浩瀚无垠、运动不息的海水，拥有巨大的可再生能源。我们可以通过各种方法将潮汐、波浪、温差、盐度差转变成电能、机械能或其他形式的能量。世界海洋能的蕴藏量为750多亿千瓦，波浪能占93%，达700多亿千瓦。潮汐能10亿千瓦，温差能20亿千瓦，海浪能10亿千瓦。这么巨大的能源资源是目前世界能源总消耗量的数千倍。如此看来，世界能源的未来将倚重海洋。
§§§第一节能量与新能源
认识能量与能源
物质、能量和信息是构成客观世界的基础。世界是由物质构成的，没有物质，世界便虚无缥缈。运动是物质存在的形式，是物质固有的属性，能量则是物质运动的度量。由于物质存在各种不同的运动形态，因此，能量也就具有不同形式。
宇宙间一切运动着的物体都有能量的存在和转化。人类一切活动都与能量及其使用紧密相关。所谓能量，说的宽泛一点，就是“产生某种效果（变化）的能力”。反过来说，产生某种效果（变化）的过程必然伴随着能量的消耗或转化。物质是某种既定的东西，既不能被创造也不能被消灭，因此，作为物质属性的能量也一样不能创造和消灭。
对于能量的利用，从实质上讲就是利用自然界的某一自发变化的过程来推动另一人为的过程。例如，水力发电就是利用水会自发地从高处流往低处的这一自发过程，使水的势能转化为动能，再推动水轮机转动，水轮机又带动发电机，通过发电机将机械能转换为电能供人类利用。显然，能量利用的优劣，利用效率的高低与具体过程密切相关。而且利用能量的结果必然和能量系统的始末状态相联系。例如，水力发电系统通过消耗一部分水能来获得电能，系统的始末状态（如水位、流量等）都发生了变化。对能量的分类方法没有统一的标准，到目前为止，人类认识的能量有六种形式。
1.机械能
机械能是与物体宏观机械运动或空间状态相关的能量，前者称之为动能，后者称之为势能。它们都是人类最早认识的能量形式。
2.热能
热能是能量的一种基本形式，所有其他形式的能量都可以完全转换为热能，而且绝大多数的一次能源都是首先经过热能形式而被利用的，因此，热能在能量利用中有重要意义。
3.电能
电能是和电子流动与积累有关的一种能量，通常是由电池中的化学能转换而来，或是通过发电机由机械能转换得到；反之，电能也可以通过电动机转换为机械能，从而显示出电做功的本领。
4.辐射能
辐射能是物体以电磁波形式发射的能量。物体会因各种原因发出辐射能，其中，从能量利用的角度而言，因热的原因而发出的辐射能（又称热辐射能）是最有意义的，例如，地球表面所接受的太阳能就是最重要的热辐射能。
5.化学能
化学能是物质结构能的一种，即原子核外进行化学变化时放出的能量。按化学热力学定义，物质或物质在化学反应过程中以热能形式释放的内能称为化学能。人类利用最普遍的化学能是燃烧碳和氢，而这两种元素正是煤、石油、天然气、薪柴等燃料中最主要的可燃元素。
6.核能
核能是蕴藏在原子核内部的物质结构能。原子核在一定的条件下可以通过核聚变和核裂变转变为在自然界更稳定的中等质量原子核，同时释放出巨大的能量，这种能量就是核能。
认识了能量，让我们来认识一下能量的来源——能源。从广义上讲，在自然界里有一些自然资源本身就拥有某种形式的能量，它们在一定条件下能够转换成人们所需要的能量形式，这种自然资源显然就是能源，如煤、石油、天然气、太阳能、风能、水能、地热能、核能等。但生产和生活过程中由于需要或为便于运输和使用，常将上述能源经过一定的加工、转换使之成为更符合使用要求的能量来源，如煤气、电力、焦炭、蒸汽、沼气、氢能等，它们也称之为能源，因为它们同样能为人们提供所需的能量。
能源是人类活动的物质基础。从某种意义上讲，人类社会的发展离不开优质能源的出现和先进能源技术的使用。在当今世界，能源的发展、能源和环境，是全世界、全人类共同关心的问题，也是我国社会经济发展的重要问题。能源是整个世界发展和经济增长的最基本的驱动力，是人类赖以生存的基础。自工业革命以来，就开始出现能源安全问题。在全球经济高速发展的今天，能源安全问题已经引起世界各国的高度重视，各国都制定了以能源供应安全为核心的能源政策。人类在享受能源带来的经济发展、科技进步等利益的同时，也遇到一系列无法避免的能源安全挑战，如能源短缺、资源争夺和过度使用能源造成的环境污染等问题。
那么，究竟什么是“能源”呢？关于能源的定义，目前约有20种。例如，《科学技术百科全书》说：“能源是可从其获得热、光和动力之类能量的资源”；《大英百科全书》说：“能源是一个包括所有燃料、流水、阳光和风的术语，人类用适当的转换手段便可让它为自己提供所需的能量”；《日本大百科全书》说：“在各种生产活动中，我们利用热能、机械能、光能、电能等来做功，可利用来作为这些能量源泉的自然界中的各种载体，称为能源”；我国的《能源百科全书》说：“能源是可以直接或经转换提供人类所需的光、热、动力等任一形式能量的载能体资源。”可见，能源是一种呈多种形式的，并且可以相互转换的能量的源泉。确切而简单地说，能源是自然界中能为人类提供某种形式能量的物质资源。能源（也称能量资源或能源资源），是指可产生各种能量（如热量、电能、光能和机械能等）或可做功的物质统称，是指能够直接取得或者通过加工、转换而取得有用能的各种资源，包括煤炭、原油、天然气、煤层气、水能、核能、风能、氢能、太阳能、地热能、生物质能等一次能源和电力、热力、成品油等二次能源，以及其他新能源和可再生能源。
正在枯竭的常规能源
常规能源又称传统能源。已经大规模开采和广泛利用的煤炭、石油、天然气、水能等能源属于常规能源。商品能源是作为商品经流通环节大量消费的能源。目前，商品能源主要有煤炭、石油、天然气、水电和核电五种。非商品能源主要指枯柴、秸秆等农业废料、人畜粪便等可就地利用的能源。非商品能源在发展中国家农村地区的能源供应中占有很大比重。
1.煤炭
科学家早就发现，煤是由植物变来的。可人们无法把绿油油的树枝、棕褐色的树干和黑色的像石头一样硬邦邦的煤联系在一起。
我们知道，绿色植物的叶子中，含有叶绿素，它可通过叶片上的气孔，从空气当中吸收二氧化碳，和太阳的辐射能相作用，将太阳能转变为生物能。我们把这个过程就叫做“光合作用”。
植物最容易在多水的低洼地区、沼泽地带生长。这里水量充足，营养丰富，能够成为大量植物聚居繁殖的地方。
死亡了的浮游生物和沼泽植物的遗体不断堆积在湖泽里，使水面越来越浅，养料越来越丰富。大的植物也得以生长发育，从而使沼泽地带最后出现了茂盛的森林。森林一批批生长，又一批批死亡，周而复始。死亡了的植物遗体在沼泽里愈积愈多，而且会慢慢沉入水底。沉入水底的植物遗体，由于避开了和氧的接触，因而不会腐烂。在一种叫做“厌氧菌”的微生物的作用下，它们发生了分解和变质。氢、氧、氮等元素的含量逐渐减少，碳元素的含量相对增加。最后，植物遗体变为一种黑褐色或褐色的淤泥状物质——泥炭。
泥炭可作为燃料，也可作为肥料和化工原料。但泥炭不是真正的煤，只是煤的前身。由植物遗体变化到泥炭，地质学上叫做“泥炭化阶段”。泥炭化阶段是大自然造煤过程的第一步。这一过程需要千百万年的时间。
如果地壳是静止的，越积越多的植物遗体很快就会把沼泽填满，最后使之干涸。露在空气中的植物遗体被喜氧细菌分解，泥炭作用就会停止。然而，地壳是运动的，有时缓慢，有时剧烈，有时上升，有时下降。地壳上升时，沼泽变平地，泥炭化过程会停止。地壳下降速度若比泥炭层“成长”的速度快，沼泽就会变成湖海，泥炭作用也不会进行。只有地壳下降的速度正好和泥炭层“成长”速度一致，植物才能持续地生长死亡，泥炭化过程才能持续不断地进行，而泥炭层才能不断地形成和加厚。所以，仅有沼泽地形和大量生长的植物这两个条件还是不够的。适当的、有节奏的地壳运动也是大自然造煤的一个必要条件。
造煤的条件这样苛刻，这就不难知道，古代的植物能够变成为煤而保存到今天的，其实只是极小极小的一部分而已。
地壳升升降降，大水进进退退，会在地壳中形成很多层厚薄不一的泥炭层。地壳的下降，使泥炭层被慢慢地挤到地下。这里，一方面微生物越来越少，作用越来越弱；另一方面，厚厚的地层对地下的泥炭施加了强大的压力。而且，温度随被埋的深度而逐渐升高。这样，被埋在地下的泥炭就发生了新的变化。它变得越来越致密结实，体积被压缩到只有原来的1/5～1/10，同时放出大量的水分和挥发物，碳的含量相对地增加。泥炭终于变成了煤。这种煤叫做褐煤。
将泥炭变成为褐煤的作用，我们把它叫做“岩化作用”。这需要数百万年才能完成。
埋藏在地下深处的褐煤，依然受着高温高压的影响，变化过程仍在继续进行。褐煤会不断地失去水分和挥发成分，进一步增加碳的含量，以致变成为烟煤。
褐煤成为烟煤后，变化过程也没有终止。高温高压使烟煤里的水分和挥发成分继续减少，碳的含量继续增加，最后变成无烟煤。由褐煤、烟煤到无烟煤。最明显的是煤里面的碳元素含量的增加。因而这种作用又叫做“碳化作用”或者“变质作用”。
“变质作用”的过程，实际上是一个逐渐失去水分和不断增加含碳量的过程。变质程度越深的煤，含碳量越高，含碳量越高，表示越成熟。所以，在煤炭世界中、最成熟的是无烟煤，烟煤次之，褐煤最差。
虽说煤像黑石头，但真正像石头那样致密的只是无烟煤。褐煤身上往往有不少裂缝，显得很疏松。烟煤既不像褐煤那样疏松，也不像无烟煤那么结实。
褐煤多呈褐色，其名称即由此而来，有些褐煤是黑褐色或黑色的，有些则带有淡黄的颜色。褐煤的光泽一般较暗淡。烟煤大多数呈黑色——暗黑色或亮黑色，无烟煤一般的呈铜灰色，且具有明亮的金属或半金属光泽。
这三种煤都能燃烧，但发热的能力却不一样。褐煤生性活泼，很容易被火点着，燃烧时冒出浓重的黑烟。但火力不强。烟煤燃烧起来火很旺，烟很浓，火苗呈黄红色，故人们常称之为“红火煤”。无烟煤生性冷静。不易点燃，但一旦烧起来温度高，火力足，冒烟很少。其火焰呈蓝色，故得了个雅号——“蓝火煤”。
无烟煤热值高，是一种很好的工业和民用燃料。无烟煤又可以用来制造煤气、电极、化肥、还可以用来炼铁。
褐煤作为燃料价值是不大的，但作为化工用煤却很有用处。它可以用来制造煤气，用来生产有机原料从而获得形形色色的化工产品。含油率高的褐煤还可以用来炼制液体燃料。
烟煤可以说是一个多面手。按照工业上的分类，烟煤可分为8类：贫煤、瘦烟、焦烟、肥煤、气煤、弱黏结煤、不黏结煤和长焰煤。其中，贫煤、气煤、弱黏结煤、不黏结煤和长焰煤等可用来生产煤气；气煤、弱黏结煤、不黏结煤和长焰煤等可用作上等的动力燃料；长焰煤可用来炼制液体燃料；焦煤、肥煤、气煤、瘦煤和弱黏结煤等可用来炼制焦炭，这是烟煤所作出的最为宝贵的一项贡献。
煤是火力发电厂的主要燃料。到20世纪80年代中期，我国使用的一次能源中，70%以上是煤。如果没有煤，火车就要停开，工厂就要停工，城市就会陷入一片黑暗虽然现在在很多领域都开发利用了新能源，但煤在生产生活中的利用仍占很大比例。煤还是炼铁的主要燃料，冶炼1000千克生铁，要往高炉里装进400～600千克焦炭。而焦炭正是由煤炼成的。焦炭既是炼铁的燃料，又是炼铁的原料——还原剂。要炼出好的钢铁，必须有优质的焦炭。
煤还是有机化工原料。1000千克优质炼焦煤，经过高温焦化，可以得到700～800千克焦炭。除此之外，还可得到30～40千克焦油和100多千克的焦炉气。
焦油的成分极其复杂，现已分离出了480多种，是珍贵的“化工原料宝库”。用焦油可以制出五彩缤纷的颜料，沁人心脾的各种香料，神通广大的人造橡胶，品种繁多的人造纤维，还有化肥、农药、溶剂、油漆、糖精、樟脑丸
煤其实浑身是宝，就连看似没有用的煤灰、煤渣，也可以制成水泥、砖瓦、砌块等等。
但是煤的污染也是显而易见的，煤炭从开采、洗选、贮运到加工转化利用的各个环节，都会产生废水、废气、废渣的三废污染，对人类的生存环境是个极大的挑战。
2.石油、天然气
古代海洋或大型湖泊里的大量微生物、动植物死亡后，遗体会被埋在泥沙下面，在缺氧的条件下逐渐分解变化。随着地壳的升降运动，它们又被送到海底，被埋在沉积岩层里，承受高压和地热的烘烤，经过漫长的转化，最后形成了石油这种液态的碳氢化合物。石油在地层中一点一滴地生成，并浮游于地层中。由于浮力的关系，油点在每年缓慢地沿着地层或断层向上移动，直到受不透油的封闭地层阻挡而停留下来。当此封闭内的油点越聚越多，便形成了油田。
科学家们认为，天然气的形成多数与生物有关，例如礁型的天然气资源。在地质历史中，海洋里生存着大量的生物，它们在生长过程中具有分泌钙质骨骼的能力，在水深、温度、光照和海水含盐度适宜的条件下，这些生物一代又一代地繁殖，便形成了坚固的生物礁。研究得知，钙藻类、海绵、水螅、苔藓虫、层孔虫、珊瑚等等都曾是地质历史中的造礁生物，现代海洋中的生物礁就是由珊瑚和藻类共同形成的。在漫长的地质史中形成的礁体厚度巨大，它们死亡后，被沉积物覆盖并埋藏在地层深处，在长期的地质作用下，逐渐成为天然气形成的物质基础。
根据地质学推论，石油在地球上的历史可追溯到200万到52000万年之前，对于这段漫长的时间，最直观的比较就是人类诞生到现在大概只是经历了50万～100万年。
石油与天然气的成因和形成历史相同，二者可能是同时生成的。它们都是通过钻探到储油层或储气层的井开采出来。往往在一个储层中同时含有石油和天然气，但有时天然气转移到另一个地方就会造成油气“分家”的现象。
石油的广泛应用虽然仅有百余年的历史，但却已极大地改变了人类的生活。
