人們已經(jīng)開發(fā)了那些能源？它們有什麼優(yōu)點(diǎn)呢？

【專家解說】：當(dāng)代新能源是指太陽能、生物能、風(fēng)能、地?zé)崮芎秃Ｑ竽艿?。它們共同的特點(diǎn)是資源豐富、可以再生、沒有污染或很少污染，它們是遠(yuǎn)有前景，近有實(shí)效的能源。重視開發(fā)新能源，既可作為常規(guī)能源的補(bǔ)充，又可改善環(huán)境，防止大氣污染，并為未來社會發(fā)展提供更為優(yōu)越的能源。 地球上的各種能源，有的已被大規(guī)模開發(fā)和廣泛利用，如煤炭、石油、天然氣、水力等，稱常規(guī)能源；還有一些能源，如太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮堋⒑Ｑ竽?、氫能、生物質(zhì)能等，是正在研究開發(fā)和利用的能源，被通俗地稱為新能源。其實(shí)太陽能、風(fēng)能等，人類很早就已開始利用，這里把它稱作新能源，是指在新技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行大規(guī)模開發(fā)利用而言。新能源與常規(guī)能源的區(qū)分也是相對的，今天的新能源將來也會成為常規(guī)能源。如核裂變，過去是新能源，現(xiàn)在由于技術(shù)基本成熟，許多國家已把它看作常規(guī)能源。上述這些新能源都是可再生能源和清潔能源，被作為未來經(jīng)濟(jì)和社會可持續(xù)發(fā)展的能源基礎(chǔ)，受到了高度重視。 　　 1．太陽能的開發(fā)利用 　　 太陽能是太陽內(nèi)部連續(xù)不斷的核聚變反應(yīng)過程產(chǎn)生的能量。太陽輻射到地球大氣層的能量為其總輻射能量（約為3.75×1026W）的22億分之一，也就是說太陽每秒鐘照射到地球上的能量就相當(dāng)于500萬噸煤。太陽能是各種可再生能源中最重要的基本能源，也是人類可利用的最豐富的能源。 　　 太陽能可以通過光－熱、光－電、光－化學(xué)轉(zhuǎn)換來利用。 　　 太陽能光－熱轉(zhuǎn)換是用集熱器把太陽輻射能轉(zhuǎn)換為熱能以直接利用。集熱器有平板式、真空管式、聚焦式等，它可以是直接吸收太陽輻射，也可以是將太陽輻射會聚后集中照射，使傳熱介質(zhì)（空氣、水或防凍液）升溫，用于家庭采暖、供應(yīng)熱水、制冷、烹飪、工業(yè)用熱、農(nóng)用溫室等。 　　 太陽能光－電轉(zhuǎn)換是利用依據(jù)光生伏打效應(yīng)研制的太陽電池，將太陽輻射能轉(zhuǎn)換為電能 　　 開發(fā)出多種太陽電池，包括多晶硅電池、非晶硅電池、硫化鎘電池、砷化鎵電池等，光電轉(zhuǎn)換效率已達(dá)２０％以上。除用于衛(wèi)星、空間站外，已在燈塔、航標(biāo)、微波中繼站、鐵路信號中得到廣泛應(yīng)用，采用太陽電池的汽車、飛機(jī)也在積極研制，還建成了太陽電池節(jié)能住房和太陽電池電站等。 　　 太陽能光－化學(xué)轉(zhuǎn)換主要是利用光化學(xué)反應(yīng)研制光化學(xué)電池。這種電池由半導(dǎo)體材料和電解液組成，當(dāng)太陽光照射半導(dǎo)體和電解液界面時，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，在電解液內(nèi)形成電流，并使水電離產(chǎn)生氫氣而供應(yīng)用。這是氫能利用的途徑之一。 　　 ２．風(fēng)能的開發(fā)利用 　　 風(fēng)能是太陽能的一種轉(zhuǎn)變形式，也是地球上重要的能量資源。由于風(fēng)能清潔無污染又取之不盡，因此在能源短缺、污染嚴(yán)重的今天，風(fēng)能受到越來越高的重視。合理利用風(fēng)能，既可以減少環(huán)境污染，又可減輕越來越大的能源短缺的壓力。自然界中的風(fēng)能資源是極其巨大的。據(jù)世界氣象組織估計(jì)，整個地球上可以利用的風(fēng)能為2×107MW。為地球上可資利用的水能總量的10倍。 　　 利用風(fēng)能就是用風(fēng)力機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能、熱能、機(jī)械能等各種形式的能量，用于發(fā)電、提水、助航、致冷和致熱等。當(dāng)風(fēng)速V≥2米／秒時，風(fēng)能就可以開發(fā)利用。因此一般取3—20米／秒作為有效風(fēng)速，由于這一范圍計(jì)算的平均風(fēng)能密度稱為有效風(fēng)能密度。我國風(fēng)能區(qū)劃規(guī)定，有效風(fēng)能密度為50—150瓦特／米2和有效風(fēng)力出現(xiàn)小時數(shù)達(dá)2000—3000小時劃歸為風(fēng)能利用區(qū)。 　　 風(fēng)力發(fā)電是主要的開發(fā)利用方式。風(fēng)力機(jī)按旋轉(zhuǎn)軸的位置分為水平軸風(fēng)力機(jī)和垂直軸（立軸）風(fēng)力機(jī)兩大類。水平軸風(fēng)力機(jī)按葉片形式有雙葉式、三葉式和多葉式，按氣流方向分順風(fēng)式和逆風(fēng)式，還有擴(kuò)散器式、集中器式等。垂直軸風(fēng)力機(jī)有Ｓ型葉片式、Ｓ型多葉片式、Ф型風(fēng)輪、太陽能風(fēng)力透平、偏導(dǎo)器式等。 　　 ３．地?zé)岬拈_發(fā)利用 　　 地?zé)豳Y源是指能夠?yàn)槿祟惤?jīng)濟(jì)地開發(fā)利用的地球內(nèi)部的熱資源，也是一種清潔能源。據(jù)預(yù)測，在據(jù)地表2000米以淺范圍內(nèi)，約有相當(dāng)于137億噸標(biāo)準(zhǔn)煤的地?zé)豳Y源量，若開采率為1％，則有相當(dāng)于1．37億噸標(biāo)準(zhǔn)煤的地?zé)峥晒╅_采資源量。地?zé)豳Y源按儲熱的狀態(tài)分為蒸汽型、熱水型、地壓型、干熱巖型和巖漿型五類，目前可實(shí)際利用的只有蒸汽型、熱水型、干熱巖型三種。 　　 地?zé)岬睦贸苯佑糜谔峁崴凸┙ㄖ锶∨?，主要是用于發(fā)電。地?zé)岚l(fā)電分直接利用和間接利用兩種：直接利用是將地?zé)嵴羝蚋邷氐責(zé)崴?jīng)擴(kuò)容蒸發(fā)后的蒸汽，作為熱力循環(huán)的工質(zhì)，推動汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電；間接利用是用地?zé)崴沟头悬c(diǎn)工質(zhì)（如丁烷）氣化，用以推動汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。 　　 新能源開發(fā)利用過程中也面臨一些問題。如太陽能的能量密度低，而且他因地而異，因時而變，這是開發(fā)利用太陽能面臨的主要問題。太陽能的這些特點(diǎn)會是它在整個綜合能源體系中的作用受到一定限制。風(fēng)能同樣也具有密度低、不穩(wěn)定、地區(qū)差異大的缺陷。克服這些不足，最大限度地發(fā)揮新能源的效率，是擺在物理科學(xué)面前的重大課題