磁能
泛指與磁相聯(lián)系的能量,嚴格地說應指磁場能。在線圈中建立電流,要反抗線圈的自感電動勢而做功,與這部分功相聯(lián)系的能量叫做自感磁能。兩個線圈之間存在互感作用,在兩個線圈中分別建立電流,除了反抗線圈的自感電動勢而做功外,還將反抗線圈的互感電動勢而做功,與后者相聯(lián)系的能量叫做互感磁能。在靜磁情形,電流與磁場總是相伴存在的,因此,將磁能看成與電流聯(lián)系起來還是儲存在磁場中,效果完全相同。然而科學實踐證明磁場是一種特殊形態(tài)的物質,它可以脫離電流而存在。變化的電場也能產(chǎn)生磁場,這種變化電場產(chǎn)生的磁場亦具有能量,其場能密度與靜磁相同。在一般情形下,變化的電磁場以波的形式傳播,傳播過程中伴隨著能量傳遞。
氫能
氫能是一種二次能源,因為它是通過一定的方法利用其他能源制取的,而不像煤、石油和天然氣等可以直接從地下開采,這種能源總有枯竭的一天,而氫能若能從中生產(chǎn),則可望能抒解能源危機的警戒。在自然界中,氫已和氧結合成水,必須用熱分解或電分解的方法把氫從水中分離出來。燃料電池即是將氫與氧直接通過電化學反應產(chǎn)生電與水,一個步驟就可發(fā)電,發(fā)電較傳統(tǒng)方式有效率。商品化后,這樣的發(fā)電系統(tǒng)不但適合一般家庭使用,其副產(chǎn)品所產(chǎn)生的熱水,大約在攝氏40到60度間,相當適合家庭洗澡與廚房利用,一舉兩得。如果用煤、石油和天然氣等燃燒所產(chǎn)生的熱或所轉換成的電支分解水制氫,那顯然是劃不來的。現(xiàn)在看來,高效率的制氫的基本途徑,是利用太陽能。如果能用太陽能來制氫,那就等於把無窮無盡的、分散的太陽能轉變成了高度集中的干凈能源了,其意義十分重大。
海洋能
海,不僅為人類提供航運、水源和豐富的礦藏,而且還蘊藏著巨大的能量,它將太陽能以及派生的風能等以熱能、機械能等形式蓄在海水裏,不像在陸地和空中那樣容易散失。海洋能指依附在海水中的可再生能源,海洋通過各種物理過程接收、儲存和散發(fā)能量,這些能量以潮汐、波浪、溫度差、鹽度梯度、海流等形式存在於海洋之中,分述如下:潮汐與潮流能來源於月球、太陽引力,其他海洋能均來源于太陽輻射,海洋面積占地球總面積的71%,太陽到達地球的能量,大部分落在海洋上空和海水中,部分轉化成各種形式的海洋能。海水溫差能是熱能,低緯度的海面水溫較高,與深層冷水存在溫度差,而儲存著溫差熱能,其能量與溫差的大小和水量成正比。潮汐、潮流,海流、波浪能都是機械能,潮汐能是地球旋轉所產(chǎn)生的能量通過太陽和月亮的引力作用而傳遞給海洋的,并由長周期波儲存的能量,潮汐的能量與潮差大小和潮量成正比;潮流、海流的能量與流速平方和通流量成正比;波浪能是一種在風的作用下產(chǎn)生的,并以位能和動能的形式由短周期波儲存的機械能,波浪的能量與波高的平方和波動水域面積成正比。河口水域的海水鹽度差能是化學能,入海徑流的淡水與海洋鹽水間有鹽度差,若隔以半透膜,淡水向海水一側滲透可生滲透壓力,其能量與壓力差和滲透流量成正比。因此各種能量涉及的物理過程開發(fā)技術及開發(fā)利用程度等方面存在很大的差異。
地熱能
地熱能是來自地球深處的可再生熱能,它起源於地球的熔融巖漿和放射性物質的衰變,其利用可分成地熱發(fā)電和直接利用兩大類。地熱能的儲量比目前人們所利用的總量多很多倍,而且集中分布在構造板塊邊緣一帶、該區(qū)域也是火山和地震多發(fā)區(qū)。如果熱量提取的速度不超過補充的速度,那么地熱能便是可再生的。地熱能在世界很多地區(qū)應用相當廣泛,據(jù)估計,每年從地球內(nèi)部傳到地面的熱能相當于100PW·h。不過,地熱能的分布相對來說比較分散,開發(fā)難度較大。
風能
風是地球上的一種自然現(xiàn)象,它是由太陽輻射熱引起的。太陽照射到地球表面,地球表面各處受熱不同,生溫差,從而引起大氣的對流運動形成風。據(jù)估計到達地球的太陽能中雖然只有大約2%轉化為風能,但其總量仍是十分可觀的。全球的風能約為2.74X109MW,其中可利用的風能為2X107MW,比地球上可開發(fā)利用的水能總量還要大10倍。風能是一種有巨大發(fā)展?jié)摿Φ臒o污染可再生能源,特別是對沿海島嶼、邊遠山區(qū),地廣人稀的草原牧場,以及遠離電網(wǎng)和近期內(nèi)電網(wǎng)還難以達到的農(nóng)村、邊疆,作為解決生產(chǎn)和生活能源的一種可靠途徑,有著十分重要的意義。即使在已開發(fā)國家,高效潔凈的風能也日益受到重視。
太陽能
太陽是一個巨大、久遠、無盡的能源,同時也是許多能源的來源。盡管太陽輻射到地球大氣層的能量僅為其總輻射能量(約?3.75×1026W)的22億分之一,但已高達173,000TW,也就是說太陽每秒鐘照射到地球上的能量就相當於500萬噸煤。地球上的風能、水能、海洋溫差能、波浪能和生物質能以及部分潮汐能都是來源於太陽;即使是地球上的化石燃料(如煤、石油、天然氣等)從根本上說也是遠古以來貯存下來的太陽能,所以廣義的太陽能所包括的范圍非常大,狹義的太陽能則限於太陽輻射能的光熱、光電和光化學的直接轉換。太陽能既是一次能源,又是可再生能源。它的資源豐富,既可免費使用,又無需運輸,對環(huán)境沒有任何污染。但太陽能也有兩個主要缺點:一是能流密度低;二是其強度受各種因素(季節(jié)、地點、氣候等)的影響不能維持常量。這兩大缺點大大限制了太陽能的有效利用。
生物能
生物質是指由光合作用而產(chǎn)生的各種有機體,生物能是太陽能以化學能形式貯存在生物中的一種能量形式,一種以生物質為載體的能量,它直接或間接地來源於植物的光合作用。在各種可再生能源中,生物質是獨特的,它是貯存的太陽能,更是一種唯一可再生的碳源,可轉化成常規(guī)的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)燃料。據(jù)估計地球上每年植物光合作用固定的碳達2x1011t,含能量達3x1021J,因此每年通過光合作用貯存在植物的枝、莖、葉中的太陽能,相當於全世界每年耗能量的10倍。生物能是第四大能源,生物質遍布世界各地,其蘊藏量極大。世界上生物質資源數(shù)量龐大,形式繁多,其中包括薪柴,農(nóng)林作物,尤其是為了生產(chǎn)能源而種植的能源作物,農(nóng)業(yè)和林業(yè)殘剩物,食品加工和林農(nóng)業(yè)品加工的下腳料,城市固體廢棄物,生活污水和水生植物等等。