23世纪的人类能源文明猜想

2012年4月19日/董秀成

    人类社会进入23世纪，能源生态发生根本性变化，能源开始具有高度文明的特征，清洁化、高效化和循环化成为最基本特征。

    首先是太阳能成为主体能源。太阳能开始在全世界本大规模、广泛地利用，人类生产和生活活动开始依靠太阳能，无论是发电、取暖、交通、运输还是日常照明等领域都全方位地依靠太阳光。人类发明了将太阳能转换为电能的技术，一是将太阳辐射能转换成热能，然后大规模地进行太阳热发电，二是通过光电器件将太阳光直接转换成电能，也就是太阳光发电。

    太阳能能量庞大，但太阳能辐射到地球表面是十分分散的，收集这些分散的能量是依靠太阳能的关键。在23世纪，人类科学技术高度发达，科学家完全掌握了能将太阳光发射并集中在一起进而转化成热能的技术系统。这就是太阳热发电技术，但从能量转化来看，属于太阳能间接转化电能的技术。

    除了间接转化技术外，23世纪人类还掌握了太阳能直接转化电能的技术。从原理上看，就是依靠带有能量的太阳辐射光子，通过照射半导体材料而直接转化成电能。这种转化技术，可以大大减少能量转化的损失。光子本身带有一定能量，直接利用光子，这是23世纪人类社会利用太阳能的重大进步。

    其次，是人类社会大规模利用风能。风能是绿色能源，风力发电经过人类长期探索和技术创新，在23世纪实现了革命性的成就，在利用效率和利用成本等诸多方面都实现的重大进步。在风能利用方面，人类社会开始大规模利用风能发动机和风能发电机。风能发动机是一种把风能变成机械能的能量转化装置，这是23世纪人类在机械动力普遍利用的一种方式。另外，人类主要利用风能发电，通过技术创新，依靠建设大型风塔、台风飓风发电装置和高空强对流捕捉机等技术来大规模发电。

    再次，那就是核能利用。在23世纪，传统原子核裂变核电站逐渐绝迹，人类社会普遍采用核聚变控制技术来发电。由于氘、氚等聚变反应中产生的氦，没有放射性，人类社会终于走出传统核能技术放射性污染的恐惧。在地球上，水中的氘足以满足人类对核能发电的需要。聚变能源开发，可以基本解决人类能源需要。