核能是人类未来最具希望的能源之一「太阳能,风能,核能是不是可再生能源」

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地球的未来关乎人类的可持续发展，而地球上的能源是人类持续发展的关键，人类依赖大自然才能生存这一点毋庸置疑，大自然赋予人类的财富种类繁多，每一种能源都能给予人类巨大的帮助，不过每一种能源都有优劣势，在我们目前所知的核能、热能、水力、太阳能、风能、潮汐、地热等能源中，哪一种能源最大程度帮助人类持续发展呢？

以目前的研究来讲，对核能、化石能、水力、太阳能、风能、潮汐、地热等能源的比较表明，太阳能的缺点最少。

化石能

首先，我们来分析一下热能，热能是目前主要的基电来源，功率等级没有很大的灵活性。在美国，煤主要用作发电的燃料。在燃煤电厂中，燃烧烟煤、次烟煤或褐煤。煤燃烧产生的热量被用来将水转化为高压蒸汽，驱动涡轮机发电。根据美国能源情报署的数据，2019年，美国约23%的电力来自燃煤电厂。某些烟煤也可用来炼钢。用于炼钢的煤需要含碳量高，水分、灰分、硫和磷含量低。符合这些规格的煤被称为冶金煤。

煤炭还有无数其他用途，包括水泥生产、碳纤维和泡沫、医药、焦油、合成石油燃料以及家庭和商业供暖。不过科学家预测煤炭的供应可能不会超过两个世纪，因为它的主要缺点是飞灰积累、高碳排放和全球变暖，大量使用很显然不符合人类的可持续发展。

核能

再来说核能，核能来自于反应堆中原子的分裂，将水加热成蒸汽，转动涡轮机并产生电力。28个州的94个核反应堆产生了美国近20%的电力，所有这些都没有碳排放，因为反应堆使用的是铀，而不是化石燃料。这些电站一直处于运行状态:运行良好以避免中断，并能承受极端天气，全天候支持电网，而所有的能量和潜力都来自于一个微小的原子。

不过核能的成本是相当昂贵的，需要额外的照顾和涉及非常高的技术。它是一种基础电源，需要敏锐的参数监测，为了安全起见，人们在运行功率水平调整。此外，核能器材在经济寿命结束时拆除，安全埋葬和数十年或更长时间的监测将涉及更多成本，而且可能通过新的SMR技术或第三代反应堆来解决，但仍有待观察。。不过这对于非常特殊的发电目的是合理的，在经济可行的替代方案建立之前，它也可以被视为避免电力短缺的一种选择。使用时，不会产生碳排放，因此不会导致全球变暖。

水能

然后是水力发电，如果你曾经站在湍急的小溪中，瀑布下，或者在海浪冲击的海岸上，那么你就会感受到水的力量。水流产生的能量可以用几种不同的方式来发电。例如:水力发电大坝从河流的运动中获取能量。大坝操作员控制着水流和发电量。水坝在其后面创造了水库，可以用作娱乐、野生动物保护区和饮用水源。

水电是从流动的水中获得的能量。两千多年前，古希腊人利用水力来驱动车轮碾磨谷物，今天，它是最具成本效益的发电方法之一，而且往往是可用的首选方法。例如，在挪威，99%的电力来自水力发电。世界上最大的水电站是我国22.5亿千瓦的三峡大坝，它每年生产80到100太瓦时，足以供应7000万到8000万家庭。而小规模的微型水电项目可以对偏远地区的社区产生巨大影响。

水力发电的基本原理是利用水来驱动涡轮机，水电站有两种基本配置:有水坝和水库，或者没有。拥有大型水库的水电站大坝可以在短时间或长时间内蓄水，以满足高峰需求。这些设施也可以根据不同的用途分为更小的大坝，如夜间或白天使用，季节性储存，或抽水蓄能可逆电厂，用于抽水和发电。没有水坝和水库的水力发电意味着规模更小，通常是在河流中不干扰水流的设施。出于这个原因，许多人认为小规模水电是一种更环保的选择。

水力发电的燃料费用基本为0，它有着最低的运行费用和最高的灵活性，不过它的使用受限于在很大的高度并且有非常大容量的连续流动的水，简单来讲，它需要特殊的地理位置，但是我们很难找到一个新的大型水坝的地点，所以这不足以满足全球电力需求。但它可以与电网与任何其他“基础”/“间断”电源优化使用和经济，并且燃料和流出物都是纯净水。出水或尾水一般会在海平面以上足够高的地方。因此，它是最受欢迎的'灌溉用途。它最大的优势在于它有可能将抽水蓄能作为一种可行的功能。

风能

再者就是近年代流行的风力发电，即风能。一个多世纪前，风力涡轮机首次出现。19世纪30年代，随着发电机的发明，工程师们开始尝试利用风能来发电。风力发电发生在英国和美国在1887年和1888年，但现代风力发电被认为是在丹麦首先开发的，水平轴风力涡轮机建于1891年，一个22.8米的风力涡轮机开始运行于1897年。

风能为人类社会迅速发展的技术进展提供了一个重要参考。风是地球表面被太阳加热不均匀时产生的，风能可以用来发电。风是利用空气运动产生的动能来发电的。利用风力涡轮机或风能转换系统将其转化为电能。风首先撞击涡轮机的叶片，使其旋转，并带动与之相连的涡轮机转动。通过移动与发电机相连的轴，将动能转化为转动能，从而通过电磁产生电能。所以它像风车一样，被安装在高处以获取最多的能量，风车一般安装在在距离地面30米以上的地方，它们可以利用更快、更少的湍流。

涡轮机通过类似螺旋桨的叶片捕捉风能，通常，两个或三个叶片安装在一个轴上形成一个转子。而风力发电的大小取决于涡轮机的大小和叶片的长度。输出与转子的尺寸和风速的立方体成正比。从理论上讲，当风速翻倍时，风力潜力增加8倍。总的来讲，风力发电是发展最快的可再生能源技术之一，全世界的使用量都在上升，部分原因是成本在下降。

太阳能

最后就是被大家看好的太阳能，不过目前太阳能发电需要改进太阳能电池技术，使之更加经济，这一点很快就会实现。太阳能燃料是免费的阳光，它在处置方面存在一些挑战。但它不需要旋转机械。它不会导致全球变暖。最关键的是太阳能还能再持续10亿年。

太阳能是以电能或热能的形式从太阳中产生的可用能量。太阳能的获取方式有很多种，最常见的是利用光伏太阳能板将太阳光转化为可用的电力。除了利用光伏发电外，太阳能通常用于加热室内空间或液体。住宅和商业业主可以安装太阳能热水系统，设计他们的建筑时考虑到被动式太阳能采暖，充分利用太阳能技术的太阳能。

目前为止，太阳能电池板安装在三个主要规模:住宅，商业和公用事业。住宅规模的太阳能通常安装在房屋的屋顶或空地上，根据房屋的大小，太阳能通常在5至20千瓦(kW)之间。商业太阳能项目的安装规模一般大于住宅太阳能项目。虽然单独安装的太阳能在大小上有很大差异，但商业规模的太阳能服务的目的是一致的:为企业和非营利组织提供现场太阳能电力。最后，公用事业规模的太阳能项目通常是大型的、若干兆瓦(MW)的安装，为大量公用事业客户提供太阳能。对于一些可能无法在自己的房产上安装太阳能的太阳能消费者来说，社区太阳能是一种可行的太阳能选择，可以更直接地将公用事业规模的太阳能项目与住宅消费者联系起来。因此，社区太阳能农场通常建在中心位置，而不是建在任何单个客户的房屋上。

那么太阳能是如何工作的？太阳能电池板由一层硅电池、一个金属框架、一个玻璃外壳单元和从硅上传输电流的电线组成。硅(元素周期表上的14号原子)是一种非金属，具有导电特性，可以吸收阳光并将其转化为可用的电能。当光线照射到硅电池上时，光能使硅中的电子运动，从而产生电流。这就是所谓的“光伏效应”，它描述了太阳能电池板技术的一般功能。利用太阳能电池板发电的科学可以归结为这种光伏效应。1839年，埃德蒙·贝克勒尔首次发现了这一现象，它可以被认为是一种特殊材料(即半导体)的特性，当它们暴露在阳光下时，可以产生电流，这就是太阳能的由来。

此外，太阳能是一种清洁、廉价、可再生的能源，几乎在世界各地都可以利用——阳光照射到地球表面的任何地方都可能产生太阳能。由于太阳能来自太阳，它代表了一种无限的能源。可再生能源技术利用无穷无尽的资源发电。例如，比较一下用可再生资源发电和用化石燃料发电。石油、天然气和煤炭的形成需要数十万年的时间，所以每当这些资源中的一种被用来发电时，这种有限的资源就会略微接近枯竭。使用可再生资源——如风能、太阳能和水力发电——来发电并不会耗尽这种资源。地球表面总是会有源源不断的阳光照耀着，在把阳光转化为电能之后，未来还有无限的阳光可以转化为电能。这就是太阳能，从本质上说，是可再生能源的原因。