太阳能及其他能源漫谈

能源、材料与信息是人类社会发展最重要的基础条件。迄今为止，人类利用化 石能源创造了空前的经济繁荣与社会进步。然而，化石能源是不可再生的，在地球 上的储量也是有限的，大量化石能源的消耗在创造物质文明的同时也造成了严重的 环境污染，大量温室气体的产生导致地球生态日益恶化，严重影响与制约人类社会 的可持续发展^[1〜^4]。特别是1973年与1978年的两次世界石油危机，迫使世界各国 将人类可持续发展问题提到重要的议事日程。美国、日本及德国等发达国家开始将 可再生能源与新能源的研究开发作为重要的国家发展战略，率先进行太阳能、风能、 水能、生物质能、地热能等可再生能源资源的开发，同时也加大核能、氢能、燃料电池 等清洁能源技术的研发力度^[5〜^11)]。近些年，美国、日本又在新的能源资源如页岩气、 可燃冰等方面投人巨资，开展重点研究与开发。但总体来看，不管是煤炭、石油及天 然气等传统化石能源，还是核能资源铀的储量都将分别在100—200年之内消耗殆 尽。美国大量利用的页岩气与日本率先开发的可燃冰的储量也是有限的，而且大量 开发利用这些资源的负面作用是很大的。就目前的研究来看，最终解决人类能源需 求的最可靠、最安全的资源就是可再生能源。至于核聚变等技术是否能够实现目前 还无法预测与评估。

目前世界人口已经超过60亿，预计2050年将超过100亿。随着全球经济的快 速发展，世界各国对能源的需求将不断增长，能源短缺与环境污染的形势将日益加 剧。化石能源的利用在给人类造福的同时也导致不可逆转的负面作用，人们开始清 醒地认识到，要保持社会经济健康、和谐及可持续发展，必须重新调整与自然的相互 关系。为此，人们需要不断发展与开发新的能源资源和技术。从科学发展的先进观 念来看，人类对能源的要求应该具备以下五个基本特性：

(1)安全性:运行过程中不存在潜在的危险性，不会对人类与环境造成任何重大伤害。

(2)环保性:使用过程中不会排放有害气体或温室气体、废水及烟尘等有害物质，不会对环境造成污染。

(3)经济性:能源涉及衣食住行，是人类生活与生产最基本的必需品，应该价格 低廉，能够得到普及应用。

(4)持续性:所利用的能源资源是丰富的，可长期甚至永久持续利用，不存在能 源资源枯竭问题。

(5)普遍性:能源资源分布广泛，可以就地采用，所有国家都有同等使用的权 利，不受任何组织机构的垄断与控制。

到目前为止，人类利用地球上的绝大部分能源资源主要是化石能源和核能。关 于能源的若干重要概念主要涉及的是资源、技术及环保等方面内容。按照资源属性 及特点，通常可以归类为三大类能源资源体系：

(1)化石能源:如煤炭、石油、天然气等，最重要的特点是不可再生。首先是在 资源开采时就不可避免地对地面结构造成很大的负面影响，利用时更会产生大量的 温室气体及有害物质,对地球环境进一步造成破坏。

(2)可再生能源:如太阳能、风能、生物质能、水能、海洋能、地热能等。最重要 的特点是可以再生，资源分布广泛，可就地利用，利用时不会产生温室气体及有害 物质。

(3)新能源:新能源的概念是比较抽象而且是随时间不断变化的。实际上所谓 “新”、“旧”的概念是相对的，如果已经是成熟的技术并且得到大量使用的，就不属于 “新”的范畴。严格来说，可以将氢能、海洋能、可燃冰、核聚变等归于新能源一类，因 为至今还没有大量开发使用，甚至还不知能否被成功开发利用。

核能发电是目前技术含量最高的一种发电方式。由于核电站在运行时不排放 任何温室气体，可以归类为清洁能源。然而，关于发展核能技术的争论也是从未停 顿的。核电站潜在的问题主要有两点：一是运行安全性；二是核废料的处理至今 都是世界性的难题。这方面最典型的事例是1979年美国宾夕法尼亚州三里岛核 电站发生的核泄漏、1986年乌克兰的切尔诺贝利核电站爆炸事件及2011年的日 本福岛核电站核泄漏事件。人们在感受核能给社会带来巨大益处的同时也特别 担心意外灾难的发生。当然，清洁能源的归类主要是按照能源利用对环境的影响 程度。除了核能以外，像太阳能、风能、水能等，也是重要的清洁能源，而且从对自 然与社会的影响来看，太阳能、风能、水能不仅清洁，而且安全，是真正意义上的清 洁与绿色能源。