§§§第1节煤碳开发新技术
从18世纪开始到20世纪60年代，煤炭一直是能源舞台上的主角。可是到了20世纪60年代以后，中东石油增产，使得煤炭在能源舞台上只能当配角了。20世纪60年代以后，虽然出现了一段石油黄金时代，可是世界能源需求迅速增加，不久，出现了石油危机。这也是为什么近年来，中东地区总是战火纷飞的原因。各种势力都想霸占中东，攫取那里的石油。这给煤炭一个绝好的机会，使它重整旗鼓，又登上能源舞台的宝座，大放异彩。
城市居民天天使用煤气烧菜煮饭，只知道煤气是从煤气厂通过管道输送到千家万户，但并不知道煤气是怎么产生的。过去人们使用煤炭，把它当燃料使用，也就是把煤炭从煤矿中采掘出来，用火车、汽车送往发电厂、炼钢厂等，靠直接接触空气燃烧而产生热能。现在，在煤气厂，煤炭是通过干馏法，就是把煤与空气隔绝后，加热使煤分解成焦炭、焦油和煤气。这是煤气化的一种方法。焦炭可以送到炼钢厂去炼钢，也可以使它与水蒸气反应，制成水煤气。
我们使用的煤气必须用高质量的煤才能得到。由于低质煤里面有硫等杂质，靠它们制取的煤气里面也会含有硫等杂质，这在使用时很危险，又造成严重的污染。为了充分利用煤炭资源，对这种低质煤怎么办呢？科学家想出一种办法：把低质煤放入一池熔融的铁水中，让它们进行化学反应，使硫等杂质自动“跑”出来，变成渣子浮在铁水上面，这样存下来的煤就成了优质煤。
煤炭气化的更先进方法，是在地下煤层挖通巷道，从巷道的一边送入水蒸气和氧的混合气，在煤层点火，煤在地下就变成一种可以燃烧的气体，从巷道的另一边收集起来，供用户使用。
把煤的气化技术和发电厂有效地统一起来，建造一座煤气化联合循环发电厂。到了夜间，用电量骤然减少了下来，发电设备停止运行时，就利用气化设备继续生产合成气，并转化成有价值的化工副产品。
1803年，在欧洲出现了世界上最早的蒸汽机火车，这种火车一直到现在有些国家还在使用。它用煤做燃料，把水烧成水蒸气，推动车轮转动，使火车在铁轨上行驶。新一代的火车是内燃机火车，固体的煤块不能使用，这又给人们提出了一个“怎么办”的问题。日常生活经验给科学家开了窍。烧一壶开水，水开后溢出的水溅落到煤饼上，炉火不仅没有熄火，反而蹿得更高；家庭主妇为了让煤饼烧得更旺，往往把水洒在煤饼上。煤炭的液化技术产生了。
像磨面粉一样，把煤块碾成非常细的粉末，然后加30％左右的水，用机器把它们搅拌均匀，再加些化学表面活性剂，这好像胶水一样，能使煤和水之间的“粘力”增加，使它们完全粘合在一起。这样制成的水煤浆可以通过管道远距离输送。目前，水煤浆在船用柴油机上的燃烧试验已经取得初步成果。据科学家展望，21世纪，水煤浆可以用在内燃机上。
还有一种煤炭液化方法。石油经过提炼后剩下的暗褐色浓稠液体叫重油。把细煤粉与重油混合，加入催化剂，然后送到高压反应管中，加上高压、高温，像变魔术那样，煤炭变成石油了。这种方法工艺复杂，成本非常昂贵。
尽管如此，有了它，人们就更有信心对能源前景抱乐观的态度。
§§§第2节核聚变能的继续开发
一说起核聚变，大家会认为那似乎是遥远的未来才能用上的资源。实际上，太阳和其他恒星上时时刻刻都在进行着核聚变反应，太阳能本质上就是太阳的核聚变能中被太阳光送到地球上的那一部分。煤炭、石油、天然气等化石能源本质上是古生物以特殊形式储存起来的太阳能（也就是核聚变能）。
水力发电之所以能利用源源不绝地从高处向低处流的水能，归根结底是太阳能把低处的水蒸发，以雨、雪的形式落在高处造成的。风力、波浪、海洋热能等等也都是太阳能的转化形式。所以，除了核聚变能是铀等裂变物质固有的、地热能是地球固有的、潮汐能主要是由太阳和月球的引力造成的以外，其他的能源几乎都来自太阳的核聚变能。
自从1952年美国试验成功第一颗氢弹（我国第一颗氢弹于1967年试验成功）以来，人类开始直接利用聚变能。氢弹爆炸是氘和氚的热核聚变反应，它的巨大能量在一瞬间释放出来，不可控制，只能当作炸弹作破坏之用而无法和平利用。要想使聚变能持续受控地释放出来并转换成电能或其他形式的能量，可就不容易了。人们努力了40年之久，至今受控核聚变仍未实现，仍然是可望而不可即。
可是，科学家们并没有认输，他们仍在继续努力。因为他们知道，只有受控核聚变才是人类取之不尽、用之不竭的既安全又清洁的能源，只有受控核聚变才能让人类一劳永逸地彻底摆脱能源危机的困扰。
受控核聚变消耗的是氘和氚。其中氘是天然存在的，每升海水中含有0.03克氘，地球的海洋里共含45万亿吨氘，所以氘是取之不尽、用之不竭的。氚可以用储量丰富的锂在反应堆中生成。氘和氚将作为第一代聚变反应堆燃料。氘—氘将作为第二代聚变反应堆燃料，它不用较麻烦的氚，只用氘就行了，但它的点火条件比氘—氚燃料还要高些。将来的受控核聚变反应堆会比现在的核裂变反应堆安全得多，因为核聚变反应堆不会产生大量强放射性物质，而且核聚变燃料用量极少，每秒钟只需投入1克；停止投入燃料，核聚变反应堆就能迅速关闭，不致发生重大事故。
核聚变反应堆的真正问题不在于关闭，而在于它太难启动了。要实现受控核聚变反应，必要的条件是：要把氘和氚加热到几亿度的超高温等离子体状态，这种离子体粒子密度要达到每立方厘米100万亿个，要使能量约束时间达到1秒钟以上。这也就是核聚变反应点火条件，此后只需补充燃料（每秒钟补充约1克），核聚变反应就能继续下去。
无论什么样的容器都经受不起这样的超高温，所以，受控核聚变的关键技术在于用磁场把高温等离子体箍缩在真空容器中平缓地进行核聚变反应。
但是高温等离子体就像一匹烈马，很难约束得住，被箍缩的高温等离子体很难保持稳定，它应是均匀的柱状，但它细的地方会变得很细，像香肠一样，最后会从这里断开，有时会变得弯曲，像香蕉一样，最终触及器壁。人们研究得较多的是一种叫做托卡马克的环形核聚变反应堆装置，但它至今不能连续运转。所以，托卡马克有无前途，人们还在争论。
另一种方法是惯性约束，即用强功率驱动器（激光、电子或离子束）把燃料微粒高度压缩加热，实现一系列微型核爆炸，然后把产生的能量取出来。
惯性约束不需要外磁场。系统比较简单，但这种方法还有一系列技术难题有待解决。
总之，未来的受控核聚变反应堆将是包括了复杂的供电系统、大型超真空系统、加料系统、大容量制冷系统、氚处理系统、遥控操作系统等系统的极复杂的高技术装置。再进一步，将是聚变—裂变混合反应堆。它的中心是聚变反应堆芯，其周围是天然铀组成的包层，包层可以被转换成裂变材料，起到燃料增殖作用，与裂变反应堆相匹配，大大提高铀资源的利用率。当然，它的结构必定复杂得多，实现起来在技术和工程上难度非常大。
最近，有些科学家声称实现了室温核聚变，但没有得到广泛承认。如果真能实现室温核聚变，当然是一件莫大的好事，不过，不少科学家怀疑它究竟能否真正实现。
受控核聚变是人类面临的头号技术难题，美国、俄罗斯、日本和西欧各国准备加强国际合作，联合攻关，力争在本世纪初期，通过共同努力，建成世界第一个能持续运转的受控核聚变反应堆，把“人造太阳”的梦想最终变成现实！
§§§第3节发电新技术
火力发电、水力发电已无人不知，风力发电和潮汐发电也已有所了解。
近年来，科学家另辟蹊径研究和开发新型发电方法，知情者却寥寥无几。
让我们悄悄来到一个已建成的水坝上去挖个洞，让部分水流出来。
——那会酿成水灾，是伤天害理的事情，我们不能做。
不是的！那是利用没有充分利用的余水来发电。这是开发水力发电的一个新招，但目前还用得不多，鲜为人知。
在日本静冈县，位于天龙川中游的秋叶水坝高89米，已有两个功率为3.5万千瓦的水电站。为进一步开发电力，人们在水坝高67米的地方，挖了一个直径6.5米、长21米的洞。水洞从1988年12月开始挖掘，仅20天就顺利贯通。从这个洞泻下的水，最大流量每秒钟达到116立方米，水流驱动设在20米高处的发电机水轮，从而建成功率为4.7万千瓦的第一个余水发电站。当然，并不是所有的水坝都能这么挖洞，必须经过周密的计算。
再让我们悄悄爬到城市的下水道去——去做贼吗？
也不是的，而是去利用污水。日本科学家发明了一种使污水沉积物固体化的方法。据称，这种固体沉积物每千克具有1750万焦耳的发热量，相当于低质煤的发热量。利用它发电，既可节约能源，又可保护环境，真是一举两得。
科学家预计，如果一座中等城市的污水得到充分利用，就可满足10％住户取暖和制冷的需要。日本打算利用城市地下水道的污水沉淀物作为能源，建造一座世界上独一无二的发电站。
家庭照明、冰箱和电视机使用的电是交流电，而手电筒用的干电池是直流电。所谓交流电是电流大小和方向随时间变化，而直流电的电流方向不随时间变化。
有一些特殊材料，如酞酸钡等，它们在直流电场作用下，会有气体附着材料表面，从而使电流不能正常流通。科学家把这种现象叫极化。奇怪的是，这种材料极化后，再去掉直流电场，极化现象并不消失，相反，十分稳定地保持着，只有在炸药爆炸产生的压力和温度作用下，极化才消失，而在这时，藏在这种材料内部的能量才以电能的形式释放出来。
