人类的未来能源

【苏联《科学与技术》八三年第四期文章】题：未来能源
人们对未来能源在作各种各样的预测，我们可以乐观地确信，不必为人类缺少燃料而担心，因为在地球的深部还埋藏着１０的１０次方吨可供人们需要的各种燃料。悲观主义者则认为，燃料的成本费急剧增加，为保证燃料生产的稳定增长越来越困难了。
当前世界能源的发展趋势怎样呢？最近几年，在能源种类上没有什么大的变化。在动力平衡方面：石油占百分之三十，天然气占百分之十二，煤占百分之二十，木材占百分之二十三和水电占百分之八，总功率近１０Ｔ瓦，即１０的１５次方瓦。与此同时，核反应堆、地热和其它能源仅占百分之几。
由于很难再使传统的能源成本费用降低下来，所以人们的注意力集中在研究和开发更廉价的新能源方面，在下一个世纪里，太阳能、风力和从水中提取的氢气，有可能成为廉价能源。
还可能利用海洋暖流、海浪和潮水能源，尽管利用此种能源需要巨大的建筑工程和经济开支，然而利用海洋能源有可能给人类带来比环境污染还要可怕得多的灾难，因为只要海水温度下降一度，就将对地球的气候产生重大影响。
据计算，在地球高空大气层里，每平方米的太阳能量为１．３５千瓦，在整个大气层里的太阳能量为１７８×１０的１２次方千瓦，到达地球表面上的太阳能仅此一半而已。在阳光充足的亚洲和非洲一些地区，太阳能可达到每平方米一千瓦，在这两个洲的任何地区，太阳能不少于每平方米二百瓦。可见人们浪费了多么宝贵的能源啊！
利用太阳能源主要有两种方式，一是用阳光直接加热水，目前已有许多国家（近东国家、印度、美国、日本和法国南部）的私人住宅建筑物上，加有太阳能热水装置。还可以利用反射镜把日光聚焦到一个
锅炉上，获得高温水蒸汽，推动汽轮机发电。建一个一万千瓦的太阳能电站，需要二千个追日镜（可以随着太阳旋转角度的反光镜），镜面面积为二十五平方米，聚焦中心点最高温度可达四千度，所以需要解决耐高温材料问题。另一种利用太阳能的方式是用光电元件发电，现已建成有二百五十——一千千瓦的此种电站，尽管有效系数只有百分之十——十五，光电元件面积为五万平方米。在最近十五年里，光电元件成本费下降了二十五倍，但还嫌太贵了，预计到一九八八年还可再降低四倍。
计算表明，风力能源储备量为目前世界总能量的四倍，如果能够利用地面上一百米高度的风力，在每公顷土地上建一个风力发电站，可获得４０×１０的１２次方瓦的能量。如果建筑一百千瓦到几千千瓦的风力发电站，就可获得利润。预计到二○○○年此种风力发电站的数量，至少比目前增加一千倍。
氢的同位素氘是可控热核反应的燃料，是最有希望最有前途的能源材料，它的来源是从海水中提取的氢。目前除电解方式外，还可用热电化学和光电化学方式从水中分解出氢气，在催化剂作用下（２００——８００℃）受光照反应，在阴极上析出氢，阳极上析出氧，有效利用率达百分之五十——八十。目前已制得一种导电陶瓷材料，可以解决电极腐蚀问题。利用氢的同位素氘和氚作原料的可控热核反应——即聚变反应堆，将为人类带来稳定的长期使用的能源，据科学家们准确计算，一吨海水中氘氚聚变反应释放出的热量，相当于三百吨石油的热量。所以各发达国家的科学家们正在致力于攻克核聚变反应这一技术关，可喜的是此项研究工作己取得良好进展，可望在下个世纪初实现人类这一理想。
目前核裂变反应堆，即核电站的发电能量，仅占总能量的百分之一左右，如果正在实验中的快中子反应堆得以推广普及，那么核电能量将比现在增长十倍。与聚变反应堆比较起来，裂变反应（利用铀和钍作燃料）还有一个废物处理的麻烦。