开发新能源

开发新能源

人类生活和社会的发展离不开能源。当前，世界上消耗能源的90%左右来自石油、天然气、煤炭等不可再生的能源，用多少就少多少，最终会用完的。迄今为止，人类已消耗掉了世界煤炭储量的1/4，石油储量的l/3，使地球的矿物燃料日趋枯竭。为了今后的生存和发展，人类必须不断地探寻和开发新的能源。在此过程中，人们离不开对电磁波的研究和应用，在有的情况下，可以设法把电磁波所携带的能量直接转换成有用的能量供人们使用。比如，人们对太阳能的利用，就是典型的一例。

太阳是一个炽热的大火球，它每时每刻都通过辐射电磁波的形式，向外释放着巨大的能量。虽然太阳射向地球的电磁波所携带的能量只占太阳总辐射能量的二十二亿分之一，但这个数量已是2000年全世界耗电量的1万多倍。因此，太阳能的利用是十分吸引人的，它不仅取之不尽，用之不竭，而且没有公害，没有污染，被称为是“永恒的清洁能源”。

那么，到底怎样利用太阳能呢？各国科学家们一直在进行着探索。到目前为止，科学家们总结出两种方式：一种是直接把太阳的辐射热能集中起来加以利用，如太阳灶、太阳能取暖系统、太阳能热水器等等，这种方式研究比较成熟，早已广泛使用。另一种方式就是太阳能发电，也就是说把太阳辐射的电磁波所携的能量，转换成为电能再加以利用，这种方式现在在研究之中，虽然尚不太成熟，但有着广阔的发展前景。

太阳能发电系统大致有两类：一类位于地面，另一类位于太空与地球同步的轨道上。地面太阳能发电站由庞大的太阳电池阵列构成，太阳能经过太阳电池转变成电能。但这种地面太阳能发电站有三大缺点：建站地点受气候条件的限制较大；不能日夜工作，因此效率低；易受天气变化的影响。卫星太阳能发电站在地球的同步轨道上收集太阳能，克服了地面太阳能发电站的缺点，不受气候的影响，可以全天工作，因此效率较高，有着广阔的发展前景。

卫星太阳能发电站系统的核心是太阳电池板和微波变电及输电线路。它位于地球同步轨道上，距离地球赤道表面大约35800千米。它用微波射束将收集的太阳能传输到地球表面上的一个直径为10千米的接收天线，然后把微波能量再转变成电能，并入电网供使用。地面接收天线的有效输出功率可达5000兆瓦（MW）。

卫星太阳能发电站的设想，是于1968年由美国格鲁门航空空间公司首次提出的，此后立刻得到了美国和其他国家的有关科学团体和政府部门的重视。在太空建立卫星太阳能发电站，预计分两步走：第一步，先用航天飞机或新式大推力火箭往返数百次，将数万吨器材和几百名工作人员运送到离地面500千米的低地轨道中继站建设基地，卫星电站在这里安装完毕；第二步，再由离子推进装置升入同步轨道。目前存在的主要问题是在环境方面，如运载火箭排出的尾气对大气层的污染；大功率的微波对地球接收站及其周围环境的电磁污染；大功率微波对无线电通信和雷达产生干扰，等等。

美国曾计划在1995～2000年期间，让卫星太阳能发电站升空并投入实际运行，但由于经费方面的原因未能实现，原计划只好延期。日本也非常重视开展这方面的研究工作，从政府到工业界和学术界，都在进行着积极的调查和研究。

未来，卫星太阳能发电站的预计发电成本，要比矿物燃料的发电站的成本还要低，因此，经济上是可行的，发展前景是乐观的。

下面再简单介绍一下原子核能的开发与利用。原子核能也是一种新型的能源，原子能发电也是人类和平利用原子核裂变反应能量最早的重要成果之一。当今，全世界已有数百座原子能发电站在运转，我国在秦山和大亚湾两个地方也建立了原子能发电站。原子能电站的优点是经济、无污染。建立原子能电站的一项重要技术是从天然铀矿中，将含量较少的U²³⁵分离出来并将它浓缩，以达到使用上的要求。这是一项十分困难的事情，直到20世纪、60年代激光出现以后，人们才找到了有效的解决办法，这就是用激光的方法将U²³⁵分离出来，再用激光将它浓缩，使它达到实际使用上的要求。在这里，一种特殊形式的电磁波——激光，起到了关键性作用。此外，在核聚变等离子体的射频电磁波加热以及激光核聚变中，电磁波的理论和应用技术，都起到了极为重要的作用。由此可以看出，没有对电磁波的深入研究和激光技术的实际应用，也就不可能将原子能这种新的能源开发出来。因此，我们可以说电磁波的应用技术，是开发新能源的助手，这是很恰当的比喻。