站就是把这些资源充分利用起来的，这样可以解决常规能源不足的问题。
其次，核电站燃料的运输量小。一座100万千瓦的火电站，每年要烧掉标准煤250万吨左右，而相同容量的核电站大约只需要30吨就可以了。
最后一点就是核电站发电成本低。核电站的建设投资比同等火电站高1.5～2倍，但发电成本要低20%～50%。
大亚湾核电站
在1992年10月，我国第二座自行设计、建造的核电站—广东大亚湾核电站的核岛、常规岛和配套设施的土建工程基本完成了，单系统调试和局部联合调试工作全面展开。大亚湾核电站设计装机容量为90万千瓦，1994年并网发电。
世界上第一座核电站诞生在前苏联，1954年6月24日，前苏联建成世界上第一座核电站，发电功率只有5000千瓦。用天燃铀做燃料，石墨做减速剂，用普通水做冷却剂。这座核电站可供6000居民的小镇用电。
这座核电站的诞生，揭开了人类和平利用原子能的新纪元，在人类核电站的历史上具有里程碑的意义。
核电站需要羊来帮忙
核电站用羊来帮忙？你以前听说过吗？那么羊在核电站中能帮得上什么忙呢？
其实核电站需要羊来帮忙，是用来“帮助”检测环境污染情况。
例如，秦山核电站的工作人员，每年在冬季来临的时候，都要到海盐镇买3头当地的羊，送到核电站环境应急处，把羊屠杀，利用相关仪器，把羊肉放进烘箱烘干，并一步步烧成灰。用来测量羊身体中所含的放射性核素含量。
现今，秦山核电站周围未发现任何异常现象，可见我国的核电技术是信得过的。
6.太阳能发电
万物生长靠太阳，太阳除了带给我们光明和温暖，还可以用来发电。太阳能可以发电吗？太阳能是怎样发电的呢？太阳能发电就是将太阳能聚集起来，将某种物质加热到高温，然后经热交换器产生蒸汽去驱动常规汽轮发电机组发电。
日本已经试制成功了一种新型太阳能发动机。这种发动机的气缸顶部装有石英玻璃，石英玻璃这一部分用来收集太阳能。从玻璃窗进入的阳光被不锈钢的金属网吸收后变为热能，对活塞的头部进行加热，使预先封闭在气缸里具有15个大气压的氦气膨胀，从而推动活塞上下移动。该发动机的热效率为25%，是非晶体太阳能电池的2倍以上，在光照充足的时候，一台该发动机能发出105千瓦的电。只是此发动机距商业生产尚远。
月球上建太阳能发电站
我们都知道在月球上是没有大气的，使得月球上的太阳能更充足，于是有人想到这对太阳能的利用很有好处，这样，可使太阳能的利用率达到地球上的1.5倍，直接利用太阳光的热交换可达到200%～600%。如果用抛物面反射镜聚集太阳能，可达到熔炼矿砂的1500℃高温。
7.太阳能电池
目前人类利用太阳能发电的主要形成就是利用太阳能电池发电。在人造卫星上，有两扇巨大的“翅膀”；计算器上方的长方形窗格，装有深色玻璃“小镜”。这些“翅膀”和“小镜”，就是太阳能电池。
一般来说太阳能电池是一块很薄的半导体片，有各种几何形状，大小只有几平方厘米到十几平方厘米。每块电池大约可以产生0.5伏的电压和每平方厘米为30～35毫安的电流。在实际应用时，往往是把很多小片片串联、并联起来，以获得较高的电压和较大的电流，这叫做“太阳能电池板”。
我们经常用到的太阳能电池是硅太阳电池。一块硅片像纸片一样薄，一面均匀地掺进一些硼，另一面均匀地掺进一些磷，然后在薄片的两面蒸镀金属电极，这就成了硅太阳电池。你知道为什么这种硅片受到光的照射就会产生电流吗？
原来，硼原子的外层比硅少一个电子，掺有硼的硅带入许多带正电的空穴，导电类型是空穴导电，叫“P型硅”。而磷原子的外层比硅多一个电子，掺磷的硅就带入许多带负电的电子，是电子导电，叫“N型硅”。P型层与N型层相连接就成为“PN结”。打个比方来说，如果我们把一滴红墨水滴入一杯清水中，红墨水会逐渐散开，这种现象叫做“扩散”。N型硅里有多余电子，好像红墨水扩散一样，会向P区扩散，N区就多了一些固定不动的正电荷；而P型硅有多余的空穴，也会向N区扩散，P区就等于多了一些固定的负电荷。这些电荷在P、N两区交界处积累起来，就形成了电场。
当太阳光照射到PN结的一面时，光子具有能量，不断地把能量传给PN结上的电子，像是拉了电子一把，使它们挣脱原子核的约束，离开了原来的位置并产生空穴。在PN区交界面两边电场的作用下，将不断产生的电子赶到了N区，空穴驱向P区。好像有一个水泵把水从低处抽往高处似的，使这种电子的运动形成了电流。
现在，硅太阳电池的转换效率一般是在8%～15%之间。由于太阳能电池不用维修、保养和添加燃料，它的用途在现代社会发挥着越来越重要的作用，而且发展前景可观。
8.风力发电
风筝是我们日常生活中利用风能最典型的一个例子。早在我们人类发展的两千多年前，就有帆船、风车，其实这就是最古老、最简单的风能利用装置。
目前随着科技的革新，越来越多的国家已经利用风来发电，作为充电、照明、无线电通讯等的电源。这种由风车发展而来的风力发电装置，又叫风力发动机。
风力发动机由风轮、机头、机尾、回转体和塔架等五大部分组成。其中风轮是把风变为电的主要部件，风轮的模样有些像电风扇或飞机螺旋桨，由一枚或几枚风翼组成。风轮直径越大，接受的风能越多，风力发动机的功率也就越高。
虽然风力发电具有很多优势，例如无污染、可再生等，但是风力发电也有两个难题：一个是风向变幻不定。为了保证风轮能始终正对风向，人们在机头后面需装个机尾，像船上的方向舵，随风调整风轮方向。另一个是风力大小经常变换。为了维持机组稳定工作，保证供电，必须合理进行调速。现实生活中常用的调速方法是改变风轮的迎风面积和调整风翼的转动阻力。
目前市面上有一种新式的金属风帆式发电机，在一辆辆特制平车上装有多片刚性翼板，很像一艘艘帆船，只是它不行驶在水上，而是像一辆辆互不相连的车厢，成群结队停在一个椭圆轨道上。风翼板的角度可以改变，始终正对风向，风吹着翼板，带动成群结队的平车奔跑，车轮带动发电机转动，就发出电力。
9.人造风发电
人们生煤炉时，把干柴点旺，加上煤油，再在煤炉上口放个上小下大的锥形筒，不用扇扇子，就能很快地把煤饼烧旺。这就是我们所说的人造风发煤炉了。
人造风也可发电的工作原理是全新的概念，大体上是这样的：人造风发电装置，远看就像一座规模庞大的圆形温室，上面盖有透明塑料薄膜，中间是个筒状塔，像个大烟囱。塑料棚下的地面是深色的，能大量吸收太阳的热能。当太阳照射塑料棚时，从底沿进入棚里的冷空气，被晒热以后不能向上升腾，只能沿着塑料棚向中心塔移动，温度不断升高，因而产生一股持续的抽力，带动装在筒里的发电机风轮，这样就会产生一定的电量。
这种人造风发电装置不仅白天无风时能“造风”发电，而且在夜晚也可利用白天晒热的温室，产生抽吸力发电；甚至在阴天也能利用云彩发射出来的红外线能量，使涡轮机照样运转发电。
10.水力发电
我国水力资源丰富，建国以来建设了很多大型水电站，推动了国民经济的发展。简单来说水力发电是利用江河水流从高处流到低处存在的位能进行发电。水电站主要的工作原理就是当江河的水由上游高水位，经过水轮机流向下游水位时，以所具流量和落差做功，推动水轮机旋转，带动发电机发出电力。为了有效地利用天然水能，需要用人工修建集中落差和能调节流量的水工建筑，例如筑坝形成水库、建设引水建筑物和厂房等，以建成水电站。由于天然水能存在的状态不同，因此，水电站的形式多种多样。
水电站的建设要经过严格的科学论证，是由一系列建筑物和设备组成的。这些建筑物主要作用是用来集中天然水能的落差，形成水头，并用水库来汇集，调节天然水流的流量，此外水电站的基本设备是水轮发电机组，水流通过引水建筑物进入水轮机，推动水轮机转动将水能变成机械能，再带动发电机转动，将机械能转换成电能。
因为水能是自然界的再生性的清洁能源，可以重复再生。它与矿物燃料等同属一次能源，转换成电能后为二次能源。水电站就是将一次能源转换成二次能源的建筑与设备，同时它还兼有航运、灌溉、养殖等效益。水电站的建设周期长，一次性投资大，但是回报周期极大，建成以后几乎不需要再投入资金，对环境的影响小。
水电站
世界上第一座水电站建在法国，这座水电站建成于1878年。美国第一座水电站在1882年9月30日发电，坐落在美国威斯康辛州阿普尔顿的福克斯河上，由一台水车带动两台直流发电机组成，装机容量25千瓦。欧洲第一座商业性水电站是意大利的特沃意水电站，此水电站在1885年建成，装机容量65千瓦。
到了1895年，当地的人在美国与加拿大边境的尼亚加拉瀑布处建造了一座大型水轮机驱动的3750千瓦水电站。进入20世纪以后，由于长距离输电技术的发展，使边远地区的水利资源逐步得到分发利用，并向城市及用电中心供电。进入30年代，水电建设的速度有了更大的发展，由于筑坝、机械、电气等科学技术的进步，已能在各种复杂的自然条件下修建不同类型的水力发电工程。
据统计，虽然全世界可开发的水力资源约为22.61亿千瓦，但是分布并不均匀。各国开发程度也有很大的区别，西欧一些发达国家如瑞士、法国、意大利、英国等，水能开发程度都已达到90%，甚至100%。而水能资源较丰富的发展中国家，开发程度一般还很低。
此外你知道世界上己建成的最大水电站哪一座吗？就是中国的三峡水电站。
11.火力发电
火电是我国主要的发电方式。火力发电对于我们来说并不是很陌生，一般来说火力发电指利用煤、石油、天然气等固体、液体、气体燃料燃烧时产生的热能，通过发电动力装置（包括电厂锅炉、汽轮机和发电机及其辅助装置）转换成电能的一种发电方式。
在所有的发电方式中，火力发电是历史最悠久的了，也是最重要的一种。最早的火力发电是1875年在巴黎北火车站的火电厂实现的。
火电站需要建设在交通便利或盛产煤的地区，相对于风力、水力发电来说，受环境制约较少。火力发电系统主要是由燃烧系统（以锅炉为核心）、汽水系统（主要由各类泵、给水加热器、凝汽器、管道、水冷壁等组成）、电气系统（以汽轮发电机、主变压器等为主）、控制系统等组成。前二者产生高温高压蒸汽；电气系统实现由热能、机械能到电能的转变；控制系统保证各系统安全、合理、经济运行。
现在，火力发电的最重要的问题就是提高热效率，有效的办法就是提高锅炉的参数（蒸汽的压强和温度）。在20世纪90年代，世界最好的火电厂能把40%左右的热能转换为电能；大型供热电厂的热能利用率也只能达到60%～70%。但是，由于火力发电大量燃煤、燃油，造成环境污染，也成为日益引人关注的问题。
12.火山发电
随着社会的不断发展，环境的污染问题受到了人类的广泛关注，人们日益需要更多的清洁能源来保护我们现在的生活环境。科学界于是把一部分的眼光瞄准了仍在活动的火山。经过研究之后初步设计了一套火山发电的方案，火山电站的设计方案是：第一步，在火山的斜坡上钻孔，使地下冒出500℃的蒸汽—混合气体。第二步，是在上面安装大功率的发电机组，炽热的混合气体很干燥，不会导致仪器的锈蚀和损坏。现在冰岛人已在利用火山的能源。
尽管利用火山建电站还只是设想，设计方案还不是非常完美的，但是我们应该相信随着人类社会的发展，总有一天会变成现实。
13.地热发电
世界真奇妙，你知道在我们脚下的大地是一个庞大的“热锅炉”吗？这个“热锅炉”会不断产生热量，又不断往外散发热气。
1960年5月22日发生在智利的一次大地震，释放出来的能量相当于爆炸10万颗普通大小的原子弹；太平洋沿岸阿拉斯加的卡特迈火山区分布着几十万个蒸汽和热水的喷口，一年中带出来的热量竟有165万亿千焦。据估计，每年从地球内部传到地球表面的热量，大约相当于燃烧1000亿桶石油放出来的热量。可见地热资源是惊人的！
现今人们对地热资源开发还不多，主要是利用地下热水和蒸汽。如果利用地热发电，有很多方法。要是地下上来的是干蒸汽，就可以直接用来推动汽轮发电机组。这种地热发电的设备最简单。如果从地热中出来的全是热水，可以把热水送到一个减压扩容器里，这里压力很低，热水马上沸腾变成蒸汽，再送到涡轮机去做功。或者在热水中加进一些特殊的物质，如氯乙烷、氟利昂等等这些沸点很低的物质，热水就可沸腾起来了。然后让这种低沸点物质的蒸汽去推动涡轮机。
地热发电的设备简单，成本低，污染少。世界上有好多国家都在研究利用地热发电。1970年底，我国第一座地热试验电站在广东丰顺邓屋建成，现在以西藏羊八井地热电站为最大，装机总容量已达两万多千瓦。
14.高效能发电—磁流体发电
我们知道水力发电厂，是利用水流的力量推动发电机涡轮进行发电；火力发电厂，要通过燃料燃烧，将锅里面的水变成水蒸气，再利用水蒸气的力量带动发电机发电。传统发电机利用线圈相对磁场运动时，它的两侧不断地切割磁力线，线圈中就会产生感应电流。而磁流体发电的时候，是将带电的流体（离子气体或者液体）以极高的速度喷射到磁场中去，利用磁场对带电的流体产生的作用，从而发出电来。这样相对于其他的发电要便捷得很多。
磁流体发电的最大好处就是可以提高发电效率。普通的火力发电，燃烧燃料释放的能量中，只有20%变成了电能。而且人们从理论上推算出，火力发电的效率提高到40%就已经达到了极限。而磁流体发电，可以从磁流体发电管道里喷出来的废气，驱动另一台汽轮发电机，形成组合发电装置，这种组合发电的效率可以达到50%。如果解决好一些技术上的问题，发电效率还有望进一步提高到60%以上。
此外磁流体发电的另一个好处就是产生的污染少。利用火力发电，燃烧燃料产生的废气里含有大量的二氧化硫，这是造成空气污染的一个重要原因。这是因为由二氧化硫形成的酸雨毁坏了大片的森林。利用磁流体发电，不仅使得燃料在高温下燃烧的更加充分，它使用的一些添加材料还可以和硫化合，生成硫酸钾，被回收利用，这就避免了直接把硫排放到空气里，对环境造成污染。
磁流体发电发展史
1832年，法拉第首次提出有关磁流体力学问题。他根据海水切割地球磁场产生电动势的想法，测量泰晤士河两岸间的电位差，希望测出流速，但是因为河流电阻大、地球磁场弱和测量技术差，没有达到目的。
1937年哈特曼根据法拉第的想法，对水银在磁场中的流动进行了定量试验，并成功地提出粘性不可压缩磁流体力学流动（即哈特曼流动）的理论计算方法。
1940～1948年，阿尔文提出带点单粒子在磁场中运动轨道的“引导中心”理论、磁冻结定理、磁流体动力学波（也叫阿尔文波）和太阳黑子理论，1949年他在《宇宙动力学》一书中集中讨论了他的主要工作，推动了磁流体学的发展。
1959年，美国阿夫柯公司建造了第一台磁流体发电机，功率是115千瓦。
