电自从走入了千家万户，人类就没有间断过对电的深入研究，在人类漫漫的发展长河中，电对人类社会的现代化作出了重大贡献。
在全球能源短缺、环境污染严重的今天，世界各国和地区的科学家，把开发能源的目光转向了清洁能源，另外也是因为电的“优点”太多太多，科学界在不断地开发关于电的新能源。目前世界上已经有很多新型能源应用在我们生活中，当然还有我们未知的新能源。
下面我们来了解一些人类在关于电的新能源上的孜孜探索之路。
第一节新型发电
1．地下高温岩石发电
你听过地下深处的岩石可以发电吗？事实上这一新能源-地下深处的高温岩石，很快就会成为21世纪发电的主要热源。
茫茫大地上，最常见的莫过于岩石。在岩石中除含有各种各样的矿产资源，例如铜、铅、锌、钨、锡、钼、铁、钛、铀甚至石油、煤等矿产资源以外，地球深处的高温岩石中还蕴藏着极其丰富的热能资源。这是为什么呢？原来，地壳的温度越往下越高。在地壳下100千米深处，温度大约变化于1500℃～2000℃之间。在那里，所有物质都被熔化为流动的岩浆。
在能源短缺、环境污染严重的今天，人们把研究的方向很明确地转向了电能的开发利用上，其中更把目光由地球表层移向地下深处，紧盯住地下深处的岩石，研究开发地下高温岩石的热能，并用来发电造福人类。科学家预测，21世纪是人们利用地下高温岩石发电、并成为发电新技术的新时代。
在高速发展的现代社会，人们能够利用精密的地球物理探矿方法，准确地探明地壳深处的物质成分，然后用深钻机打到几万米的深度，让岩浆像泉水一样喷出地面，供人类提炼各种有用的元素，为人类提供热能发电，造福一代又一代的人类。
据有关地质学家预测，储藏在地球深处岩石中的能量，大约等于地球全部石油、煤炭、天然气蕴藏量的30倍，能满足人类数万年的能源需求。专家测定，在美国地表下6.4千米范围内岩石储藏的热能，相当于3000万亿桶原油，是美国全年能源消耗总量的20万倍；英国若仅用鲁斯曼诺花岗岩层热能发电，其电力将占英国总电力的25％；澳大利亚若开发地下全部的高温岩石热能，理论上可供澳大利亚利用7500年之久。从以上令我们吃惊的数据来看，地下高温岩石的开发前景是十分广阔的。
可是你知道为什么地下高温岩石能成为未来重要的一种新能源呢？这是因为地下高温岩石是一种分布很广泛的绿色能源，可以因地制宜建电站。使用起来可靠，储量丰富，使用年限很长。目前美国、日本、英国、德国、法国和俄罗斯等国，都投入巨资，开发地下高温岩石热能用于发电。当前，用来进行开发试验的是地下深3000米、温度是300℃以上的地下高温岩石。
美国是研究利用高温岩石发电最早的国家。早在1970年，美国的洛斯·阿拉姆斯国家实验室的莫顿·史密斯首先提出利用地下高温岩石发电的设想。很快美国从1972年开始进入这项具有战略意义的发电新技术研究，他们利用“水压击碎法”，成功制造了地下高温岩石发电新技术的“人工锅炉”，并建成了一座60千瓦的高温岩石发电站。主要工作原理是：当电站发电时，先用高压水柱将冷水注入水井并使其进入到岩石裂隙中，这时，地下“锅炉”将水加热，再用水泵从抽水井中抽出温度为240℃的热水送到发电厂，用以加热丁烷变成蒸汽推动汽轮机发电。
虽然地下高温岩石发电是一个很利于人类的能源开发，但是我们也应该看到地下高温岩石发电的技术难度很大。由于高温岩石处于地底深部，岩石硬度大、温度高，从而对钻探技术要求高。因此，人类对于地下岩石发电的研究还处于初级阶段，有许多技术难关有待攻克。科学界预言，在21世纪中期以前，人类将开发地下高温岩石的热能，并用于发电，造福于人类。
2．垃圾发电
人口繁多的城市，每天都产生大量的生产、生活垃圾。如何处理这些垃圾逐渐成为一个棘手的问题。对此，科学家们有办法让垃圾变废为宝，即利用垃圾发电。
据有关科学统计，垃圾里大约含有31%的可燃物，包括木块、木屑、下水道淤泥、废油等有机物，都可以重新利用。垃圾一般会在坑道里腐烂发酵，这样就会生成沼气等可燃性气体，通过管道供生产和生活使用。同时垃圾还可以把可燃性垃圾经过发酵、粉碎、压块成型，制成固体燃料，它的发热量比木材还要高一倍。加工2400万吨垃圾，制成1300万吨“垃圾燃料块”，可代替500万吨石油，也可用来发一定数量的电。
一般来说，垃圾发电是把生物垃圾、废木料等有机物送进特制的“垃圾锅炉”，用燃烧加热锅炉里的水，再通过锅炉产生的蒸汽推动涡轮发电机发电。
很早以前，匈牙利就建成了一座规模很大的垃圾发电厂，它有4个用天然气引火的垃圾燃烧室，每个燃烧室一天可燃烧垃圾将近15吨。电站既能发电，又能给热网提供250℃蒸汽提供取暖和热水。
与此同时，加拿大在安大略湖边建立了用90％的煤和10％的垃圾作为燃料的发电站，发电能力为1.5万～2万千瓦。
1993年，我国在深圳建成了首座垃圾电站，每年可发电305万千瓦小时。
3．粪便发电
粪便在城市中是很难处理的生活垃圾。我们听说过很多能源发电，就是没听说过粪便发电，你知道粪便发电到底是怎么一回事吗？
粪便发电是先将粪便发酵，产生甲烷等副产品，而剩下的粪渣则可以制成液体有机肥，运送到农场肥田。
英国第一家以家畜粪便来发电的发电厂在2002年1月开始正式运营。这座位于德文市的发电厂每年可以处理160万吨家畜粪浆，向全国高压输电网输送2兆瓦电力。据统计，1400只鸡排泄的粪便所发的电，足够1.2万人用上一年左右。
4．海底微生物“发电”
随着工业化的兴起，海洋的污染程度越来越重。海底生物发电就是将取自海底的水和沉积物装在一个容器里，加入一些细菌，然后插入两个电极，其中一个电极浸入海水里，一个电极插入沉积物，将两个电极的另一端与电灯连接，这时候电灯就会发亮。这是美国马萨诸塞大学德里克·勒夫小组取得的研究成果。
研究海底微生物发电的研究人员发现，是细菌消化了取自海底沉积物中的有机物质，从而产生了多余的电子，电极则吸收这些电子，从而产生电流。每平方米电极产生16毫瓦电。尽管这种产自海底的电流很微弱，但却能满足海洋学仪器的用电需要，而且，发电量越大，越刺激细菌的胃口，使细菌大量繁殖，多消化掉海底沉积物，这样有利于消除对海水的污染。
5．原子核电站
核电是一种清洁、高效的能源。你相信吗？在核电“锅炉”里，3公斤的核燃料，就可以产生相当于燃烧250多吨优质煤放出的热量。
我们把用来“烧”核燃料的锅炉叫原子核反应堆。
1938年，科学家发现了中子，中子在科学界被誉为“点燃”核燃料的“火柴”。我们知道中子不带电，所以不会受到原子核电荷的排斥，很容易钻到核内部去，从而引起核裂变。例如，在一次铀核裂变过程中就可产生两三个中子，放出大量的能量，如果这些中子再被铀的原子核吸收，便继续引发核裂变，这就是裂变链式反应。
有人担心核电站会不会产生放射性污染对人类的正常生活产生影响。其实这种担心是没有必要的。因为现在世界上在核电站中使用最广泛的是没有石墨的压水式反应堆。这种反应堆是用水作为慢化剂，水不会燃烧，不像石墨堆那样隐藏着起火的危险。同时给核燃料芯块穿上特别的“外衣”，就是在芯块外表刷上三四层特殊的涂料，还设计三道屏障，千方百计阻挡放射性物质外溢。在正常情况下，核电站的放射性影响是微不足道的。
全世界现在已有30多个国家和地区建成了数百座核电站。你知道我国的第一座核电站的情况吗？我国自己设计和建造的第一座秦山核电站，已于1991年12月15日零时15分正式并网发电，电功率为15兆瓦，这标志着中国核电时代的开始。
世界上第一座核电站诞生在苏联。1954年6月24日，前苏联建成世界上第一座核电站，发电功率只有5000千瓦。用天燃铀做燃料，石墨做减速剂，用普通水做冷却剂。这座核电站可供6000名居民的小镇用电。
这座核电站的诞生，揭开了人类和平利用原子能的新纪元，在人类核电站的历史上具有里程碑的意义。
6．太阳能发电
万物生长靠太阳，太阳除了带给我们光明和温暖，还可以用来发电。太阳能可以发电吗？太阳能是怎样发电的呢？太阳能发电就是将太阳能聚集起来，将某种物质加热到高温，然后经热交换器产生蒸汽去驱动常规汽轮发电机组发电。
日本已经试制成功了一种新型太阳能发电机。
这种发电机的气缸顶部装有石英玻璃，石英玻璃这一部分用来收集太阳能。从玻璃窗进入的阳光被不锈钢的金属网吸收后变为热能，对活塞的头部进行加热，使预先封闭在气缸里具有15个大气压的氦气膨胀，从而推动活塞上下移动。该发电机的热效率为25％，是非晶体太阳能电池的两倍以上，在光照充足的时候，一台该发电机能发出105千瓦的电。只是此发电机距商业生产尚远。
7．太阳能电池
目前人类利用太阳能发电的主要形式就是利用太阳能电池发电。在人造卫星上，有两只巨大的“翅膀”；计算器上方的长方形窗格，装有深色玻璃“小镜”。这些“翅膀”和“小镜”，就是太阳能电池。
一般来说，太阳能电池是一块很薄的半导体片，有各种几何形状，大小只有几平方厘米到十几平方厘米。每块电池大约可以产生0.5伏的电压和每平方厘米为30～35毫安的电流。在实际应用时，往往是把很多小片片串联、并联起来，以获得较高的电压和较大的电流，这叫做“太阳能电池板”。
我们经常用到的太阳能电池是硅太阳电池。一块硅片像纸片一样薄，一面均匀地掺进一些硼，另一面均匀地掺进一些磷，然后在薄片的两面蒸镀金属电极，这就成了硅太阳电池。你知道为什么这种硅片受到光的照射就会产生电流吗？
原来，硼原子的外层比硅少一个电子，掺有硼的硅带入许多带正电的空穴，导电类型是空穴导电，叫P型硅。而磷原子的外层比硅多一个电子，掺磷的硅就带入许多带负电的电子，是电子导电，叫N型硅。P型层与N型层相连接就成为PN结。打个比方来说，如果我们把一滴红墨水滴入一杯清水中，红墨水会逐渐散开，这种现象叫做扩散。N型硅里有多余电子，好像红墨水扩散一样，会向P区扩散，N区就多了一些固定不动的正电荷；而P型硅有多余的空穴，也会向N区扩散，P区就等于多了一些固定的负电荷。这些电荷在P、N两区交界处积累起来，就形成了电场。
当太阳光照射到PN结的一面时，光子具有能量，不断地把能量传给PN结上的电子，像是拉了电子一把，使它们挣脱原子核的约束，离开了原来的位置并产生空穴。在PN区交界面两边电场的作用下，将不断产生的电子赶到了N区，空穴驱向P区。好像有一个水泵把水从低处抽往高处似的，使这种电子的运动形成了电流。
现在，硅太阳电池的转换效率一般是在8％～15％之间。由于太阳能电池不用维修、保养和添加燃料，它的用途在现代社会发挥着越来越重要的作用，而且发展前景可观。
8．风力发电
风筝是我们日常生活中利用风能最典型的一个例子。早在两千多年前，就有帆船、风车，其实这就是最古老、最简单的风能利用装置。
目前随着科技的革新，越来越多的国家和地区已经利用风来发电，作为充电、照明、无线电通信等的电源。这种由风车发展而来的风力发电装置，又叫风力发电机。
