世界新能源的探索

第6版()
专栏：国际科技漫谈

世界新能源的探索
健军
近一百年来，世界能源消耗量增加了二十倍。现在，每年大约消费九十亿吨标准煤。预计今后还将以每隔十到十五年比现在翻一番的速度增长，到二○一○年，世界每年的燃料耗量将超过三百五十亿吨。
现在石油耗量约占世界全部能源消耗量的一半。预计在本世纪内，石油仍占主要地位。但是，目前的石油可采贮量（包括可能和未探明的贮量在内），估计是二千三百亿吨。如果今后每年的消耗量，在一九七四年耗量二十八亿吨的基础上，以百分之四的速度增长，则只够再开采三十七年。为了摆脱石油来源的匮乏，并希望从根本上解决未来长期的能源需要，世界各国正在大力勘探煤、石油、天然气等能源资源并研究新的开采技术。与此同时，又在努力探索开发新能源，为此提出了各种设想和计划，投入了大量人力和资金。
原子能　由于物质所具有的原子能要比化学能大几百万倍以至一千万倍以上，一公斤铀二三五全部裂变时产生的原子能，相当于二千五百吨左右优质煤燃烧时放出的能量，因而受到了人们的极大重视。目前，在利用原子核裂变所放出的能量方面已取得很大进展，建成了各种类型的原子核反应堆和原子能发电站，在动力中得到广泛应用。世界上现在已有二十二个国家的二百零一座反应堆，共约一亿零六百多万千瓦的原子能发电机组在运行，还有三百多座反应堆
（总功率约三亿千瓦）正在建设或计划建设中。最大的原子能发电机组已做到一百三十万千瓦（西德）。至于人工控制聚变反应以利用其能量的研究，正是目前人们大力探索新能源的一个重要课题。
增殖核反应堆　由于原子能发电现在的效率较低，象目前使用最为普遍的轻水反应堆，热效率只有百分之三十二，而且只能使用天然铀中含量只有百分之零点七的铀二三五，其余百分之九十九点三的铀二三八只能利用很少一部分，因此对天然铀资源的利用率极低。为提高核燃料的利用率和电站的热效率，国外正在大力研究以此为目标的快中子增殖堆。它不仅可使原子能发电的热效率提高到百分之四十一，而且使天然铀的利用率从百分之一～二提高到百分之六十以上，大大扩充了核燃料的来源，甚至过去被认为没有开采价值的贫铀矿亦可以利用，使可供使用的世界铀矿资源从以往估算的二千万吨增大到十六万亿吨。这样，核资源比煤资源还丰富，从而有可能给人类提供极其丰富的能量。目前世界上有八个国家的十二座液态金属快中子增殖堆在进行试验，其中以法国的研究居世界首位，一座二十五万千瓦的“凤凰”模型堆正常运转了二年。
可控核聚变能　即把氢核聚变时释放出的巨大能量加以控制利用。由于聚变反应所用的核燃料氘可从海水中提取，如将这种反应控制起来加以利用，则浩瀚海洋就可以向全世界提供使用上百亿年的燃料。这种可控核聚变极为困难，它要求把氘—氚混合气体加热到一亿度，并在1014／厘米3的密度下保持一秒钟。为此，许多科研组织正在进行艰巨努力，并取得了相当大的进展。
太阳能　地面上每年接收到的太阳能量大约有六十亿亿千瓦小时，等于目前全世界每年消耗能量的几万倍。随着科学技术的发展，以及现在人们对能源需求的增加，太阳能利用将出现越来越广阔的前景。目前利用太阳能的用途很多，例如用来烧饭、热水、淡化海水、干燥谷物、房屋的冷暖气调节等，但大规模利用的主要方向是用来发电。太阳能发电有光发电和热发电两种。估计到下一世纪，太阳能在人类的能源构成中无疑会占有相当重要的地位。
地热　地球本身就是一个大热库。地热可综合用于工农业、医疗、取暖和从地热水中提取有用成份，还可用来发电。地热发电可以说是目前除原子能发电外，唯一可获得大功率电能的新能源。现在，世界上共有二十五个国家总共一百三十八万千瓦的地热发电机组在运转。由于现在所利用的地热仅是从离地面不到二公里的地热贮留层中得到的，如果把地球更深处贮留的更高压、更高温流体抽出来，并利用火山、高温岩体来发电，还可增大地热发电的规模。
风能　风能的利用最简单，弱点是风速和风向经常变幻不定，而且密度也相当小。但利用风能来为缺少燃料和电力的边远山区、草原、海岛提供动力，还是有应用价值的。
海洋动力　大海中的波浪、潮汐、海流、海水温差以及含盐浓度差等，都蕴含着巨大的能量，其中海水温差所包含的能量最大，约有四十万亿千瓦，因此，预计海水温差发电收效最大。这种发电方式是利用海面被太阳晒热的水和海面下深处（五百至一千米）较冷的海水间的温差（约有二十度左右），用低沸点液体
（如丙烷或氨）作工质进行发电的。波浪发电和潮汐发电的应用价值也很大。
氢能　氢气可从水中提取，燃烧后又还原成水，原料取之不尽，又没有环境污染，用途也极广泛。预计氢能将可发展成为与电能一样重要的二次能源。氢气的制取，主要有电解和热解两种。现又在研究用太阳和水来制取氢气为人类提供无穷无尽的能源，那是多么诱人啊！这种“水中取火”的方法，还是马克思在一八六六年提出来的理想呢！
由于对新能源的研究尚需耗费时日，因此，最近二、三十年内，煤、石油、天然气等矿物燃料仍将是世界上主要能源。但现在我们对燃料的利用率太低，例如火力发电热效率只有百分之三十至百分之四十，一半以上的能量作为废热，以冷却水和烟的形式排放到自然界中去了，既浪费又造成严重的环境污染。因此，充分利用现有能源资源，节省燃料消耗，潜力还大得很。研究合理利用能源的新技术，也是国外能源发展计划的重要组成部分。为此，世界各国正在研究和发展磁流体发电、燃料电池等各种发电新技术、蓄能技术、废热利用以及煤的气化和液化技术等。