另外，进入21世纪以来随着全球经济的日益发展，人们对未来生活的环境更加关注，环境问题成了困扰人们的另一个重大问题。而常规能源中除水能外，其余的能源在利用时都会或多或少地造成污染，对周围环境造成了很大的破坏，因此，寻找对环境无污染或者污染很少的新能源也成了世纪之交这特殊时期中科学家们的重要任务之一。
随着科学技术的发展，人类社会正在跨入高科技时代。代表这一时代科技发展水平的高科技，将作为强大的生产力，直接影响着人类的生产和生活方式，并推动社会走向未来的新世纪。能源作为所有高新技术产业的能量源泉，其发展水平绝不能落后于依赖它的高新技术，所以在21世纪技术突飞猛进的同时，能源的发展也必须跟上时代的步伐。
现代高科技的发展序列是，以信息技术为先导，以新材料技术为基础，以新能源技术为支柱，沿微尺度领域向生物技术开拓，沿宏尺度领域向海洋和空间技术扩展。由此可见，新能源技术在现代高科技中占有多么重要的地位。
为了推动高科技的发展，解决能源供应所面临的问题，人们投入了很多的人力和物力，积极寻求新能源。随着高新技术领域中的新材料技术、信息技术、海洋技术和空间技术等的发展，一批新能源如太阳能、核聚变能、氢能、海洋能、风能和生物质能等方面的研究已经取得重大突破，并展示出令人鼓舞的发展前景。例如，超导材料和超导技术的进一步发展将为核聚变装置提供强大的磁场，并使人们早日掌握渴望已久的核聚变技术；利用超导技术还可研制出实用的超大型蓄电池，将会极大地促进太阳能、海洋能、风能等新能源的发展。
可以预料，新能源的应用与发展，不仅会推动社会生产力的发展，而且将使人类从有限的一次性能源的使用，转向多样化的、再生的、取之不尽的洁净能源的使用。这样，在未来世纪中，人们可以不再为能源的枯竭、环境的污染和生态的破坏而担忧。
为广使读者朋友们对新能源有一个具体的了解，在接下来的部分中我们将详细介绍21世纪会得到广泛应用的新能源，其中包括最干净的能源——太阳能；最神奇的能源——核聚变能和磁流体发电；最理想的能源——氢能以及超导技术在能源发展中的地位等等。
21世纪的主要能源——太阳能
太阳是一个炽热的气体球，蕴藏着无比巨大的能量。地球上除了地热能和核能以外，所有能源都来源于太阳能，因此可以说太阳能是人类的“能源之母”。没有太阳能，就不会有人类的一切。
自古以来，人们就注意利用太阳能。早在几千年前，我们的祖先就曾用“阳燧”这种简单的器具向太阳“取火”，开辟了人类利用太阳能的新时代。
据说古希腊著名物理学家阿基米德曾用巨大的镜子聚集太阳光，一举烧毁了敌人的帆船队。然而，人们对太阳能的深刻认识和开发利用，直到最近的二三十年内才真正开始。
1945年，美国贝尔电话实验室制造出了世界上第一块实用的硅太阳能电池，开创了现代人类利用太阳能的新纪元。
人们利用太阳能的方法主要有三种，一种是使太阳能直接转换成电能，即光电转换。太阳能电池就属于这种转换方式；第二种是使太阳能直接转变成热能，即光热转换，如太阳能热水器等；第三种是使太阳能直接转变成化学能，即光化学转换，如太阳能发动机等。
实际上，人类有意识地利用太阳能，首先是从取暖、加热、干燥和采光等太阳能的热利用开始的。近十多年来，太阳能的光热利用发展很快，已经制成了式样繁多的各类太阳能集热器，将太阳光的热能用于取暖、制冷、通风、烘干、冶炼、洗浴、灌溉、养鱼、发电等许多方面，节省了大量的其他能源，并为能源短缺地区提供和解决了所需要的能源。要将太阳光直接转换成电能，就需要采用能量转换装置，太阳能电池实际上就是一种光电能量转换器。
有了太阳能电池，就为太阳能的利用开辟了广阔的途径，人造卫星和宇宙飞船探测宇宙空间时用上了重量轻、使用寿命长和耐冲击振动的太阳能电池。卫星和飞船的巨大铁翅膀上就密密麻麻排满了太阳能电池，组成了太阳能电池板。此外，太阳能飞机、太阳能汽车、太阳能汽艇等，都是由于装上了太阳能电池板才能飞翔和行驶；还有如太阳能电话、太阳能彩色电视机、太阳能电视差转机等，都是使用太阳能电池而工作的。
目前，世界各国都在大力研究新型太阳能电池，提高光电转换率，使太阳能的开发利用进一步深化。太阳能的开发方兴未艾，研制出的太阳能新产品层出不穷。例如，英国研制成功一种太阳能冰箱有九块吸热板，晴天时它可以向冰箱的蓄电池充电，一天的充电量足够冰箱使用五天。瑞士发明了一种太阳能热水瓶，仅重400克，通过装在瓶底部的像镜子似的折叠铝叶板吸收太阳能，用来烧开水。有阳光时，烧一瓶水仅需要半小时左右。
对太阳能这种新能源的开发利用，当前还仅处于初始阶段。随着科学技术的发展和人们对能源日益增长的需求，太阳能的开发利用必将出现一个蓬勃发展的新局面。
我国幅员辽阔，有着得天独厚的太阳能资源，全国大部分省市地区的年日照时间平均可达2000小时以上。太阳每年投射到我国广大国土上的能量，约有一亿亿千瓦时，差不多相当于20000亿吨标准煤所具有的能量。
我国很早就对太阳能进行了开发利用，并取得了显著的成果。例如，我国研制的单晶硅太阳能电池，于1971年成功地应用在我国发射的第二颗人造卫星上。1985年10月，我国第一座太阳能电站在甘肃省榆中县建成，电站装有多晶硅电池板，能将吸收的太阳光能转换为电能，并储存在蓄电池内，即使有六、七天不出太阳也能照常供电。
未来时代将是太阳能大显身手的时代，在我国的现代化建设中，太阳能也将发挥越来越重要的作用。
太阳是人类的能源宝库太阳给人类带来了光明和温暖，并给人类以生命、以及维持生命活动的各种物质。可以说，没有太阳便没有人类；没有太阳，也不会有今天物质世界的一切。
太阳一刻不停地向宇宙空间中发送着大量的能量。据计算，仅一秒钟发出的能量就相当于1．3亿亿吨标准煤燃烧时所放出的热量。太阳发送到地球上的能量虽然很多，但只占它向外辐射能量的22亿分之一。由于地球表面大气层的反射和吸收，真正到达地球表面的太阳能，大约相当于目前全世界所有电站发电能力总和的20万倍。地球每天接收的太阳能，相当于全球一年所消耗的总能量的200倍。太阳发光放热的历史已达四十多亿年以上，据科学家们预计，太阳释放巨大能量的时间还将持续几十亿年。因此，太阳可称得上是人类取之不尽、用之不竭的能源宝库。
对人类来说，太阳释放的能量还包括地球上的各种能源，例如煤炭、石油以及风能、海洋能、地热能等，它们都是由太阳能转化而成的。另外，与其他能源相比，太阳能具有独特的优点：（1）它没有一般煤炭、石油等矿物燃料产生的有害气体和废渣，因而不污染环境，被称作“干净能源”。
（2）到处都可以得到太阳能，使用方便、安全。
（3）成本低廉，可以再生。
现在，人们越来越认识到太阳能的重要价值。特别是在当前世界各国面临能源日益紧缺的情况下，人们已把太阳能作为开发利用的现代主要新能源之一，因此，向太阳这个取之不尽的能源宝库索取能量实现人类历史上的能源变革，已成为今后能源开发的主要趋向。
随着科学技术的不断发展，人们对太阳能的利用也日益广泛和深入。现在，太阳能的利用已扩展到科学研究、航空航天、国防建设和人们日常生活的各个方面。
尽管人们对太阳能的开发利用方式如此丰富多样，然而直到目前为止，所利用的太阳能与太阳照射到地球上的能量相比，仅是沧海一粟，而且使用效率较低，规模也较小，致使大自然赐予的这种宝贵能源大部分损失掉了。
所以，用现代化方法大规模地开发利用太阳能，已成为摆在人们面前的一项重要任务。
太阳能电站通常人们所说的太阳能电站，指的是太阳能热电站。这种发电站先将太阳光转变成热能，然后再通过机械装置将热能转变成电能。
太阳能电站能量转换的过程是：利用集热器（聚光镜）和吸热器（锅炉）把分散的太阳辐射能汇聚成集中的热能，经热换器和汽轮发电机把热能变成机械能，再变成电能。它与一般火力发电厂的区别在于，其动力来源不是煤或燃油，而是太阳的辐射能。一般来说，太阳能电站多数采用在地面上设置许多聚光镜，以不同角度和方向把太阳光收集起来，集中反射到一个高塔顶部的专用锅炉上，使锅炉里的水受热变为高压蒸汽，用来驱动汽轮机，再由汽轮机带动发电机发电。
另外，太阳能电站的独特之处还在于电站内设有蓄热器。当用高压蒸汽推动汽轮机转动的同时，通过管道将一部分热能储存在蓄热器中。如果在阴天、雨天或晚上没太阳时，就由蓄热器供应热能，以保证电站连续发电。世界上第一座太阳能热电站，是建在法国的奥德约太阳能热电站，这座电站当时的发电能力仅为64千瓦，但它却为以后太阳能热电站的建立和发展打下了基础。
1982年，美国建成了一座大型塔式太阳能热电站，这座电站用了1818个聚光镜，塔高80米，发电能力为10000千瓦。它利用太阳能把油加热，再用高温油将水变成蒸汽，利用蒸汽来推动汽轮发电机发电。
太阳能热电站不足之处在于：一是需要占用很大地方来设置反光镜；二是它的发电能力受天气和太阳出没的影响较大。虽然热电站一般都安装有蓄热器，但不能从根本上消除影响。因此，人们设想把太阳能热电站搬到宇宙空间去，从而能使热电站连续不断地发电，满足人们对能源日益增长的需要。
太阳能热管热管通常又叫真空集热管，它在结构上与我们平常所用的热水瓶相似，但热水瓶只能用来保温，而太阳能热管却能巧妙地吸收太阳的热能，即使阳光很微弱，它也能达到较高的温度，比一般太阳能集热器的本领强多了。
热管之所以有这么大的本领，主要是因为它的结构较特殊，能充分地吸热和保温。热管有一个透明的玻璃管壳，里面密封着能装液体或气体的吸热管，两管之间抽成真空。这样，在吸热管周围形成了性能良好的真空绝热层，这和热水瓶胆的内外层之间保持真空的原理是一样的，都是为了防止热量散失出去。吸热管的材料可以是金属，也可以是玻璃，在它的外表面涂有选择性的吸热涂层。当阳光照在热管上，吸热管的涂层就能大量吸收光能，并将光能转变成热能，从而使吸热管内装的液体或气体的温度升高。
热管的特殊结构使它一方面通过吸热管外壁上的涂层尽可能吸收更多的阳光，并及时转变成热能；另一方面，在能量吸收和转换中最大限度地减少热量损失。也就是说，它用抽真空等办法堵死了热量散失的一切渠道。因此，在阳光很微弱的情况下，热管也能将阳光巧妙地集聚和保存起来，从而达到较高温度。
太阳能热管不仅集热性能好，而且拆装方便，使用寿命长，因而获得了人们的好评。它可以单个使用，如用在太阳能灶上，代替平板式集热器；也可根据需要，用串联或并联的方式将几十支热管装在一起使用。
热管在一天之内可以提供大量的工业用热水，又能一年四季不断地为它的主人供应所需要的热能。此外，热管还广泛用于海水淡化、采暖、空调、制冷、烹调和太阳能发电等许多方面，是一种深受人们欢迎的太阳能器具。
太阳池发电水平如镜的水池也能用来发电，这可能是许多人没有想到的。因此，利用水池收集太阳能发电，可以说是迄今为止将太阳辐射能转换为电能的最美妙的构想之一。
太阳池就是利用水池中的水吸收阳光，从而将太阳能收集和贮存起来。
这种太阳能集热方法，与太阳能热水器的原理相似，但是，用太阳能热水器贮存大量的热能，需要另设蓄热槽，而太阳池的优越之处在于，水池本身就可充当贮存热能的蓄热槽。
一般的水池，当阳光照射时，池水就会发热，并引起水的对流，即热水上升，冷水下沉。当温度较高的水不断从底部上升到池面时，通过蒸发和反射将热能释放到空气中。这样，池中的水大体上保持着一定的温度，但无论天气多么热，经过的时间如何长，水温总达不到气温以上。为了提高池中的水温，人们想了许多办法，其中最引人注目的就是利用盐水蓄热。
这种提高水温的办法，是受到一种自然现象的启发而产生的。早在1902年，科学家们考察罗马尼亚一个浅水湖时发现，越是靠近湖底，水温就越高，即使在夏末时，水温有时可高达70℃。这种现象是如何产生的呢？
原来，湖底水温之所以高，是因为水中含有盐分，而且越是靠近湖底的水，其所含盐分的浓度就越大。
通常，湖底处的热水会因密度变小而升到水面，从而形成对流。但是当水中的盐分浓度很高时，水的密度就会随之增大，这样热水就难以升到水面，从而打乱了水热升冷降的循环过程。由于湖水无法形成对流，热量便在湖底处蓄积起来，而湖面上较轻的一层水，就像锅盖一样将池底的热能严严实实地封住。结果，湖底的水温就会越来越高。
目前，世界上许多国家对太阳池发电很感兴趣，认为它提供了开发利用太阳能的新途径，而且这种发电方式比其他利用太阳能的方法优越。同太阳热发电、太阳光发电等应用太阳能的技术相比，太阳池发电的最突出优点是构造简单，生产成本低；它几乎不需要价格昂贵的不锈钢、玻璃和塑料一类的材料，只要一处浅水池和发电设备即可；另外它能将大量的热贮存起来，可以常年不断地利用阳光发电，即使在夜晚和冬季也照常可以利用。因此，有人说太阳池发电是所有太阳能应用中最为廉价和便于推广的一种技术。
美国对这项利用太阳能的新技术十分重视，一个由政府资助的科学家组织对全国进行了调查，以确定太阳池发电计划和建造发电站的地方。至今美国已修建了10个太阳池，以便进行研究试验。
在澳大利亚，已建成了一个面积为3000平方米的太阳池，并将用它发电，以便为偏僻地区供电，并进行海水淡化和温室供暖等。日本农林水产省土木试验场已建有四个8米见方，深2．5～3米的太阳池，用来为温室栽培和水产养殖提供热能。
