现在，让我们来讨论一下其他几种可更新的能源，首先讨论地热，然后考察一下海洋动力、水力发电、风力机、光电现象和热核聚变。

地热能

地热能产生于地球灼热的内表面与水体和海水的相接触。地热的存在形式有三种：

△ 水热能包括天然蒸汽和热水。这种能源的分布范围是有限的。在西部美国仅有若干处，如南加利福利亚的皇家谷，它约占美国地热资源总量的0.5%。

△ 岩热能是由水体喷射到近地壳岩浆上的热岩区所造成的，为美国地热源的85%。

△ 地压能是一种贮藏在地下深处的热压水，它主要分布在墨西哥湾沿岸。这些贮水槽中的盐水通常含有溶解了的甲烷，虽说它是不可更新的，但其仍不失为一种潜力很大的能源。

除地压甲烷外，在美国已找到了大约2400 quad（美国国家地质测量机构颁布的标准地形图上的一方格）的地热资源。据美国地质测量局估算，可更新的能源中低于150℃的约为200 ~ 300 quad，高于150℃的约为85 ~ 140 quad。电力研究所计划从这种资源中发电26000兆瓦，但2000年实际发电量目标是16000 ~ 20000兆瓦。1982年美国地热发电总量为930兆瓦，而相应的世界发电总量只有2500兆瓦。

在冰岛和其他一些地区，用地热能进行空间加温已有多年历史。W04年，在意大利的Larderello人们首次应用天然蒸汽进行了动力发电。北部加利福利亚910兆瓦喷泉系统是美国最大一家地热发电厂，这家天燃蒸汽厂是由太平洋气电力公司经营的，该厂拥有若干8500英尺的泉井，I960年首次发电11兆瓦，预计到1990年公司发电能力将猛增到2000兆瓦。在美国南部的加利福利亚州皇家谷、爱达荷、犹他和夏威夷地区分布着一些已经生产或正准备投产的工厂，还有一些公司在新墨西哥、俄勒冈和内华达州也设立了若干试验井。

人们正在研究几种新的方法以用来获取地球内部的地热能，其中方法之一是首先用一种轻碳水化合物闭合环以驱动涡轮机，然后形成一种取自热液源的热水闭合环，热水通过热转换器蒸发这种碳水化合物，然后再将其回注到地下。这种方法的第一次全面性试验准备在这家规模为65兆瓦，投资一亿二千二百万美元的工厂进行，这家工厂拟建在加利福利亚的皇家谷中，还有一些正在研究和发展的方法，如已改进的直接将高温地热水迅速转变为蒸汽的方法和岩热层二井蒸汽生产法，前者中被分离的蒸汽和液体要通过分离涡轮，后者是将水灌入一井然后从另一井输出热水或蒸汽，虽说许多操作问题已经得到解决，如钻井，剥蚀，侵蚀和对非浓缩气体如硫化氢的控制，但是还有待于进一步的改进，尤其是需要探讨一下控制盐水中可溶解矿物所导致的剥蚀问题。

美国已掀起寻找其他地热源的热潮，估计至少会持续到本世纪末，目前几家主要石油公司正在生产和开发地热能并将赞助这次活动。

海洋能

世界大洋里的潜在可更新能量是非常之大的，它们以物理运动的形式出现，如潮汐、波浪和水流，其中水流是由于海洋深处水体与表层水体的温差引起的，一般来说，海洋热能转化系统（OTEC）有两种类型：开循环和闭循环，在开循环系统中，较热表层水在真空蒸发器中产生蒸汽通过涡轮机，然后用较冷的深层水冷却。在闭循环系统中，诸如液氨这样的流体持续汽化后，经过涡轮机、液化，最后又抽回到汽化器中。

由于冷热水体的温差相对来说是比较少的，因此这两个系统皆存的主要问题是热能向机械能转化受到了百分之几的Carnot效率的限制。这样，所抽取的冷热水量必须达到1 ~ 3米³/秒以获取一兆瓦的电力输出，这种流率对热层水体来说是容易满足的，但需要的管道孔径比较大。一家1 ~ 200兆瓦的工厂所要求的冷水管道直径应为1 ~ 300米，长为700 ~ 1000米。而基地建在陆地上的工厂需要的管道更长。

太阳能池可看作是和OTEC系统相类似的淡水系统，它们是由两层水体构成的，上为淡水层，下为浓缩盐水层。太阳辐射穿过上层水体，然后插入密度较高的盐水层中，因此可增温至95°C左右，和OTEC发电厂采用的方法一样，利用非对流层处产生的温差，以色列已建造了一个5兆瓦的系统。在加利福利亚Salton海域设立类似系统的方案还正在酝酿之中，田纳西流域当局也正在建造一座太阳池为研究之用。

水电

对潮汐能来说，水坝的应用可追溯到十一世纪，在仅有的几个点位上，高潮和低潮的差异是足够的大以致可以证明水坝结构的合理性，坝至少需要8 ~ 10米高，否则不合算，一家240兆瓦的工厂具有24台10兆瓦水下涡轮发电机组。该工厂于1967年建于法国Br-ittany附近的Rance河上。该地区潮汐的振幅是13.5米，流过工厂排水道的水量是4000 ~ 18000米³/秒，尽管沿道还有一些操作问题有待于解决，但这家价值一亿二千万美元的工厂每机大约开机时间为2000小时，并以3.5分/千瓦小时的代价发电。

已建立的海岸波浪发电站相当于一个2兆瓦和一个平均每海里大约16兆瓦的可更新能源之和。目前，除了那些已获得浮船坞、运动活塞、搅拌器和灵敏仪器专利的发明家们要回收岸浪能外，这种能源几乎没得到重视。

深海流和波浪这种可更新能源较之海岸浪要大得多，为了利用这种能源，已有几个国家着手对该工程贷款。但目前美国几乎还没有涉足于此。美国发展计划中有项工程是82 - 兆瓦系统Cariolis1号，该系统准备建在佛罗里达沿海用以发电，计划该系统每千瓦投资1050美元，这台水下原型装置要移位大约6000英尺，故需以4分/千瓦小时的代价来发电。

来自瀑布和大坝的水力是人们所建立的最老的也是最好的可更新能源之一。小水电系统发电始于19世纪80年代，到20世纪30年代，美国最大的河流上已建有巨大的水力发电厂；但在20世纪40年代，由于大型矿物燃料蒸汽电厂发电成本较低，故小型水电厂开始关闭，今天，成本出现倒置现象，故小型水电厂又引起了人们的重视。

现在，美国电能的12%是从总电量为76000兆瓦的1500个水电厂获取的。美国陆军工兵部队估计：包括废弃设备在内大约还有2000场地可用发电60000兆瓦。

风力利用可追溯到古代的谷物脱粒、航船和抽水等多种应用，风力发电机大约出现在本世纪。本世纪30年代，十二家美国公司提供了典型输送一千瓦的机器。其中大部分是供给大平原上的农场主。乡村电气化管理及便宜电能的广泛分布阻止了风力发电的发展。在过去的5 ~ 10年里，由于R&D项目得到工业上和政府的支持，小规模和实用的风力发电技术发生了显著变化。

今天，从一千瓦到一百千瓦的小型涡轮发电价格低于每千瓦2000美元，并以每小时千瓦15 ~ 60美分的代价发电。当以适当的速度发电时，估计兆瓦机的代价是每小时千瓦3 ~ 15美分。太阳能国家政策评论会计划到本世纪末，风力发电将达到每小时600 ~ 1700亿千瓦。以安装在适宜位置上的2 ~ 4兆瓦风力涡轮机组发电系统为基础，估计每年潜能发电达6 ~ 7 guads。

能源部和国家航空及空间管理部已完成了最大的R&D工程，该工程主要包含水平轴涡轮机组，1975年在俄亥俄州安装了一台现正在运行的100兆瓦风力涡轮机，即所谓的MOD-O。1978年到1980年，在新墨西哥、罗德艾兰、波罗黎各和夏威夷安装了型号为MOD-OA的200兆瓦的涡轮机组。第一台兆瓦机MOD-1号，自1979年以来一直在北卡罗来纳运行，除俄亥俄州外，其他州的所有机器都与当地应用系统相连，这些所谓第一代的机器都具有顺风转子和用桁架支撑的塔。已设计出新的第三代4 - 兆瓦机，即MOD-5型，该机符合要价低于4分千瓦小时的指标。同时，也设计出一种更小的第三代400兆瓦机，即MOD-6型，该机符合要价低于7分/千瓦小时的指标，对这些装置来说，特别火红时期是1983年，但由于预算的减少，将来的前途如何现还不可确知。

联邦政府资助的缩减将延缓商业化的进程，但是，许多公司积累的资料和研究表明，风力研究将继续推进并且对国家电力需要的贡献将扩大。

光电

过去十年光电能的研究已迅速地发展，当光子撞击光电材料释放电子的时候，入射的太阳辐射就直接转换成电流，然后通过外部回路又回到光电材料上，光电装置可以为多种电能需要服务，这是由它们具有近似于理想发电机的特性所决定，即光电装置没有运动机件，不污染环境，易用现有材料制造。在周围温度和压力的条件下，像轻便、运动或静止系统一样运行，在使用期间没有损耗，可在世界上任何地方操作，能满足大的和小的电力负荷的要求，并能制成各种适宜的形状和小型输出系数，单个光电池装配在小储存体里，该储存体按矩阵连接，无论是在卫星装置动力供给 · ，还是在山脊上的能量盒里以及公司的电网供给中，光电能都得到了应用。既然如此，为什么这种技术还没有迅速发展到超过普通电源呢？原因有几种，涉及到能量的储蓄和光电直流输出转换成交流电等问题。另外光电系统的安装费用大约每千瓦要耗费10000美元，也就是说燃煤系统和核电力系统的十倍。

自美国开发光电能工程起，在过去的七年时间里，这种光电能的价格已从每瓦50 ~ 100美元降到每瓦10美元。以当时1980年的美元值为准，预计在1980年、1982年和1990年中。能源开发组织（DOE）将使得光电能的价格分别减为每峰值瓦2.80美元，0.70美元和0.15 ~ 0.5美元，而这个相应系统的成本则分别每瓦为6 ~ 13美元、1.60 ~ 2.20美元和1，10 ~ 1.30美元。1982年的这个目标还没有实现，但目前仍有几家光电装置研究单位和工厂在研究，几薄胶片材料的应用表明在90年代初期可以使价格降到每峰值瓦0.30 ~ 0.50美元。

要降低光电装置的成本，研究的关键在于提高光转换效率和降低材料的成本。光转换效率上限大约为20 ~ 25%，单晶硅和多晶硅已成为光电装置的顶梁之材。晶片和薄晶带装置的装配过程改进后，大大提高了转换效率，在组片的排列方面就提高到12%。人们正在研究一些其他的材料以期胜过单晶硅和多晶硅。这些材料是硫化镉一硫化铜，碲化镉，砷化镓和非结晶硅。人们已研究出一种薄层胶片沉积方法，其中用到了廉价的感光胶层，这种方法应该经得起大批量生产的检验。

世界上正在使用的最大的光电装置之一是亚利桑那、菲尼克斯的225－千瓦系统，它能满足当地公司的电力网。最近，里根总统批准了在加利福利亚州萨克拉门托建立100兆瓦光电发电站的第一步计划，该站将耗资2亿五千万美元之多，预计1994年才能完工，同时，普通用户仍可能对这种光电装置作一些翻新改进并引入自家住宅，或者，一位优秀的建筑工人也可以应用最新的光电技术设计和建造住房和商业大楼，尽可能地使得大楼能源自给自足，这样做可能要与主动式和被动式的太阳系统相结合。

热核聚变

被控制了的热核聚变犹如彩虹端上最耀眼的金色，它的确是一种取之不尽的能源。当我们能够长时间地控制高温下的氘和氚等离子体并足以使得聚变产生和释放大量的热能时，热核聚变成为能源就只是将来一、二十年之内的事了。有几种方法可使等离子增温至1亿摄氏度，但至今仍没找到一种理想的控制方法。有种方法采用了托克马克环形装置进行等离子体的磁控制。还有一种方法应用惯性控制，即用激光之类的脉冲能量来压缩和加热一系列燃体。第一步，显示出能量平均转效点，即该点上所释放的能量等于用来引起聚变的能量。第二步，启动聚变反应堆，产生净能量。那时，商业显示将成为可能。

毫无疑问，聚变反应堆中所释放的热能对电力发电中心站企业是非常有用的，此外聚变反应堆通过不裂变²³⁸U的转化还可用作裂变反应堆的再生燃料。在控制热核聚变成为现实之前，许多科学上和工程上的问题都不能得到答复。若能在一个安全可靠的系统中控制热核聚变时，毫无疑问，必将带来一场能量革命，定使得其他一些能量产生形式显得过时老化，或者至少可以说无可伦比了。

[Chemtech，1984年10月]