人們已經(jīng)開發(fā)了那些能源？它們有什麼優(yōu)點呢？

【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竽艿取Ｋ鼈児餐奶攸c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，近有實效的能源。重視開發(fā)新能源，既可作為常規(guī)能源的補充，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，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源是指能夠為人類經(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∨猓饕怯糜诎l(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?？朔@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