除人们比较熟悉的一些能源名称外，你是否听到过一次能源、二次能源；常规能源、新能源；可再生能源、不可再生能源等称呼呢？其实这些都是从不同角度对能源进行的分类。
按能源的来源可分三类：第一类是来自地球以外的太阳能。它们除了太阳直接照射到地球的光和热外，常见的煤炭、石油、天然气，以及生物质能、水能、海洋热能和风能等，都间接地来自太阳。第二类是来自地球自身的能源，其中一种是地球内部蕴藏着的地热能，常见的地下蒸汽、温泉、火山爆发的能量都属于地热能。另一种是地球上存在铀、钍、锂等核燃料所蕴有的核能。第三类是太阳和月亮等星球对大海的引潮力所产生的涨潮和落潮所拥有的巨大潮汐能。
按能否从自然界中得到补充，能源又分成可再生和不可再生两类。太阳辐射能、水能、生物质能、风能、潮汐能、海洋热能和波浪能等都是能不断地再生和得到补充的能源，所以被称为可再生能源。而煤炭、石油、天然气等化石燃料和铀、钍等核燃料，都是亿万年前遗留下来的，用掉一点就少一点，无法得到补充，总有一天会枯竭的，它们被称为不可再生能源。
根据利用能源的形态不同，又可将能源分成一次能源和二次能源两类。一次能源是指直接取自然界、而不改变它的形态的能源。例如，煤炭、石油、天然气、柴草、地热、风能、太阳辐射能等等都属一次能源范畴。二次能源是指一次能源经人为加工成另一种形露天开采煤矿的场面态的能源。例如，电能、热水、蒸汽、煤气、焦炭以及各种石油制品（诸如汽油、煤油、柴油、重油等），还有生产中的余能和余热等也都属于二次能源范畴。
根据应用范围、技术成熟程度及经济与否，又将能源分成常规能源和新能源两类。煤炭、石油、天然气、水能和核能等都已得到大规模经济开发和利用，被称为常规能源；而太阳辐射能、地热能、风能、海洋热能、波浪能、潮汐能等，因它们都是开发研究中的能源，尚未得到经济开采利用，而被称为非常规能源，亦称为新能源。
黑色金子——煤
煤是可以燃烧的含有机质的岩石。它的化学组成主要是碳、氢、氧、氮等几种元素。此外，还可能含有硫、磷、砷、氯、汞、氟等有害成分以及锗、镓、铀、钒等有用元素。
煤是古代植物深埋地下，在一定的温度和压力的条件下，经历漫长的时代和复杂的化学变化而形成的。如果将煤切成纸一样的薄片放到显微镜下，可以看到植物的细胞组织。在煤矿近旁的石头里，常可见到树枝和树叶的化石。辽宁省抚顺煤矿的一些煤块里偶尔夹有杏黄色的琥珀——昆虫和树脂的化石。这些化石都记载了煤的身世和历史。
煤的种类很多。按煤的含碳量分为泥炭、褐煤、烟煤和无烟煤四大类。一般民用的是无烟煤。乌黑而平凡的煤，经过化学加工，可生产出煤气、煤焦油、化肥、农药、合成染料、塑料、糖精、医药品和合成橡胶等产品。
世界煤炭地层分布很不平衡，大多集中在温带和亚寒带，其中北半球一条分布带是从英国奔宁山麓向东横越法国、德国、波兰、俄罗斯，直到我国的华北和东北；另一条则横亘于北美中部。在南半球，煤田仅分布于澳大利亚和南非的温带地区。就煤炭储量而论，以俄罗斯最为丰富，约占世界总储量的43.5%。煤层最厚的是加拿大西部不列颠哥伦比亚省加合特河煤田，地质储量为100亿吨，已探明的储量达14.6亿吨，煤层总厚度达300米。
我国煤炭资源也很丰富，地质储量约为1.4万亿吨，煤田主要分布于华北的山西和内蒙古等省、区，其中仅山西省储量就达400亿吨，东北抚顺的煤田地层厚达120米。
近些年，地质学家又在南极大陆发现了世界上最大的煤矿，估计蕴藏量要比其他地方煤储量总和还要多几倍。
煤变的“石油”——水煤浆
煤在运输和使用上不如石油方便，但储藏量丰富，价格也便宜。要是能将煤变成石油该多好啊！
1982年夏天的一个下午，一个美国专家在清华大学演讲厅里做了一个有趣的表演：他双手各持一杯掺水30%的煤粉，一杯煤粒较粗，一杯较细。他举起这两个杯子说：“我现在要将两杯煤水混合物变成‘油’，如果失败，愿请大家吃烤鸭。”说着，将两杯掺水的煤粉倒在一起，用玻璃棒搅拌起来。不一会，泥土似的煤水混合物竟渐渐地变稀了，终于成了重油似的液体。这就是煤变的石油——水煤浆。
水煤浆最初是由油煤浆发展来的。当时有人将煤与油对半混合，加上一点添加剂后，煤就会像油一样流动。石油可以燃烧，油煤浆可以说是“火上加油”了。但油的价格贵，而且粘性大，因而实用价值较低。
煤和水混合为什么能变成“油”呢？因为煤和油是同一“娘胎”的兄弟。它们的主要成分都是碳和氢，并含有少量的氧、氮、硫等元素。只是煤的含氢量比石油低得多，而含碳量则和石油差不多。所以，水的加入就是设法把煤的碳、氢元素重量的比例降低，达到接近石油的含量，这样它们的“性格”就接近了。
这种煤变的“石油”还能在烧油的锅炉里使用。科学家做了一个特殊的喷嘴，使水煤浆与空气混合，像雾一样地喷出。对锅炉不用作很多的改造，就能迅速点燃，越烧越旺。
细菌造油
加拿大多伦多大学的魏曼教授，很早就发现了几种能够“制造石油”的细菌。这些微生物的组织结构中，几乎80%是含油物质。在电子显微镜下，它们很像一个个的塑料口袋，里面装满了油。
魏曼把这类微生物放在一起，用二氧化碳喂养，就组成一个“微生物产油田”，结果在实验室里制造出4公斤油，这种油很像柴油。
实际上，石油也是从千奇百怪的小生物变来的。古代的水生生物埋藏在地下，经过大自然的作用变成了石油。它的主要成分是碳和氢。
科学家们发现，有不少微生物不仅会“吃”这类碳氢化合物，而且还有“积存”碳氢化合物的本领。比如，有一种叫分枝杆菌的微生物，它能够产生类似于碳氢化合物的霉菌酸，像酿酒、制酱那样，经过酶的催化作用聚合到一起，就得到了一种真正的菌造石油。
根据这个原理，建造一个人工湖，把微生物“放养”到水里，水里溶解有足够的二氧化碳，作为它们的“食物”，用不了多久，微生物便成千成万倍地繁殖。培养出来的微生物，可以用过滤器收集，然后送到专门的工厂里去“炼油”。
让细菌造石油，只要二氧化碳供应充足，造油速度很快，两三天就能收获一次。细菌造油的人工湖和炼油厂到处可以建造，生产持续不断，风雨无阻。据说，只要掌握天时地利，每亩水面每年就能够生产3700桶原油。
人造石油
石油不仅是重要的能源，而且也是工业中化工产品（如塑料等）的重要原料。但地球上石油的储量毕竟有限，科学家们预测，到21世纪末，地球上的石油资源可能会被开采殆尽。因此，寻找石油代用品已是大势所趋。这就提出了生产“人造石油”来替代原始石油的问题。
石油的主要成分是碳和氢，要生产出石油代用品来，其中的成分就必须以碳和氢为主。大家知道，煤作为一种燃料，也是以碳为主要成分的物质，其中也含有氢，但氢的含量却远远低于石油。由于煤在地球上的储藏量比石油大得多，因此有些科学家设想，将煤加上氢，使其中氢的含量增加。当煤中的碳氢比例接近石油时，煤炭也就被液化成为人造石油了。这一设想不仅在理论上是有根据的，在实践中也已经完全能够做到。通常的办法是在煤中加氢之后再加上高压，这叫直接液化石油。还有一种办法是先将煤气化产生合成气体（主要由一氧化碳和氢气组成），再进一步将合成气体液化成液体燃料或化工产品，这叫间接液化。
南美洲的一些国家用间接液化技术生产出烃类燃料、有机合成原料（如乙烯、丁烯及蜡类等）和富氢化合物、实现了煤的综合利用。而德国、日本、美国和中国都采用直接液化技术。比如我国已建成有世界水平的液化实验室，并准备在山东衮州煤矿用煤进行液化生产人造石油的实际应用。
生产人造石油还有另一条途径，这就是“种植”石油。提出石油可以种植，也许有人以为是“天方夜谭”。这不奇怪。
阿凡提“种金子”的故事差不多家喻户晓，但是金子实际上是种不出来的。生产石油靠钻井。大庆油田、大港油田和克拉玛依油田等，都是靠钻井，把地下的石油抽出来，这似乎是天经地义的事。但是有人就敢于幻想：既然花生油、菜籽油、玉米油、桐油、豆油可以在地里“种”出来，为什么石油就不能“种”出来呢？
美国化学家卡达文是位诺贝尔奖获得者，他就相信石油可以“种”出来。1987年他就说，人完全可以像生产花生油之类的油一样，从有机植物中直接生产出可以当作燃料的石油来。并且，他到处寻找能生产石油的植物。
功夫不负有心人，他终于发现了许多能“挤”出石油来的植物。一天，他发现一种小灌木的树干里含有大量像乳汁一样的东西，只要把树皮划破，乳汁就流了出来，就像橡胶树能流出橡胶汁一样。他把这种乳汁拿去化验，发现其中的主要成分就是和石油一样的碳氢化合物。他把这种小灌木称为“牛奶树”，有人也叫它绿玉树。总之，这是一种可以“种”出石油来的树种。后来，人们又发现一种续随子树也能流出乳汁来，这种树高约一米，一年可收获一次，而且既耐严寒又耐干旱。还有一种灌木叫三角大戟，树皮很柔软，划破树皮后也能流出含石油成分的乳汁来。
无形的煤——风能
大风包含着巨大的能量：风速为每秒9～10米的五级风吹到物体表面上，每平方米面积受力约100牛；风速为每秒20米的九级风，每平方米面积上受力约500牛；飓风的风速可达每秒50～60米，每平方米物体表面受力为2000牛。
如果把风力开发出来的人类服务，那将是一笔巨大的财富。据有关科学家测算，全世界每年燃烧黑煤发出来的能量，只及风力在一年内可为我们提供能量的1/3000.所以，有人将风能称作我们肉眼看不见的“无形的煤”。
由于风能的大小与风速的立方值成正比，因此，风力发电机应尽可能安装在理想的风场，这种风场就称作“风力场”。近年来，各国在选定的“风力场”上，集中了一大批风力发电站，联合向电网供电。
这项新技术为大规模经济地开发利用风能，节约矿物燃料和水力资源，保护地球生态环丹麦在风力发电方面居世界领先地位境，解决日益增长的用电需要，开辟了一条新路。
发展和利用风能，如同发展和利用核能、太阳能、地热能一样，在世界范围内已成为一个“热门”领域。不过，风力的大小有着明显的地区性和季节性。因此，如何把风能有效地储存起来，让它“细水长流”或者备以急用，是当前世界各国研究、利用风能的重要课题。储存风能的方法主要有如下几种：
氢气储能日本科学技术厅在世界上首先提出了将风能变成热能，再用热能去产生氢气，然后加以储存的研究计划，并于20世纪80年代中期在秋田县进行了实验。科学家们设计了一套风能储存装置，它由风车、发热装置以及蓄热装置组成。
压气蓄能利用风力将空气压缩储存起来，待需要时放出压缩空气推动燃气轮机发电，这是储存风能的一种有效办法。它可以节约大量燃料，使发电成本降低，并能保证提供稳定的电能。
风力充电把电能转变为化学能，又把化学能转变为电能，这就是蓄电池的工作原理。将风能转变为化学能，是又一种别开生面的储存风能的方式。
核能发电
自从美国三里岛核电站1979年发生核泄漏事故和前苏联切尔诺贝利核电站1986年发生大爆炸事故后，世界上许多人对核电站产生了极大的恐惧心理，真有点谈核色变。后来，许多人坚决反对再建核电站，甚至在核电站附近组织示威。
发展核电是可持续发展战略的重要组成部分核电站发生事故通常有两种原因，一是反应堆本身的设计不当，二是操作人员违反操作规程。三里岛事故属于前一种，切尔诺贝利核电站既有设计不当因素，又违反了操作规程，因此事故造成的人员伤亡和财产损失都非常惨重。
但不管是什么原因，设计人员都有难以推卸的责任。难道违反操作规程还要设计人员负责？对！即使是操作不当，也不能对人的安全造成威胁。1996年11月13日中央电视台《东方时空》节目专门播送了常州生产的长鹿牌电热水壶在水烧干后发生爆炸的事件，使一位8岁的小男孩双目炸伤，几乎失明。水壶烧干虽属不正常操作，但设计人员理应考虑当发生不正常操作时发生的严重后果。但该产品却没有设计相应的保护装置，被消费者协会定为不合格产品。同理，核电站的安全也完全掌握在设计人员手中。这无疑对核电站的设计人员提出了严峻的挑战。也就是说，除非是敌人的故意破坏，你就必须保证核电站的绝对安全，否则你就不配当核电站的设计师。
怎样才能设计出绝对安全的核反应堆呢？美国加利福尼亚圣地亚哥通用原子公司的设计师们分析了三里岛核电站和切尔诺贝利核电站事故的各种原因，发现在核反应堆中用水作冷却剂是不安全的隐患。因为核燃料的保护包层是用金属壳，在高温时特别是在操作错误使金属壳发生熔化时，它会和水起化学反应而产生容易爆炸的氢气。前面说的两起事故，据调查，都和核燃料包层金属发生熔化后和冷却水起化学反应有直接关系。
于是，通用原子公司的设计师们提出了一种新型的核反应堆发电系统。它改用惰性气体氦作冷却剂，并用氦气代替水蒸汽作推动涡轮发电机的工作介质。这样，惰性气体不会和反应堆中的任何材料起化学作用，也就不可能产生容易爆炸的氢气之类的东西。
同时他们又改进了核燃料的包壳材料结构。这种结构的特点是铀燃料和控制中子速度的石墨之间的比例平衡，因此具有极大的负温度系数。负温度系数是什么意思呢？能起什么作用呢？负温度系数的作用是；一旦核反应堆发生错误操作，使反应堆的温度上升到明显超过正常运行的标准温度时，由于负温度系数的设计，反应堆会自动关闭。也就是说，负温度系数的设计起了“保险丝”的作用，保证了核反应堆的绝对安全。
新的核反应堆发电系统由两个互连的压力容器组成，它们都埋在地下的封闭式混凝土外壳内，其中大的容器是核反应堆，较小的容器内装有涡轮发电机、压缩机和热交换器。在两个容器之间有一个管道相连，在核反应堆容器内充满了氦气，核反应堆裂变产生的能量将其周围的氦气加热到850℃，然后通过管道到达第二个较小的容器的入口，驱动涡轮使发电机发电，涡轮机还同时带动压缩机，使氦气通过热交换器后再返回到核反应堆容器内。如此循环不已，连续发电。
这种氦冷反应堆因不用水作冷却剂，也不用水蒸汽推动涡轮机发电，不仅提高了安全性，也大大简化了发电系统的结构，它取消了常规压水或沸水反应堆发电系统的二级冷却回路，使整个系统及其他配置大大减少，最终使发电成本降低。
太阳能技术
太阳在不停地向地球输送着无限的能量。人类利用太阳能的时代已经开始。石油和煤炭只产于世界上有限的一些国家，而太阳能各国都有，而且清洁，我们称之为“绿色的能源”。
将太阳能辐射转化为电能的光电池板日本高松市西南方的仁尾町，是个面临濑户内海的小城镇。这里作为“太阳城”引起了世界各国的注目，参观者云集，小城非常热闹。
仁尾町从1981年7月已经利用太阳能发电了。电厂占地面积约10万平方米。电厂旁边设立了“仁尾太阳能博览会”，参观者络绎不绝。高高的电厂塔分别涂着红白两种颜色，引人注目。在高69米的塔顶安装有集热器。
电厂塔周围的地面上安装着807面平面镜。太阳光被这些平面镜反射，一齐照射在集热器上。海面镜子的面积为4×4米，在计算机的控制下随时把阳光反射给集热器，这里并不晃眼，集热器中的水被阳光的热能加热后变成摄氏249℃的高温蒸汽。蒸汽转动涡轮，带动着1000千瓦的发电机。
在仁尾町还有一个用其他方式进行太阳能发电的装置。它使用的是曲面镜。这种装置有一个同棒球场阶梯式看台一样的斜面。斜面的背面装有曲面镜，在它的南面放一个安装有许多平面镜的装置。被平面镜反射的阳光，可以射入摆在它对面的曲面镜中。进入曲面镜的光线经过反射，全部集中到焦点。此时，焦点就形成了连线。在焦点处安装导管，当水从导管通过时，被加热化为蒸汽，蒸汽转动涡轮并带动发电机。
当今，世界各地建立了很多太阳能发电厂，都在试验如何更有效地集中太阳的光能。在以色列和约旦，屋顶太阳能蓄热器已可提供25%～65%的家用热水。美国已兴建100多万个主动式太阳能采暖系统和25万个依靠冷热空气自然流动的被动式太阳能住宅。
太阳能的转换和利用方式有：光热转换、光电转换、光化学转换。
太阳能热利用技术太阳辐射能量通过各种集热部件转变成热能后被直接利用。它可分低温（100℃～300℃），工业用热、制冷、空调、烹调等；高温（300℃以上），热发电、材料高温处理等。太阳能热发电技术是利用太阳能产生热能，再转换成机械能的发电过程。发电系统主要由集热系统、热传输系统、蓄热器、热交换器以及汽轮发电机系统等组成。
太阳能光电转换技术太阳光照射到具有扩散结构类型的半导体结上，产生电子——空穴对，在半导体内部产生的没有被复合的电子——空穴对受内电场的吸引，电子流入A区，空穴流入B区，使A区和B区产生电动势，如果在外部接上负载就可输出电能。太阳电池种类很多，如单晶硅电池、多晶硅电池、非晶硅电池、硫化镉电池、砷化锌电池等，就是利用这一原理制成的。
光化学转换技术光化学是研究光和物质相互作用引起的化学反应的一个化学分支。光化学电池是利用光照射半导体和电解液界面，发生化学反应，在电解液内形成电流，并使水电离直接产生氢的电池。
我国应更加重视太阳能技术的研究和开发利用。我国地处北半球，幅员辽阔，有丰富的太阳能资源，每年太阳辐射总量约在3.3×106～8.4×106千焦/米2.太阳能技术的开发利用已在我国产生了巨大效益。
唤起沉睡在地下的能量
尽管现在世界上到处都在呼唤能源紧张，但实际上地球上到处都存在能源，只是由于目前缺少开发各种能源的有效手段，致使大量的能源现在无法利用而已。比如，人类现在对地表上常见的太阳能、风能、海洋能、核能、氢能……等，也只利用了极少部分；另外，除石油和煤外，我们对于深藏在地表下的能量的利用就更少了。
例如，地热是蕴藏在各种温泉、热泉、干热岩和岩浆中的能量，但现在对它的利用还仅限于温泉和热泉。对干热岩和岩浆热的利用，目前仅有少数经济实力雄厚的西方工业先进国家在进行基础研究，而在地热中，这里蕴藏的能量占绝大部分。比如，在地壳底部和地幔上部连接处的热岩或岩浆温度有1000℃～1300℃，地核的温度就更高了，在2000℃～5000℃之间。它们之中蕴藏的热量，以地球表层下10岩浆奔涌的火山附近蕴含着巨大的地热资源，可通过加热水，推动蒸汽轮机发电千米的厚度计算，其中的总热量是10.5×1025焦耳，相当于9950万亿吨标准煤当量，真可算是一组天文数字。
如果按世界年耗100亿吨标准煤计算，上述能量可满足人类几十万年的能源之需。可是，怎样才能将这些深埋在地下的能量开发出来，为人所用呢？
现在，科学家们已找到了有效办法，并正在实施之中。
在世界各地，时常有些火山喷发，喷出的高温岩浆，形成滚滚红流，所到之处摧枯拉朽，令人不寒而慄。历史上有一些城市，就是在火山喷发后被岩浆流吞噬而消失的。而在美国夏威夷群岛上的活火山，却创造出另一种壮观的场面，炽热的火山岩浆喷出后形成滚滚红流注入了太平洋，激起了冲天的蒸汽热浪。
这些蒸汽热浪给科学家带来了创造发明的灵感。他们想，这些蒸汽不正好是火力发电厂用来驱动汽轮发电机所需要的动力吗？可不可以利用高温岩浆中巨大的热量来发电呢？如果这一设想能够实现，世界将大受恩惠。因为，据估算，仅美国国内的地下高温岩浆的热能，折合成石油燃烧发出的热能，就相当于250～2500亿桶石油，比美国所有矿物燃料的蕴藏量还多！
因此，美国的科学家首先提出了利用高温岩浆发电的建议，并设计了实施方案。利用岩浆的热能当然不是等火山喷发之后去利用，那样就为时已晚，而是要在岩浆还在地下时就去利用它的热能。怎样才能利用呢？科学家们想出了好办法。
首先他们用物理探测方法查明哪些地下有高温岩浆，然后选定适合的地点，钻上两口深井，一直钻探到高温岩体中（在高温岩体下就有岩浆）。为此，有些井要钻到6000米深，有些钻到两三千米就能到达高温岩体内，这时就可以往井中灌入凉水，再从另一口井中抽出被高温岩体加热了的热水。这时热水的温度可以高达190℃。热水抽出地面立即形成高压蒸汽，推动汽轮发电机发电。
现在，美国、日本、英国都在建立岩浆发电的实验工厂。例如，美国在加利福尼亚州的隆巴列伊地区打了一口6000米的深井，然后利用水泵把水压入井孔，直达高温岩体，水遇到高温岩体后变成蒸汽，单从一口井中得到的蒸汽，就可推动一个5兆瓦的发电机组。日本是多火山的国家，地下岩浆丰富，日本新能源开发部在岐阜县烧岳地区和山形大藏村先后建立了两座高温岩浆发电实验厂。
英国的鲁斯诺斯地区，有一个废弃的花岗岩矿，花岗岩层下面就是炽热的高温岩层，在2000米深处，岩体温度约为100℃；在6000米深处，热岩体可把水加热到200℃。这一口井就能产生1兆瓦的电力，可持续使用25年。因此，英国政府计划在这里建立一个6兆瓦的热岩发电厂，可给一个2万人口的小城镇提供电力。
岩浆发电目前还处于实验阶段，但它是能源中的一颗新星，前途无量。
海水温差发电
我们知道，海洋是热量的贮存器。根据能量守恒定律，自然界所发生的一切过程中的能量，既不会消失，也不会产生，可以从一种形据海洋学家估计，全世界海洋中的温度差所能产生的能量达20亿千瓦式转变为另一种形式。英国物理学家焦耳求得了热功当量：将1千克的水温度升高1℃，必须做约4180焦耳的功，反过来也是一样。根据这个公式，一些海洋工作者设想，要是能使海水温度在人工控制下降低，把它的内能转变为有用的功，去驱动机器，然后将机械能转变为电能那该多好啊！经过简单计算，结果令人振奋：如果一部机器1秒钟吸进1吨水，温度自动降低20℃，它所释放出的热量以4%～6%的效率变成电能，就可发出3000千瓦的电力来。
利用海水温差发电，比较可行的是利用海水表层和海洋深层之间的温差。在低纬度海域水下500米深处的水温，一般在5～10℃之间，而在3000米深处的水温，则终年处在1～2℃之间。如果把赤道表层海水作为热源，把2000米底层的海水作冷源，上下温差可达26℃以上。用一根水管把底层的冷水抽上来，就可以发电了。
世界上最大的潮汐电站—法国朗斯河口上的潮汐电站当然，利用海水温差发电，也不是一件简单的事，还有一些技术问题、经济问题、对环境的影响等问题，有待于进一步研究解决。目前对海洋热能的开发利用尚未进入大规模实用阶段，但其前景是十分诱人的。
潮汐能和波浪能
你到海边看过潮水的涨落吗？涨潮时，海水汹涌澎湃，“涛似连山喷雪来”；退潮时，海水一拥而去，“横扫千军如卷席”。
潮汐蕴藏着巨大的能量，人们称它为潮汐能。据估计，全世界的潮汐能约有10亿多千瓦。我国海岸线长达18000多千米，潮汐能至少有3000万千瓦，年发电量在1000亿度以上，相当于建成后的7个葛洲坝水电站。
在汹涌波涛的海洋中也蕴藏着巨大的能量，海浪可以轻而易举地把十几吨重的巨石抛向20米的高空；也能将万吨海轮突然甩到岸上。海浪对海岸的冲击力每平方米高达200～300利用波浪能发电有多种形式，有的利用波的上下波动，有的利用波的横向运动，有的利用由波产生的水中压力变化等等千牛，大的甚至可达600千牛。
据海洋学家计算，每平方千米海面上的滚滚波涛大约蕴藏着20万千瓦的能量。地球上海洋总面积达3.6亿平方千米，它们所蕴藏的波浪能也就可想而知了。当然，并不是所有海面上的波浪都能开发利用。据估算，全世界可供利用的波浪能约为100亿千瓦。
通过以上的简单介绍，大家一定会说，潮汐和波浪的确也是能源，它们的能量还不小哩！
海水中提取铀
铀——核武器的原料，陆地上可供开采的总共不过100万吨。于是，人们将目光移向了海洋。
海水里，铀的浓度虽然不高，每升海水只有3.3微克，但海洋无比巨大，海水又多，所体积微小的一块铀，可以释放出巨大的能量以海洋里的铀总量相当可观，达45亿吨，相当于陆地铀储量的4500倍。
英国是最早从事海水提铀研究的国家，日本是第一个建造海水提铀工厂的国家。目前，世界上已有美、俄、德等近20个国家进行海水提铀研究，但至今还没有一个国家能够进行大规模提铀生产。
究其原因，主要还是技术难题和成本过高。尽管海水含铀总量高达45亿吨，但浓度极低。要想得到3千克铀，就要处理100万吨海水才行。处理如此巨量的海水，给提铀生产提出了很多技术难题。据目前提铀水平核算，成本是陆地贫铀矿提炼成本的6倍。
尽管如此，具有聪明才智的人类，还是加快了海水提铀研究试验的步伐。现在最有希望的一种方法是“吸附法”，即用吸附剂吸附铀。相信不久的一天，海水提铀工业化生产定能实现。
海水盐度差发电
人类在利用海水晒盐的同时，发现海水和淡水相交汇的地方，蕴含着一种神奇的能量。于是一个新的设想出现了：利用海洋盐度差发电。
海洋盐度差产生的能量，是人们从渗透作用中计算出来的。渗透作用就是指允许液体从一层具有选择性的半渗透性薄膜中通过的过程。人们做了一个试验，在水槽里放入一个半透明膜，一边放盐水，一边注淡水。海水中的盐离子被半透明膜“封锁”过不来，只对淡水放行。这样，淡水就通过半透明膜往盐水里渗透。如果再建一座水塔的话，那么在渗透压的作用下，水位就能升高到250米，即大约25个大气压，海水和淡水的渗透压才能平衡。这高高在上的水从250米高度冲泄下来，那力量就相当大了，足以冲得水轮机呼呼转动起来发电。
陆地上的江河，日夜不停地向海里流淌着淡水，可以想见，在江河入海口的地方，蕴含着多么巨大的盐度差能量啊！据估计，世界上盐度差能约为26亿千瓦。
盐度差能，是一种神奇的能量，人们对它的认识较晚，还需要从基础理论上作进一步探讨。目前，离大规模开发盐度差能，还有一道道难关。
廉价的燃料——沼气
在沼泽地、污水沟、粪池等污泥浊水里，往往可以看到大大小小的气泡从水底污泥中窜出来，这就是沼气。如果用玻璃瓶把它们收集起来，一点火，瓶口马上会升起一股淡蓝色的火焰。
沼气是一种混合气体，主要成分是甲烷，约占60%～70%；其次有30%左右的二氧化碳；另外还有少量的氢、氮、硫化氢、一氧化碳，水蒸气等。
甲烷本身无色、无味、无臭，沼气的蒜臭味是沼气中的硫化氢等成分带来的。沼气可以点灯照明，也可煮饭烧水。用沼气代替汽油、柴油发动机的效果也很好。如果把柴油机改装成沼气发动机，还可以用沼气来发电。6立方米左右沼气可发10度电。
沼气能一般都出现在沼泽地、污水沟或粪池里把人粪尿、牲畜粪便、作物秸秆、树叶、杂草之类，装到一个密闭的沼气池里，在一定的温度条件下，甲烷菌就会迅速繁殖，通过一系列的生物化学反应，就把有机物变成了沼气。
利用微生物来造沼气，可以变废为宝。10公斤草只能把100公斤水烧开，10公斤草变成的沼气却可以烧开180公斤水。一个年产2万吨酒精的工厂，如果把酒精废液全部用来生产沼气，一年就可以获得沼气1100万立方米，相当于8600吨煤。
沼气资源极其丰富，到处都有。单是人的粪便一项，如果利用起来，一个4000万人口的省份，一年就可以生产28亿立方米沼气，相当于190万吨汽油，用过的粪便还是优质的肥料。
细菌电池
煤炭、石油、天然气，是当前人类生活中的主要能源。随着人类社会的发展和生活水平的提高，需要消耗的能量日益增多。可是这些大自然恩赐的能源物质是通过千万年的地壳变化而逐渐积累起来的，数量虽多，但毕竟有限。因此，人们终将面临能源危机的一天。
当然，人们可以从许多方面获取能源。例如太阳能就是一个巨大的能源。此外像地热、水力、原子核裂变都可以放出大量的热量。试验研究表明，利用微生物发电，已向人们展示出美好的前景。
电池有很多种类，燃料电池是这个家族中的后起之秀。一般电池是由正极、负极、电解质三部分组成，燃料电池也是这样：让燃料在负极的一头发生化学反应，失去电子；让氧气剂在正极的一头发生反应，得到从负极经过导线跑过来的电子。同普通电池一样，这时候导线里就有电流通过。
燃料电池可以用氢、联氨、甲醇、甲醛、甲烷、乙烷等作燃料，以氧气、空气、双氧水等为氧化剂。现在我们可以利用微生物的生命活动产生的所谓“电极活性物质”作为电池燃料，然后通过类似于燃料电池的办法，把化学能转换成电能，成为微生物电池。
作为微生物电池的电极活性物质，主要是氢、甲酸、氨等等。例如，人们已经发现不少能够产氢的细菌，其中属于化能异美菌的有三十多种，它们能够发酵糖类、醇类、有机酸等有机物，吸收其中的化学能来满足自身生命活动的需要，同时把另一部分的能量以氢气的形成释放出来。有了这种氢作燃料，就可以制造氢氧型的微生物电池来。
在密闭的宇宙飞船里，宇航员排出的尿怎么办？美国宇航局设计了一种巧妙的方案：用微生物中的芽孢杆菌来处理尿，生产出氨气，以氨作电极活性物质，就得到了微生物电池，这样既处理了尿，又得到了电能。一般在宇航条件下，每人每天排出22克尿，能得到47瓦的电力。同样的道理，也可以让微生物从废水的有机物当中取得营养物质和能源，生产出电池所需要的燃料。
尽管微生物电池还处在试验研究的阶段，但它预示着不久的将来，将给人类提供更多的能源。
理想的能源——氢
大家知道，氢是宇宙中最丰富的元素。地球表面约71%为水所覆盖，而氢除了在空气中以阳光照射海水中的半导体制氢设备来生成氢气，然后经液化后用特制的船运往陆地使用之外，主要储存在水中。因此可以说，氢是取之不尽、用之不竭的。
燃烧1克氢，可释放16千焦热量，大约是航空汽油热值的3倍；氢是一种无污染的燃料，它燃烧后的产物是水蒸气，不会像煤炭和石油那样，因燃烧产生大量的废气而污染自然环境；氢燃料重量轻，用作航天、航空等高速运输工具的燃料，是最适宜不过的了，可以使载重和自重比成倍地提高；氢用途广泛，适用性强，除了用于普通飞机和地面交通工具以外，还可以利用管道输送给家庭作为做饭、取暖和空调的能源；氢在运输和储存方面都很方便，用管道输送损失小。根据测算，用管道保存和输送氢气的费用，还不到电力输配费用的1/2.
因此，可以毫不夸张地说，氢能将是引人瞩目的21世纪的理想能源。
原子能技术
1979年3月8日，美国三里岛压水堆核电站由于操作失误等原因，发生了堆芯熔毁的严重事故。然而，事故对环境和居民却没有造成任何危害和伤亡，也没有发现明显的放射性影响。这说明，压水堆核电站的各项安全设施是有效的。
压水堆核电站是原子能技术造福人类的一种重要设施。
原子能亦称原子核能或核能，是原子核结构发生变化时放出的能量。在实用上指重元素的原子核发生分裂反应（裂变）时和轻元素的原子核发生聚合反应（聚变）时，所放出的巨大能量。
20世纪初发现的原子核里蕴藏着的核能，是人类历史上划时代的重大成就。这一成就首先被应用于军事目的，其后实现了核能的和平利用，标志着人类改造自然进入了一个新阶段。现在核能已成为一种可以大规模和集中利用的能源，可以替代化石能源（煤炭、石油和天然气），目前主要用于发电。从1954年苏联建成世界第一座核电站开始，到1991年底全球已有420座核电站在26个国家运行，总装机容量达3.27亿千瓦，发电量占全世界的16%。我国自行设计制造的第一座核电站——秦山核电站，装机容量30万千瓦，已于1991年并网发电。
核电站是利用原子核裂变反应放出的核能来发电的装置，其核心是核反应堆。核反应堆是一个能维持和控制核裂变反应的装置，在这里实现核能——热能转换。释放出的热能由一回路系统的冷却剂带回，用以产生蒸汽。整个一回路系统被称为核蒸汽供应系统，也称核岛，相当于常规火电厂的锅炉系统。由蒸汽驱动汽轮发电机组进行发电的二回路系统，与常规火电厂的汽轮机发电机系统基本相同，也称常规岛。
核反应堆的种类有多种，按引起裂变的中子能量分为热中子反应堆和快中子反应堆。
热中子反应堆热中子的能量在0.1兆电子伏左右，快中子则是指裂变反应释放的中子，平均能量为2兆电子伏左右。热中子更容易引起铀-235的裂变，因此热中子反应堆比较容易实现和控制。目前大量运行的是热中子反应堆，其中需有慢化剂，通过它的原子核与快中子弹性碰撞，将快中子慢化成热中子。慢化剂目前用的是水、重水或石墨反应。堆内还有载出热量的冷却剂，目前冷却剂有水、重水、氮等。根据慢化剂、冷却剂和燃料不同，热中子堆有多种类型：①轻水堆。用轻水作慢化剂和冷却剂，稍加浓铀作燃料，包括压水堆和沸水堆。②重水堆。用重水作慢化剂和冷却剂，天然铀作燃料。③石墨气冷堆。用石墨慢化剂，稍加浓铀。④石墨水冷堆。石墨慢化，轻水冷却，稍加浓铀。目前已经运行的核电站以轻水堆居多，我国已选定压水堆作为第一代核电站。
快中子增殖反应堆热中子反应堆主要是利用天然铀内的少量铀-235，以及在反应堆内生成的少量钚-239.因此热中子堆仅利用天然铀中2%左右的铀，世界上现已探明的铀资源难以保证核能的长期大规模利用。由快中子来产生和维持链式裂变反应的反应堆——快中子堆，有可能实现核燃料的增殖。快中子堆以钚-239为裂变燃料，以铀-238为增殖原料，铀-238俘获快中子后又可生成钚-239.1951年，美国建成世界上第一座按上述原理工作的新型核反应堆——快中于增殖堆。到70年代末，快中子堆示范电站输出电功率已达3万千瓦，开始进入实用阶段。目前，已建成商业规模的示范堆。我国“863计划”也已计划建造快中子实验堆。
农作物能源
能源是人类生存的物质基础，社会的飞速发展需要有充足的能源做保证。目前，世界能源还是比较丰富的。现有的石油储量至少还可以满足两代人的需求，而煤则还有上百年的储备。但能源在世界上的分布并不平衡，能源的日益减少是人类面临的巨大威胁，我们必须在矿物燃料用尽之前开发出新的能源。
可供开发的能源很多，例如核能、太阳能、海洋能源等等，目前世界上许多发达国家已把眼光投到了农作物上。通过实践证明，在21世纪，树木、草和其他可再生的能源作物可以提供远多于现今使用的矿物燃料和电力。绿色植物还能够提供数量、品种日益丰富的化工制品，这些化工制品可用来制造日用品和其他产品。
农作物作为一种能量来源可有以下几大优势：一是农作物不会像矿物燃烧那样使大气中二氧化碳的含量愈来愈高，因为它在燃烧中释放的二氧化碳和这些植物生长过程中吸收的二氧化碳的数量是相等的；二是农作物资源丰富，是人类赖以生存的食品来源；三是通过大面积种植树木和多年生草类，在获取能源的同时，防止了水土流失，改善了土壤环境，提高了沙性土壤的生产力；四是农业工业的兴起，可给农业区带来新的生机，推动商业和地方经济的发展，提供较多的就业机会等。
现在，发达国家已开始开发农作物能源。
瑞典和芬兰正在积极研究和制定计划以便增加使用生物燃料。这些国家已经从植物和垃圾中获取了他们主要能源中的16%，这是所有工业国中最高的。
在欧洲，从菜油中制得了无污染、可以降解的柴油，可用于如阿尔卑斯山脉等环境敏感地区。澳大利亚和意大利的新能源公司也正致力于在遭受严重污染的地区推广低释放物的燃料。
在美国，1990年发起了净化空气的运动。柴油将禁止在污染严重的城市的交通运输中使用。从大豆、葵花籽、海藻或油菜籽中提炼出了一种非常好的替代品——生物柴油。
农作物作为能源的几条主要途径：
（1）生物物质发电。1992年，木材和其他来自于植物的原料，在美国产生相当于6个核电站的发电量。明尼苏达州的研究人员研究出了新的工艺用燃烧木材的方法来发电。夏威夷建立的太平洋国际中心创立了小规模的工业气化器厂使甘蔗残渣变为气体，用作涡轮机发电的燃料。
（2）制取甲醇。甲醇可作为很好的燃料来使用。美国夏威夷的太平洋国际中心利用气化器技术生产甲醇和其他多种化工制品。
（3）制取乙醇。美国在1992年用玉米生产了一些乙醇。从富含纤维素的树木、草类、庄稼残渣和垃圾中制取乙醇的研究正在进行。
（4）制取生物原油。生物原油是一种粘稠和有着糖浆颜色的液体，可用它来生产高价化学制品，将来用此再精制出的石油会全面替代现有的有污染性的石油类燃料。位于加利福尼亚州和科罗拉多州的自然资源生态学研究中心正在研究一种新技术，将能源作物和富含纤维素的废弃物转化为生物原油。
因而，未来的农作物耕作不仅是为了获取粮食和饲料，而且是为了获取电力、可生物降解的柴油、酒精、充氧汽油、塑料、润滑油、胶粘剂和其他化学制品，促进全球能源使用形式的飞速变化，改善人类的生存环境和生存条件。
用水开汽车
1986年初，菲律宾的马尼拉，传出了一大新闻：一个叫丁格尔的工程师经过现场表演，高兴地宣布，他最新改装成功靠水作动力的汽车；行程147公里，只用了半升汽油和15升水。
水怎么成了汽车的燃料？这同水的成分有关。水本身是由氢和氧化合而成的。尽管水中的氢、氧原子十分“团结”，但只要通过特殊的办法，就可以把它们分离成为能燃烧的氢和可助燃的氧。试验证明，氢在空气中燃烧，可获得1000度以上的高温，而在氧气中燃烧，温度还要高两倍半。所以，只要将水分解，得到氢、氧两“兄弟”，便可获得“风助火势”的效果。
人们曾设想：要是在汽车上安装一个微型的分解装置，将燃料箱灌满水，随车制取氢气和氧气作燃料，就能驱动汽车了。
1985年9月，英国一位发明家，在水箱的水面下设置一个旋转的铝鼓，再用一条铝丝伸向铝鼓，只要在铝丝和鼓之间加上1.8万伏的高压，就可以放出氢和氧，通过发动机的气化器驱动汽车。他还用发动机驱动一个交流电机，作为产生分解水的电力。
然而，未等英国发明家试车，菲律宾工程师丁格尔却捷克先登了。他经过14年的努力，设计出一个“秘密装置”，设置在一块磁石上面，把水缸和气化器连接起来。这辆汽车只需几次滴汽油启动，然后切断燃料供应，便能用海水、啤酒、可口可乐，甚至尿作“燃料”驱动。
用水代汽油开汽车，现在还只是一种实验，科学家正在探索实用的途径。1990年，日本发明家川中松义郎已研制成用水作燃料的汽车发动机，它比汽油发动机发出高三倍的动力。可以预见，水将成为汽车的新能源。
“吃”垃圾的工厂
在意大利罗马城郊，有一个“吃”垃圾的工厂，承担着全市垃圾的处理工作。它用巨型磁铁吸出金属，加工成各种各样的金属原料，用风机扬出纸张和塑料，分别制成纸浆和再生塑料，用瓜果皮等有机物制取肥料和饲料；最后剩下来的垃圾，还可用作燃料。
据统计，垃圾里大约含有31%的可燃物，包括木块、木屑、下水道淤泥、废油等有机场，都可以重新利用。
垃圾在坑道里腐烂发酵，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。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；也可用来发电。
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气推动涡轮发电机发电。1993年，我国在深圳建成的首座垃圾电站，每年可发电305万千瓦小时。
我国已在无锡和沈阳等地建成了这样的“吃”垃圾工厂，使垃圾变成了有价值的能源和商品。
磁流体发电
磁流体发电是运用电磁感应原理的直接发电方法。把一根导线或一个线圈放在磁场中作切割磁力线的运动，导线或线圈里就会产生电流。
英国物理学家法拉第，1831年发现电磁感应现象后不久，就作过这样的设想：既然导体在磁极之间作切割磁力线运动时能产生电流，那么地球本身就是一个大磁体，一条条河流是天然的导电体，在磁场中滚滚流动的河流就应该有电流产生的。
法拉第的设想给人们以启示：由电磁线圈产生很强的磁场，让导电体以每秒2000米的超高速在流体通道上通过，再用电极把导电流体产生的电流引出来，就是最简单的磁流体发电装置。这中间导电流体是关键。
常用的导电流体是气体。气体一般不导电，必须经过电离才能变成导电体。那么，怎样使气体电离呢？有一个办法：把气体加热到几千度高温，此时，气体原子失去一部分电子，产生了自由电子，而本身又成了带正电荷的离子。但这样高的温度，无论在燃烧技术和材料上都较难办到。因此，科学家又想了个办法，用铯、钾等很容易电离的金属作“种子材料”，加到普通气体里，使普通气体的电离也变得方便多了。只要让这些高温导电气体高速通过磁场切割磁力线，正负带电粒子分开，分别被通道两侧的正负电极吸收，用导线把电极相连，导线里就会有电流产生。
磁流体发电的最大优点是，把火力发电厂的锅炉、汽轮机、发电机组合成一体，减少了损耗，发电效率比普通火力发电可提高20-25%。另外，磁流体发电后排出气体温度仍然高达千度以上，可以利用来驱动汽轮发电机发电或作其他用途，提高能源的利用率。
我国已经有几台不同类型的磁流体发电试验机组，一旦进入工业性应用，将会给电力工业带来深远的影响。
“氢海绵”——新型“氢气瓶”
氢很轻，又容易燃烧，是一种既不便携带，又不安全的气体。要有效地利用氢能，需要解决氢的贮藏和运输问题。
现在，科学家已经发现了不少贮氢材料。某些金属合金遇到氢就像海绵吸水一样，在一定浊度与压力下能吸收氢气形成氢化物，而当压力降到一定值后，氢化物又分解放出氢气。人们把这种金属氢化物称为“氢海绵”。
大型企业利用燃气—蒸汽轮机联合循环的动力，可有效节约能源现在，已有几百种金属和合金能形成“氢海绵”。它的制作方法并不复杂：先将合金用机械破碎成粉末，然后在高压下，使氢渗透到合金颗粒的表面，经过多次渗透处理，合金粉末就可反复地用来快速吸收和释放氢气。一些金属，重量只有高压氢气瓶的三分之一，吸收的氢气与氢气瓶的容量相等，而它的体积却不到氢气瓶体积的十分之一。
“氢海绵”贮存的氢可用来发动“氢汽车”。只要将目前使用的内燃机作少许改动，就能制成以氢为燃料的氢汽车。氢汽车清洁干净，不会污染环境。我国在1981年制成了第一辆氢汽车。
“氢海绵”还可以做成氢镍电池，在卫星上同太阳能电池交替使用。当卫星运行到背太阳面时，就用氢镍电池供电，运行到向阳面时，太阳能电池在向卫星供电的同时，也向氢镍电池充电。这充电、放电就有“氢海绵”的吸收作用。
节能新技术
节能是采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可接受的一切措施，来更有效地利用能源。我国在80年代中期就提出了能源开发与节能并重的方针。
节能新技术种类较多，这里只列举部分技术：
余热回收利用技术余热是指在某一热工过程中未被利用而排到周围环境中的热能。按载体形态可将余热分为固态载体余热、液态载体余热和气态载体余热。据统计，我国各行业余热占其燃料消耗总量的17%～67%，其中约有60%可以回收。余热回收利用技术主要包括热电联产技术、热泵技术、热管技术。
高效低污染工业锅炉技术我国90年代初使用的工业锅炉利用工业余热节能是大有前途的40余万台，产生蒸汽约为98万吨/时，平均热效率仅65%，耗煤3亿吨，造成严重的环境污染。因而发展高效工业锅炉技术意义重大。
电子电力技术电子电力技术在工业、交通运输、通信、家用电器等领域有广泛用途，可以省工、节能，并实现精巧、高精度、快响应。电子电力技术是节能的利器。例如，风机、水泵的阀门调节改为交流调速控制，可节电30%～40%；采用电子变频器和新型荧光粉的高效荧光灯，节电率可达80%。据有关部门估计，我国推广应用电子电力技术，每年可节电400亿千瓦时。
高效电动机技术它是采用新材料和改进设计，具有低损耗、高效率因素的电动机技术。电动机占我国总用电量的60%，推广应用这项技术效益巨大。
高效节能照明技术它是采用高频镇流器降低灯的耗电率，采用稀土荧光粉吸收紫外线并变为可见光，提高发光效率。例如，用节能灯代替白炽灯可提高效率50%～80%。
远红外线加热技术它是利用远红外辐射元件发出的远红外线，使被加热物体吸收，直接转变成热能的一种加热方式。例如，在远红外辐射电暖器内使用的乳白石英玻璃管，能够吸收电热丝发射的可见光和远红外光，使石英玻璃中的晶格振动，产生远红外辐射。由于人体和衣服对远红外光有较强的吸收特性，所以能立即转化为热能进行取暖。
电热膜加热技术它是将电子电热膜直接制作在被加热体的表面上，当通电加热时，热量会很快传给被加热体。电热膜加热效率达85%，而普通电热丝加热效率仅40%。
当今世界各国十分重视节能。国际能源界有人将节能称为第五能源，与煤、石油及天然气、水电、核电四大能源并列。节能新技术的发展前景十分诱人。
