新能源利用的现状和前景 [复制链接]

第6版()
专栏：国际科技动态

新能源利用的现状和前景
严家其
随着世界各国工业日益发展，能源成为经济活动的重要条件。为了解决这种迅速增长的能源需要，各国科研人员正努力研究和推广使用现有能源，开辟新的能源途径。当前，几种主要的新能源利用的现状和前景是：
地热　地热是地球内部蕴藏的能量。火山爆发、地震、炽热的气流（喷气孔）、温泉，都是地球内部能量的释放过程。大地震和猛烈爆发的火山是非常大的热能和机械能的源泉，迄今任何人工的方法都控制不住这些地震的发生和火山的爆发。在现代的技术条件下，除了有可能利用某些“温和的”火山发电外，能被我们作为能源来利用的地球热能主要是地下热水、地热蒸汽和热岩层，如温泉和沸泉。
地球上的地热资源储量很大，仅地下热水和地热蒸汽储存的热能总量就为地球上全部煤储藏量的上亿倍。在地下三公里内目前可供开采的地热，相当于几万亿吨煤炭。显然，地热是一种储量很丰富的新能源。
在现代技术条件下，利用地热的方法主要有地热发电和地热采暖两种。近一、二十年来，世界上已有不少国家建成地热电站，其中美国、意大利、新西兰、墨西哥、日本、萨尔瓦多、冰岛等国地热发电规模较大。美国盖伊赛尔地区的地热电站装机容量达五十万千瓦。在气候严寒而多火山的冰岛，地热除了用来发电外，还广泛地用于采暖。首都雷克雅未克，已实现了“天然暖气化”。我国地热利用也有了一定的进展。但从发展来看，无论是我国，还是其他国家，地热的利用还仅仅是开始。现在，全世界地热发电的总功率只有一百四十五万千瓦，仅占原子能发电总功率的百分之一稍多一点，它在世界能耗构成中尚不占什么地位。
铀238、钍232的裂变能和增殖堆　原子能可分为裂变能和聚变能两种。除了铀235外，能释放裂变能的天然核燃料很多，有铀238、钍232等。但目前运转中的原子核反应堆所用的主要是铀235，别的天然核燃料铀238、钍232都不能利用。近几年来，人们正在加紧研制一种新的原子核反应堆，即增殖反应堆。通过这种新反应堆，不仅铀238，而且另一种核燃料钍232中的原子能都可以成功地释放出来。铀238和钍232在地球上储量非常大，目前已勘探到的铀钍矿所包含的能量相当于地球上化石燃料总能量的几十倍。人们认为，增殖反应堆是解决核燃料高度利用和开辟近期目标中新能源的切实途径。现在，美国、法国、苏联、日本、西德、英国等国都投入了大量的人力、物力、财力来研制增殖反应堆，尤其是法国，进展十分迅速，一座二十三万三千千瓦的快中子增殖堆已于去年达到满功率运转，现在正着手研制将于一九八○年投入运行的一百二十万千瓦的大型增殖堆。一些国家把广泛发展增殖堆作为基本的能源政策。
受控核聚变　聚变能是另一种原子能。聚变反应需要在极高的温度（例如一亿度）下才能发生，因此也叫“热核反应”。氢弹的爆炸就是聚变核燃料氘（即氢2，读音“刀”）的热核反应，由于爆炸是在瞬间发生的，如同地震一样，释能过程人们无法控制，其能量一般在生产上无法利用。二十多年来，人们一直在努力探索实现“受控核聚变”的方法。现有的托卡马克、仿星器、磁镜、磁压缩装置等，都是为了研究人工控制热核反应而设计制造的。此外，人们还在试验用激光、电子束来引发核聚变。据美国一个研究所宣布，去年他们使用大功率双束二氧化碳激光产生核聚变反应已获得初步成功，引起了国际科学界的关注。在“受控核聚变”的研究上，我国也十分重视，前几年，已胜利地研制成了小型准稳态环形强磁场受控热核反应实验装置（即托卡马克装置），现在正在开展各方面的工作，为实现“受控核聚变”、开发利用无穷无尽的聚变能而努力。
太阳能　太阳能是一种高度“干净”的能源，它的利用不会造成任何污染。太阳能又是再生能源，可以说取之不尽，用之不竭，每秒钟到达地面上的太阳能高达八十万亿千瓦，全年能量相当于现在全世界发电总量的数万倍。直接利用太阳能的方法主要有三种方法，即使太阳能直接转变成热能的“光—热转换”，使太阳能直接转变成电能的“光—电转换”和直接转变成化学能的“光—化学转换”。光热转换产生的热量可用于建筑物的供暖和空调、干燥、蒸馏、造冰、制取淡水、废水净化、高温处理、产生动力和热发电等方面。太阳能热发电是用太阳辐射产生的热能去发电，目前，世界上很多国家都在开展这方面的研究。太阳能“光—电转换”同热发电不同，这是用太阳电池使太阳辐射直接转换成电能的过程。现在最常用的是硅太阳电池，为人造卫星、灯塔、海上浮标、无线电中继站、雷达通信设备等提供能源。现在太阳电池生产成本还很高，预计只有当技术上有重要改进和生产本大大降低后，才可能经济地利用太阳电池来大规模发电。从长远来看，使太阳能直接转变成化学能的“光—化学转换”过程是直接利用太阳能特别有前途的一种方式。绿色植物的光合作用，就是“光—化学转换”过程。每棵植物象一个小工厂，以太阳辐射为能源，把二氧化碳和水这些“原料”转变成自己的“产品”——糖份，固定在植物的有机体中。但这种转换的效率很低，一般不到百分之一，而且，这种转换过程的速率也是不受人工控制的。看来，“完全可控的”“光—化学转换”只有模拟绿色植物的光合作用才能实现。如果这种“受控光合作用”实现了，人类生理活动的能源——食物和生产活动的能源都可以用工业方法生产出来，它将会象蒸汽机和电子计算机的发明一样，引起科学技术和社会生产的伟大变革。
除上述几种新能源外，海洋热能、海流动能、波浪能、潮汐能、风能等也被人们当作新能源来利用了。就是有机废物也是一种巨大的能源，城市垃圾、废弃植物（如麦杆、玉米茎叶等）、海底淤泥、动物粪便都储存有被固定的太阳辐射能。海底淤泥，现在一些国家也着手开发利用。据估计，海洋底部可能覆盖着一千万亿吨有机物质。仅英国沿岸爱尔兰海和布里斯托尔湾底部的淤泥中蕴藏的能量，如果把它用来生产天然气，就可以解决英国一、二百年的能源供应问题。（附图片）
法国朗斯潮汐发电站，厂房长达三百八十六米，装有一万千瓦容量的水轮机组二十四台，年发电量五亿多度。