幾十萬(wàn)年過(guò)去了，人類(lèi)能扔上天空的物品早已從骨頭變成航天飛船

這一切都是因?yàn)橐淮未慰萍几锩?，人?lèi)獲得了越來(lái)越多的能源，并最終將他們轉(zhuǎn)化為電能。

各種能源轉(zhuǎn)化為電能

根本上來(lái)說(shuō)，在現(xiàn)代社會(huì)，人類(lèi)社會(huì)運(yùn)行的能源來(lái)自三個(gè)途徑的轉(zhuǎn)化：

1，太陽(yáng)光輻射。此途徑包含太陽(yáng)光、植物能、化石燃料、地表溫差、月球反光、水汽蒸發(fā)循環(huán)的方式到達(dá)地球表層的能量。這部分，是人類(lèi)目前最主要的能量來(lái)源。

無(wú)時(shí)無(wú)刻不在自發(fā)地進(jìn)行核聚變的太陽(yáng)

2、地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。此途徑包含地?zé)?、磁、以及風(fēng)能、水流、潮汐等通常意義上的可再生能源，也包含火山噴發(fā)或者地震之類(lèi)破壞性的情形，此途徑屬于地球突變過(guò)程中的耗散；

地球刨面圖

3、人造的核聚變、核裂變。此途徑包括傳統(tǒng)意義上的可再生能源?？上г诋a(chǎn)生副產(chǎn)品的熱能的同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生輻射能。

安全工作的核電站

這三個(gè)途徑中，蘊(yùn)含能量最為巨大的無(wú)疑是太陽(yáng)光的輻射。

我們來(lái)看一組數(shù)據(jù)：

太陽(yáng)向宇宙空間發(fā)射的輻射功率為3.8x10?23kW，其中僅僅20億分之一到達(dá)地球大氣層。而到達(dá)地球大氣層的太陽(yáng)能，又有30%被大氣層反射，23%被大氣層吸收。最后剩下不到50%的能量到達(dá)地球表面，但是其功率仍然有80萬(wàn)億kW，換算一下的話(huà)，太陽(yáng)每秒鐘照射到地球上的能量相當(dāng)于燃燒500萬(wàn)噸煤釋放的熱量。而現(xiàn)在全球人類(lèi)目前每年能源消費(fèi)的總和僅相當(dāng)于太陽(yáng)在40分鐘內(nèi)照射到地球表面的能量。如果能將這些能量高效的利用，無(wú)疑將會(huì)使人類(lèi)文明更上一個(gè)臺(tái)階。

科幻小說(shuō)中100%利用恒星發(fā)出的能量的裝置——“戴森球”

我們需要藍(lán)天，需要舒適的生活環(huán)境，那就需要改變傳統(tǒng)的能源利用方式。使用清潔可再生的能源例如風(fēng)能、太陽(yáng)能以及它們轉(zhuǎn)變過(guò)來(lái)的氫能等等，除了風(fēng)能、太陽(yáng)能以外，我們還有潮汐能、生物質(zhì)能和地?zé)崮?，但相?duì)于這些能源太陽(yáng)能的儲(chǔ)量非常豐富。雖然到達(dá)地球表面的太陽(yáng)能僅為太陽(yáng)總輻射的1/22億，但它的儲(chǔ)量也高達(dá)1.78×105TW。這是一個(gè)什么樣的數(shù)字呢，對(duì)于我國(guó)太陽(yáng)能而言，三峽水電站的發(fā)電裝機(jī)容量是1700萬(wàn)千瓦而我國(guó)太陽(yáng)能資源是三峽水電站的數(shù)萬(wàn)倍。與此同時(shí)，太陽(yáng)能在目前的能源裝機(jī)中起到越來(lái)越重要的作用，在2011年我國(guó)在全球新增的裝機(jī)容量占的比重非常小，到2017年我們的新增的裝機(jī)容量已經(jīng)達(dá)到世界的50%以上。截至到去年底，我國(guó)的太陽(yáng)能光伏的裝機(jī)容量已經(jīng)超過(guò)2億千瓦，2億千瓦是一個(gè)什么樣的概念呢，對(duì)比三峽水電站裝機(jī)容量是1700萬(wàn)千瓦，太陽(yáng)能的光伏電站的裝機(jī)容量相當(dāng)于十幾個(gè)三峽水電站。

目前太陽(yáng)能發(fā)電有兩種技術(shù)，第一種技術(shù)叫太陽(yáng)能光伏發(fā)電。部分地區(qū)屋頂上隨處可見(jiàn)的太陽(yáng)能電池板，還有太陽(yáng)能的路燈都是利用了太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)。目前主要的太陽(yáng)能電池板主要有單晶硅太陽(yáng)能電池、多晶硅太陽(yáng)能電池、聚光光伏電池和薄膜電池等等。應(yīng)用比較廣泛的為單晶硅太陽(yáng)能電池和太陽(yáng)能電池，單晶硅太陽(yáng)能電池的發(fā)電效率可以達(dá)到20%以上。目前實(shí)驗(yàn)室各國(guó)的科學(xué)家都積極的努力在開(kāi)展這項(xiàng)研究，實(shí)驗(yàn)室的太陽(yáng)能光伏發(fā)電效率可以達(dá)到45%以上，小編也希望各位同學(xué)可以努力學(xué)習(xí)來(lái)加入這項(xiàng)研究工作。日常生活中，我們可以把 太陽(yáng)能光伏板安裝在停車(chē)棚上來(lái)給電動(dòng)汽車(chē)提供電源。太陽(yáng)能同樣可以運(yùn)用于高科技技術(shù)，比如我們的衛(wèi)星和登月的月球車(chē)是由太陽(yáng)能來(lái)提供電源的，以及未來(lái)研發(fā)的太陽(yáng)能汽車(chē)、太陽(yáng)能飛機(jī)、太陽(yáng)能公路以及太陽(yáng)能充電器。

太陽(yáng)能另外一種利用技術(shù)就是把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為熱能。太陽(yáng)能直接產(chǎn)生高溫蒸汽，在工業(yè)上有許多的應(yīng)用。同樣在生活中，太陽(yáng)能真空管放到屋頂產(chǎn)生熱水供洗澡。聚光太陽(yáng)能和線(xiàn)性太陽(yáng)能集熱器能進(jìn)行各自燒烤類(lèi)活動(dòng)，如烤肉、烤螃蟹、烤培根等，只有想不到的，沒(méi)有做不了的。有興趣的小伙伴可以回家自己嘗試制作。 而如果要運(yùn)用太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)，考慮到太陽(yáng)能在經(jīng)過(guò)衰減、大氣層的折射以及水蒸氣的折射后，來(lái)到地球表面的輻照強(qiáng)度相對(duì)來(lái)講已經(jīng)比較低。比如在大氣層外的能量密度是1300瓦每平米，而我們?cè)诒本┫奶熳顭岬臅r(shí)候，太陽(yáng)的輻照強(qiáng)度也只有900瓦每平米。因此為了獲得更高的能流密度和更高的溫度，我們可以采用聚光的方式來(lái)利用太陽(yáng)能。目前聚光的方式主要有四種，分別為拋物槽、線(xiàn)性菲涅爾、碟式和塔式。

接著我們來(lái)看一下聚光太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)歷程，1982年美國(guó)建成了第一個(gè)發(fā)電站命名為SolarOne，這是一個(gè)具有里程碑意義的太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)，驗(yàn)證了太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)的可行性。隨后在美國(guó)加州南部建立了大面積的拋物槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電站，總的裝機(jī)容量達(dá)到了354MW，隨后太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)在全球得到了大規(guī)模的應(yīng)用和發(fā)展，預(yù)計(jì)全球到2020年運(yùn)營(yíng)可以達(dá)到10GW以上。

在太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)之后，未來(lái)太陽(yáng)能必定還有其他很多的利用空間。例如：高溫太陽(yáng)能熱化學(xué)制氫中利用太陽(yáng)能直接分解水產(chǎn)生氫氣和氧氣，同時(shí)也可以把二氧化碳進(jìn)行分解產(chǎn)生一氧化碳。通過(guò)進(jìn)一步的化學(xué)反應(yīng)，我們可以把氫氣和一氧化碳變成目前使用的液態(tài)的燃料，比如甲醇、乙醇和汽油等等。但這種技術(shù)需要很高的溫度才能把水的化學(xué)鍵給打開(kāi)，因此我們還可以把太陽(yáng)能和我們傳統(tǒng)的液體燃料結(jié)合起來(lái)，這樣需要的溫度就非常低。我們所研究的中低溫太陽(yáng)能熱化學(xué)制氫技術(shù)，通過(guò)200到300攝氏度的太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)甲醇的熱化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生一氧化碳和氫氣然后驅(qū)動(dòng)傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)。太陽(yáng)能也可以應(yīng)用于太陽(yáng)能光催化制氫，利用半導(dǎo)體的特殊性能，我們把半導(dǎo)體材料放到水中，太陽(yáng)能激發(fā)電子躍遷形成還原氧化活性的電子空穴對(duì)在水中置換出氫氣來(lái)，可以用來(lái)發(fā)電并制取液體燃料等等。未來(lái)的能源形勢(shì)是多種多樣的，多能源互補(bǔ)的太陽(yáng)能利用技術(shù)是發(fā)展的趨勢(shì)所在。實(shí)現(xiàn)多元化的轉(zhuǎn)化可以變成材料也可以用來(lái)發(fā)電，與我們目前的能源網(wǎng)絡(luò)多功能利用形成能源互聯(lián)網(wǎng)，使我們的生活變得更加便利。