有一次，家里人全部出去了，只留下瓦特一人看门。他呆呆地看着炉子上烧水的茶壶，水快烧开了，壶盖被蒸汽顶起，一上一下地掀动着……他想：这蒸汽的力量好大啊！如果能制造一个更大的炉子，再用大锅炉烧开水，那产生的水蒸汽肯定会比这个大几十倍、几百倍。用它来做各种机械的动力，不是可以代替许多人力吗？这就是后来人们传说中的“瓦特发明蒸汽机”的故事。
其实利用蒸汽做动力早在公元前200多年就有了。古希腊的科学家阿基米德就曾经设想利用水蒸汽做功，制造出蒸汽动力大炮。不过，蒸汽机在经瓦特改良后才真正被广泛使用到纺纱和船舶动力等实际应用中。蒸汽机的广泛使用也使煤的能源特性更加体现出来。
发电机
电是很早被研究的现象，但是找到一种持续的产电装置一直是科学家研究的方向。公元1831年，意大利科学家法拉第将一个封闭电路中的导线通过磁场，并在磁场中运动，在这段导线中就会有电流产生。根据这个原理，第一台发电机就这样诞生了。其实，早在1825年科学家科拉顿就做了相同的实验：把一块磁铁插入绕成圆筒状的线圈中，为了防止磁铁对检测电流的电流表的影响，他用了很长的导线把电表接到隔壁的房间里。他没有助手，只好把磁铁插到线圈中以后，再跑到隔壁房间去看电流表指针是否偏转。但是，他犯了一个实在令人遗憾的错误，这就是电表指针的偏转，只发生在磁铁插入线圈这一瞬间，一旦磁铁插进线圈后不动，电表指针又回到原来的位置。所以，等他插好磁铁再赶紧跑到隔壁房间里去看电表，无论怎样快也看不到电表指针的偏转现象。这样使他失去一个好机会，6年后法拉第完成了他的实验。
之后，科学家们努力寻找推动导线旋转的动力，以便持久且大量地发电来造福人类。目前，利用燃烧生成蒸汽转换为动力的火力发电成为较经济的方式之一。
蒸汽机、发电机等设备的发明从根本上推动了对煤等燃料的成规模利用，同时也预示着石油这一新能源将大规模地走向人类活动舞台的必然性。
五、化石能源与工业文明
人类文明发展的历史经历了原始文明、农业文明和工业文明，目前正在从工业文明向生态文明转变。可以说，人类的每一次进步都与能源息息相关。经济和能源发展之间相互依赖、相互依存。一方面，经济发展是以能源为基础的，能源促进了经济的发展；另一方面，能源发展是以经济发展为前提的，能源特别是新能源和可再生能源的大规模开发和利用要依靠经济的有力支持。
能源是经济发展的重要物质基础。任何社会生产都需要投入一定的能源生产要素，没有能源就不可能形成现实的生产力。在现代化生产中，各个行业的发展都是与能源密不可分的。工业中各种产品的制造都需要以能源为基础，农业生产的机械化、水利化、化学化和电气化也是和能源消费联系在一起的，交通运输、商业和服务业的发展更是与能源分不开的。此外，人们的衣食住行等日常活动都离不开能源。化石能源对当代社会经济发展的重要作用主要表现在以下方面。
1.化石能源是现代工业的主要动力来源。
现代工业是建立在动力系统的根本性革新和机器大工业的基础上的，它完全突破了人力驱动的界限和自然动力驱动的不稳定性，从而实现了持续高效的连续生产。而现代工业的根本基础就是以煤炭、石油、天然气为主的化石能源的支持。一旦这些化石能源的供给受到限制，现代工业的核心就要受影响，以现代工业化生产为主体的社会生产和社会系统运行就会陷入瘫痪的境地。
2.化石能源是现代工业的重要原料来源。
在现代化生产中，化石能源不仅仅当作燃料动力使用，更宝贵的是，石油、煤炭和天然气同时也是重要的化工原料，现代有机化学工业也是在这个基础上建立起来的。有机化学工业合成的许多物质成为人们现代生产生活所必须依赖的物质。而现代有机化学工业的主要投入品就来源于煤炭、石油、天然气等化石能源加工产品。
3.化石能源是推动现代技术进步的重要因素。
翻开各国的经济发展史，任何一次重大的技术进步都是与能源的推动作用息息相关的。早期的人类社会主要靠人力生产，即使加上一些畜力、水力等辅助生产力，整个社会生产力的发展速度也是相当缓慢的。工业革命以后，煤炭的使用和蒸汽动力的发明开拓了人类工业化的里程碑，同样，农业、交通和国防技术的进步都是依赖于能源的。煤炭、石油、天然气以及新能源、可再生能源使用范围的逐渐扩大，不但促进了能源行业的技术进步，而且极力推动了整个社会的经济发展和技术革新。第二次工业革命使人们清楚的认识到，机械化程度的提高归功于电力的使用，从而降低了劳动成本，促进了劳动生产率的提高。因此，能源促进劳动生产率的提高是能源促进技术进步的必然结果。
六、什么是低碳能源
低碳能源是相对于高碳能源而言的。但是这一概念，则是推进高碳能源低碳化到一定阶段之后才出现的。
（一）低碳能源的内涵
低碳能源是伴随着低碳经济的出现而产生的一个新的概念，目前国内外还没有一个统一的认识和定义。一般来讲，低碳能源有狭义和广义之分。从狭义上说，低碳能源就是一种含碳分子量少或者没有碳分子结构的能源，是一种全新的能源，该类能源的燃烧可以减少二氧化碳等温室气体在空气中的排放量，从而缓解因温室效应而给人类生活带来的不便。在广义上讲，低碳能源是顺应人类发展方向、适应未来经济发展模式的一种可持续利用、既节能又能减排的能源。
低碳能源的内涵至少有以下三层含义：一是可持续发展的能源，即能源本身的可持续发展。人类面临着化石能源枯竭以后如何使用可持续能源的问题，低碳能源的出现正好切合时机。二是节能减排的能源。这与能源的高效实用和防止大气污染、气候变暖密切相关。三是推动经济可持续发展的能源。低碳能源的发展不仅在当下是应对金融危机、刺激经济的新增长点和增加就业的重要手段，而且是今后经济长期发展的重要推动力量。从更广阔的视角来看，低碳能源更表示一种新的经济增长模式，在低碳能源的推动下实现经济、社会、环境的可持续发展。
（二）低碳能源的特征
低碳能源是在低碳经济的基础上提炼出来的一种说法，它囊括了绿色经济、循环经济发展过程中的一些提法，克服了它们往往只以低耗能、低排放、低污染中的一个或某几个方面来阐述的片面立场。对其内涵的认识，低碳能源的基本特征可以概括成如下三点：
第一，可再生的，可持续应用的能源。传统能源的最大的缺点就是不可再生性，人类必须考虑传统化石能源枯竭以后能源的开发问题。可再生是未来能源必须具备的-个特征。
第二，能源的高效性，适应环境性能好。对任何产业，特别是汽车这一消耗能源的大产业来说，能源的高效性就显得格外重要。低碳能源环境适应的良好性保证了其使用的可持续性。
第三，节能减排效果的显著性。例如太阳能、水能、核能等低碳能源可以完全做到零排放。而作为低碳能源一种的天然气，其燃烧所释放的二氧化碳的排放量也只是煤炭燃烧排放量的75%，这大大减轻了环境的压力。
（三）低碳能源与传统能源、新能源的区别
传统能源又称基础能源、常规能源，“基础”说明其是一次能源的主体，“常规”说明其技术成熟。总之，它是指“现已规模生产和广泛利用”的能源，包括石油、天然气、水能和核能等。这几种能源的排列顺序恰与相对高碳到相对低碳乃至无碳的顺序吻合。传统能源的使用总是伴随着高消耗，高排放，能源使用效率低，环境适应性不好等后果。人类从产业革命以来大量的使用化石能源，在经济飞速发展的同时也大大破坏了我们生活的环境。而低碳能源是在现代技术水平飞速发展的基础上，更加注重新技术的应用和能源的环保。从一般意义上讲，低碳能源的排放标准可理解为以下三种情形：一是温室气体排放的增长速度小于国内生产总值的增长速度；二是温室气体绝对排放量的减少；三是二氧化碳温室气体的零排放。可见，低碳能源是减少二氧化碳排放量的，使用效率高、环境适应性好、可再生、可持续的一类能源。
低碳能源概念以温室气体排放为内涵，其评价标准是温室气体的排放强度。新能源则是相对传统能源而言，主要指煤炭、石油、水能、核能等常规能源之外的能源，如太阳能、风能等。新能源概念以应用时序为区分标准，不是一个技术性概念。可再生能源则泛指以可再生资源为基础的、在人类历史时期内都不会耗尽的能源，如太阳能、风能、水能、生物质能等非化石能源。清洁能源是指对环境无污染或较少有污染的能源，如水能、太阳能、风能。在一般情况下，可再生能源和清洁能源也属于低碳能源，而新能源中的大部分能源也是低碳能源，但低碳能源可能是传统能源如水能，也可能是可再生能源和清洁能源。尽可能扩大新能源的生产和使用，尽快改善我国的能源构成，这是我国能源发展战略的主要内涵之一。
七、崭新的绿色引擎
1.新的能源基础
伫立于又一个文明飞跃的历史转折点之上，人类社会将迎来翻天覆地的革命，新涌现出来的生产体系要求整个能源结构加速向清洁高效的方向转换。碳基能源时代已临近尾声，新时代的能源基础正在逐渐形成。人类走上一条“从低碳到高碳，最终回归低碳，走向碳循环和无碳”的能源发展道路。
能源低碳化就是要发展对环境、气候影响较小的低碳替代能源。这是一个全新的能源基础，它将具有大大不同于工业时期的特点。原来污染性的、一次性的原料，将转向清洁可再生的能源物质；原来高密度、高热值的碳基燃料，将变为取材广泛、形式多样的低碳和无碳资源；原来高度密集型的能源生产模式，将转向集中与分散相结合的模式；原来有悖于自然、危害环境的能源开发，将在基于生态文明的和谐能源理念下不复存在。
能源体系在经历一场革命，可再生能源技术、新型发电技术、碳捕获与封存技术、节能技术等各种低碳技术之下，包括太阳能、风能、生物质能、核能、地热能、海洋能、水能和氢能等清洁和可再生能源陆续被开发出来。随着低碳技术的进一步发展，这类新能源的占比将不断提高，甚至会出现在21世纪还想象不出来的其他能源，共同取代碳基能源。
新的技术、新的能源、新的模式，我们第一次看到，一个原理几乎与近三百年来旧有原理完全对立的能源基础的轮廓。而这种颠覆性的“对立”，代表的是文明的飞跃。百年之后回首，我们在惊叹碳基能源野蛮的同时，将更加坚信低碳能源的力量，以及人类和自然的未来。
2.抢占新能源先机
各国都在争夺能源的先机，积极寻找新的途径，以迎接扑面而来的第四次浪潮。即使石油输出国组织，面临不可阻挡的大趋势，也准备卷起帐篷悄悄转移。据国际能源署不完全统计，已有50多个国家和地区制定了激励可再生能源发展的政策。
奥巴马政府上台执政以来，抛出“新能源计划和气候政策”，计划用三年时间使美国新能源产量增加一倍，到2012年，将新能源发电占总能源发电的比例提高到10%，2025年这一比例将增至25%。
日本经济产业省制订最新计划，到2030年，风力、太阳能、水力、生物质能和地热等的发电量将占日本总用电量的20%。计划将太阳能发电量增加20倍，新型环保汽车使用量增加40%。
德国通过了温室气体减排新法案，使风能、太阳能等可再生能源的利用比例从现在的14%增加到2020年的20%。
欧洲议会于2008年12月17日批准了欧盟能源气候一揽子计划，以保证欧盟到2020年把新能源和可再生能源在能源总体消耗中的比例提高到20%。
澳大利亚2008年12月17日公布了可再生能源立法草案，要求到2020年该国可再生能源占总能源的比例升至20%。
韩国将在2030年前投资1030亿美元用于开发可再生能源，把化石能源比例从目前的83%减少到61%，把可再生能源比例从目前的2.4%提高到11%。
中国强调发展具备自身特色的新能源经济，加强新能源的技术研发，大力增加对新能源产业的投资，创新体制，促进新能源的发展，实现由能源大国向能源强国的跨越。
丹麦是生态村理念的首创国，也是能源问题解决得最好的国家之一。1973年第一次石油危机后，丹麦大力调整能源结构，依靠科技进步，提高能源效率，积极开发和大力推广新能源，探索出了一条“高效、清洁、可持续”发展的道路。
八、全球低碳能源开发和利用的新趋势
全球日益严重的资源衰竭、环境污染问题，催生了低碳能源的研究、开发和产业发展。低碳能源将极大地改变整个世界经济的格局，并成为后金融危机时代全球经济技术发展的制高点。全球低碳能源开发和利用的新趋势主要表现在以下三个方面：