一、可怕的能源危机
煤、石油、天然气是当今世界经济的三大能源支柱，能源危机的出现是以石油危机作为开端的，“能源”的概念也正是在前两次能源危机之后才被广泛地提及。
第一次石油危机（1973~1974年）
1973年10月16日，震撼世界的石油危机爆发。
1973年1O月6日爆发战争当天，叙利亚首先切断了一条输油管，黎巴嫩也关闭了输送石油的南部重要港口西顿。10月7日，伊拉克宣布将伊拉克石油公司所属巴士拉石油公司中美国埃克森和莫比尔两家联合拥有的股份收归国有。
接着，阿拉伯各产油国在短短几天内连续采取了三个重要步骤：
10月16日，科威特、伊拉克、沙特阿拉伯、卡塔尔、阿拉伯联合酋长国和伊朗决定，将海湾地区的原油市场价格提高17%。
1O月17日，阿尔及利亚等1O国参加的阿拉伯石油输出国组织部长级会议宣布，立即减少石油产量，决定以9月份各成员国的产量为基础，每月递减5%。
10月18日，阿拉伯联合酋长国中的阿布扎比酋长国决定完全停止向美国输出石油。接着利比亚、卡塔尔、沙特阿拉伯、阿尔及利亚、科威特、巴林等阿拉伯主要石油生产国也都先后宣布中断向美国出口石油。
阿拉伯国家的石油斗争，突破了美国石油垄断资本对国际石油产销的控制，沉重打击了美国在世界石油领域的霸权地位。
1973年被称为是美国历史上最“黑暗”的一年——灯火通明的摩天大楼到了夜晚一片漆黑，联合国大厦周围和白宫顶上的电灯也限时关掉，许多居民不得不靠拾树枝生火取暖。美国无法提供急需的石油以抢回世界油价控制权，被打得措手不及，以致尼克松不得不承认美国“正在走向第二次世界大战结束以来最严重的能源不足的时期”。他下令降低了他座机的飞行速度，并取消周末旅行的护航飞机。美国人建立在资源无比富饶之上的信心在这次石油危机中被严重摧毁。
石油价格的上涨触发了第二次世界大战之后最严重的全球经济危机。
第二次石油危机（1979~1980年）
1978年底，伊朗爆发革命后伊朗和伊拉克开战，石油日产量锐减，引发第二次石油危机。危机中石油产量从每天580万桶骤降到100万桶以下，全球市场上每天都有560万桶的缺口。油价在1979年开始暴涨，从每桶13美元猛增至1980年的35美元。这种状态持续了半年多，此次危机成为20世纪70年代末西方经济全面衰退的一个主要诱因。危机导致西方主要工业国经济出现衰退，据估计，美国GDP下降了3%左右。西方主要原油消费国纷纷抢购石油进行储备。
第三次石油危机（1990年）
1990年爆发的海湾战争，直接导致了世界经济的第三次危机。来自伊拉克的原油供应中断，油价在三个月内由每桶14美元，急升至42美元。美国经济在1990年第三季度加速陷入衰退，拖累全球GDP增长率在1991年降到2%以下。随后，国际能源机构启动了紧急计划，每天将250万桶的储备原油投放市场，油价一天之内暴跌10多美元，欧佩克（石油输出国组织）也迅速增产。因此，这次高油价持续时间并不长，与前两次危机相比，对世界经济的影响要小得多。
真正的能源危机离我们多远？
这几次石油危机给全球经济造成严重冲击。历史上的几次石油价格大幅攀升都是因为欧佩克供给骤减，促使市场陷入供需失调的危机中。
2004年以来，国际油价不断创出新高，一些市场人士认为，第四次石油危机可能来临。石油价格一直是世界经济关注的热点。
目前看来，金融危机又正牵动油价下滑，石油的供需影响着世界经济。
石油危机也让我们认识到能源对人类的重要性。如果之前的能源危机是由于人为的原因造成的话，那么，随着人类经济的进一步发展，人们对能源的依赖越来越强，我们可以想象一下，如果世界上没有了电，没有了石油，我们的生活该如何继续下去？
地球上的能源越来越少。按照我们现在开采能源的速度，地球上存在的煤炭只能供我们开采200年左右，而石油和天然气只能供人们使用50年左右，包括各种能源在内的能源短缺引起的能源危机离我们已经不远。
为了应付能源危机，世界各国都在极力开发新能源，尤其是可再生能源，以保证人类的能源需要。
二、当今世界经济的三大能源支柱
煤
煤炭是埋在地壳中亿万年以上的树木和植物，由于地壳变动的原因，经受一定的压力和温度作用而形成的含碳量很高的可燃物质，又称作原煤。由于各种煤的形成年代不同，碳化程度深浅不同，可将其分类为无烟煤、烟煤、褐煤、泥煤等几种类型。烟煤又可以分为贫煤、瘦煤、焦煤、肥煤、漆煤、弱黏煤、不黏煤、长焰煤等。
煤炭既是重要的燃料，也是珍贵的化工原料。20世纪以来，煤炭主要用于电力生产和在钢铁工业中炼焦，在某些国家蒸汽机车用煤比例也很大。另外，由煤转化的液体和气体合成燃料，对补充石油和天然气的使用也具有重要的意义。
石油
石油是一种用途广泛的宝贵矿藏，是天然的能源物资。但是石油是如何形成的，这个问题科学家一直在争议。目前大部分的科学家都认同的一个理论是：石油是由沉积岩中的有机物质变成的。因为在已经发现的油田中，99%以上都是分布在沉积岩区。另外，人们还发现了现代的海底、湖底的近代沉积物中的有机物，正在向石油慢慢地变化。
同煤相比石油有很多优点：它释放的热量比煤大得多，每千克石油燃烧释放的热量约是煤的两三倍，且石油使用方便，它易燃又不留灰烬，是理想的燃料。
目前世界有七大储油区。第一大储油区是中东地区，第二是拉丁美洲地区，第三是前苏联，第四是非洲，第五是北美洲，第六是西欧，第七是东南亚。这七大油区占世界石油总量的95%。
天然气
天然气是地下岩层中以碳氢化合物为主要成分的气体混合物的总称。天然气是一种重要的能源，燃烧时有很高的发热值，对环境的污染也较小，而且还是一种重要的化工原料。天然气的生成过程同石油类似，但比石油更容易生成。天然气主要由甲烷、乙烷、丙烷和丁烷等烃类组成，其中甲烷占80%~90%。
最近十年液化天然气技术有了很大的发展，液化后的天然气体积仅为原来体积的1/600。因此可以用冷藏油轮运输，运到使用地后再予以气化。另外，天然气液化后，可为汽车提供方便的污染小的天然气燃料。
三大能源支柱的现状与未来
到目前为止，石油、天然气和煤炭等化石能源系统仍然是世界经济的三大能源支柱。毫无疑问，这些化石能源在社会进步、物质财富生产方面已为人类做出了不可磨灭的贡献；然而，实践证明，这些能源资源同时存在着一些难以克服的缺陷，并且日益威胁着人类社会的安全和发展。
首先是资源的有限性。专家们的研究和分析，几乎得出一致的结论：这些不可再生能源资源的耗尽只是时间问题，是不可避免的。其次是对环境的危害性。化石能源特别是煤炭被称为肮脏的能源，从开采、运输到最终的使用都会带来严重的污染。大量研究证明，80%以上的大气污染和95%的温室气体都是由于燃烧化石燃料引起的，同时还会对水体和土壤带来一系列污染。这些污染及其对人体健康的影响是极其严重的，不可小视。
人类对化石能源的依赖性越强，人类面临的能源危机就越大，当能源危机发生的时候，人类将会怎样？人类又将如何重新寻求新的、可持续使用而又不危害环境的能源？
三、太阳能
美丽而神奇的太阳
一个圆加上一周的光芒，很漂亮，很温暖，人类对太阳的认知从这里开始，然而太阳本身远远不止这么简单。太阳的直径约为139.2万千米，是地球的109倍，如果把太阳比作一个篮球，那么地球仅好比一粒米。
太阳的质量近2000亿亿亿（1023）吨，是地球的33万倍，它集中了太阳系99.865%的质量，是个绝对至高无上的“国王”，无数的簇拥者在其左右。
太阳的能量来源于太阳内部连续不断的核聚变反应中产生的能量，而太阳的这种聚变反应足以维持100亿年，因此我们称太阳正处于中年期。目前我们也：不用担心太阳会像停了电的灯一样熄掉，所以自古以来太阳都是人类赞美的对象，神的象征。
据估计，每秒钟从太阳表面辐射出的能量约3.8×1023kJ（千焦耳），平时家用1度电=3.6×103kJ，可以估计这1秒钟太阳辐射能量的巨大。太阳的能量是以电磁波的形式辐射出来，电磁波的波长涵盖从小于0.1nm（纳米）的宇宙射线到波长为几十千米的无限电波。但并不是太阳所有的辐射能量都到达地球，能够进入大气层到达地球的太阳能量是我们最关心的。资料显示，太阳每分钟射向地球的能量相当于人类一年所耗用的能量，相当于500多万吨煤燃烧时放出的热量。然而就算是进入大气层的太阳能也不能全部被我们所捕获，其中只有千分之一二的太阳能被植物吸收，并转变成化学能储存起来，而其余绝大部分都转换成热，散发到地球或宇宙空间去了。是不是觉得很可惜呢？是呀，在能源紧缺的今天，我们希望通过先进的科学技术把不断散失掉的太阳能收集起来为我们所用！
收集太阳光的热能
把进入地球空间的太阳辐射热能收集起来是太阳能利用最直接的方式。热能可以用于加热，还可以转化成机械能、并驱动发电机发电，因为我们知道电能是最方便输送和用途最广的二次能源。那么如何收集太阳光的热能呢？
能够完成把太阳光的热能收集起来的装置叫太阳能集热器。集热器主要通过热吸收材料或物理聚光等原理来收集热能。
太阳光由不同波长的光组成，不同物质和不同颜色对不同波长的光的吸收和反射能力是不一样的。总的来说，深颜色吸收阳光的能力最强，因此冬季棉衣一般用深色布。浅色反射阳光的能力最强，因而夏季的衬衫多是淡色或白色的。因此利用深色可以聚热。当然有一些特殊的材料，它自身的特点就是可以尽可能多地吸收太阳辐射，这也：是我们要重点利用的。
另一方面，把太阳光聚集集中照射在吸热体较小的面积上，增大单位面积的辐射强度，从而使集热器获得更高的温度。我们都知道，纸在阳光照射下，不管阳光多么强，哪怕是在炎热的夏天，也不会被阳光点燃。但是，若利用聚光器如透镜，把阳光聚集在纸上，就能将纸点燃。
集热器一般可分为平板集热器、聚光集热器和平面反射镜等几种类型。由于用途不同，集热器及其匹配的系统类型有很多，比如用于炊事的太阳灶、用于产生热水的太阳能热水器、用于干燥物品的太阳能干燥器、用于熔炼金属的太阳能熔炉，以及太阳房、太阳能热电站、太阳能海水淡化器等等，但集热器都是各种利用太阳能装置的关键部分。
平板集热器一般用于太阳能热水器、房屋的采暖（暖气）等。聚光集热器可使阳光聚焦获得高温，焦点可以是点状或线状，用于太阳能电站和太阳炉等。平面反射镜用于塔式太阳能电站，有跟踪设备，一般和抛物面镜联合使用。平面镜把阳光集中反射在抛物面镜上，抛物面镜使其聚焦。
四、生物质能
地球上的生物
广阔的自然界，山川秀丽，花木丛生，物种千千万万，而它们不外乎有两大类，一类是有生命的，一类是没有生命的。树、草、蘑菇、乌、鱼、蝴蝶和人都是有生命的，太阳、空气、山石、河水等都是没有生命的。自然界中凡是有生命的物体都是生物，这就是说，小到不能用眼睛看到的细菌和病毒，大到参天大树，上至空中的飞鸟，下至水中的游鱼统统都是生物。生物可以分为植物、动物和人类，其实很多时候我们也把人类归为动物。
人类是生物界的一员，人类的生存离不开生物界。一方面人类生存需要吸入氧气，而氧气是植物光合作用的主要产物，反过来，植物光合作用的原料二氧化碳又是人类呼出的废气。另一方面，人类的生存需要进食，而我们主要的食物都是生物界的植物和动物，蔬菜是植物，鸡、鸭、鱼、鹅、猪、羊等都是动物，而我们消化食物的排泄物又是植物生长的肥料，里面含有植物所需的矿物质。当然，动物的呼吸和进食也有同人类类似的作用。正因为自然界中这些息息相关的关系，才使得自然界中的生命生生不息。
当然，我们所提及的这种循环关系只是最基本的，为了详细研究这些相互关系，人类已经提出了很多成熟的理论，如自然界的碳、氧循环关系，自然界的食物链等，这些理论阐述了生物体之间更具体的依存关系。例如：蝗虫吃麦子，青蛙吃蝗虫，蛇吃青蛙，老鹰吃蛇的食物链。虽然我们不详细阐述这些理论，但可以看出来，植物是公认的食物链的生产者。说到这里，我们要回到能源的主题了，从能量的角度，上面所有的循环关系都是能量在各种生物体中转变的过程，每一级食物都是下一个生物维持生命的能量来源。如果说食物链的生产者是植物的话，那么植物的生存生长直接影响到自然界生物的生存。而植物通过光合作用维持生命，而光合作用又离不开光。这样的关系让我们想到了第1篇里面提到的“地球能源主要是太阳”一说，从这点来：看是符合的。下面我们来看看，从能量的角度，太阳能是怎样通过光合作用储存于植物中并通过食物链在各种生物中转化的呢？
能量加工厂——光合作用
植物的光合作用是一个很复杂的过程，它的原理过程也是经历了漫长的时期才明朗化。直到18世纪中期，人们都一直以为植物体内的全部营养物质，都是从土壤中获得的，并不认为植物体能够从空气中得到什么。1771年，英国科学家普利斯特利发现，将点燃的蜡烛与绿色植物一起放在一个密闭的玻璃罩内，蜡烛不容易熄灭；将小鼠与绿色植物一起放在玻璃罩内，小鼠也不容易窒息而死。因此，他指出植物可以更新空气。但是，他并不知道植物更新了空气中的哪种成分，也没有发现光在这个过程中所起的关键作用。后来，经过许多科学家的实验，才逐渐发现光合作用的场所、条件、原料和产物。
总的来说，植物光合作用是植物中的叶绿素在太阳光的照射下把经过气孔进入叶子内部的二氧化碳和由根部吸收的水转变成为葡萄糖等有机物，同时释放出氧气的过程。该过程包含一系列的化学反应，而光是化学反应的必要条件。从能量的角度，化学反应实现了将太阳能转变成化学能，并把转化后的化学能储存在生成的有机物中。
