在人类为提高生活水平而进行的永无止境的斗争中，我们始终依赖于电力来推动我们的进步。据国家能源局发布的2021年中国全社会用电量统计情况，中国2021年全社会合计用电82128亿千瓦时，同比增长9.8%。

分类型看，2021年全国水电、火电、核电、风电、光伏发电的发电量分别为13401、56463、4075、6556和3270亿千瓦时，同比增速分别为-1.1%、9.1%、11.3%、40.5%和25.2%，分别占全国总发电量的16.00%、67.41%、4.86%、7.83%、3.90%。

从这张图表不难看出，虽然近几年我国在大力发展风能和水能，但传统的火力发电仍是目前维持我国能源需求的重要一环，虽然煤炭非常有效地满足了我们的能源需求，但作为不可再生能源它们正在迅速耗尽。同时这些燃料来源也大大增加了温室气体排放和污染。

而科学家们一直在研究更环保且取之不尽的可再生能源，原子能、太阳能以及风能等能源只是传统煤炭、天然气的替代品。其他相对较新的能源，如燃料电池、地热能和海洋能等正在逐步探索之中。在接下来的部分中，我们将着眼于当前的能源，并讨论未来可能的能源。

太阳能

太阳能最大的好处就是“无穷无尽”。一旦我们拥有可以利用它的技术，那么太阳能就可以无限供应，这意味着它可以使化石燃料过时。依靠太阳能而不是化石燃料也有助于我们改善公共健康和环境条件。目前世界各地的研究人员和组织都在寻求直接利用这种无限的能源，而不是从化石燃料等间接来源获取太阳能。

由于太阳辐射，地球在高层大气中接收了大约1740亿兆瓦的电力。大约30%的入射太阳辐射被反射回来，而其余的（每年3.85 x 1024焦耳）被大气、海洋和陆地吸收。一个小时内可供我们使用的太阳能量超过了全球全年消耗的能源总量。但这是一种分散而非集中的能量形式，最大的挑战在于如何最大化地利用太阳能。

目前，我们普遍使用太阳能电池板利用太阳热和光辐射来发电，但凡事都有另一面，我们利用太阳能的最大障碍之一正是太阳能电池板，太阳能的成本约为每千瓦时8-15美分，而传统的燃煤发电的成本为每千瓦时6美分。