19世纪70年代的产业革命以来，化石燃料的消费急剧增大。初期主要以煤炭为主，进入20世纪以后，特别是第二次世界大战以来，石油以及天然气的开采与消费开始大幅度的增加，并以每年2亿吨的速度持续增长。虽然经历了本世纪70年代两次石油危机，石油价格高涨，但石油的消费量却不见有丝毫减少的趋势。对此，世界能源结构不得不进行相应变化，核能、水力、地热等其他形式的能源逐渐被开发和利用。特别是在第二次世界大战中开始被军事所利用的原子核武器副产品的核能发电得到了和平利用之后，其规模不断得到发展。很多国家现已进入了原子能时代。在日本，发电的40%靠核能来解决。
那么，当今世界的能源消费状况又是怎样的呢？以1994年为例，世界能源的总消费量以石油换算为79亿8000万吨，其中石油占39.3%、煤炭占28.8%、天然气占21.6%，这样化石燃料的消费量占3%。日本作为世界主要工业国家之一，每年能源的消费量约占世界总量的6.5%，其中化石燃料占82.4%。尽管在新能源开发方面正在进行努力，包括水力发电，比例也仅占5%，前景不容乐观。
现在地球人口约60亿，到21世纪中叶，预计将达到100亿人。光从人口增长的数字来看，能源消费的增加将是惊人的。另外，目前的能源消费结构上，仍存在着很大的南北差异，即工业发达国家使用量为总能源的3/4，人均消费量经消费美国最高，为世界平均水平的5倍以上。我国的人均消费量还相当低，还不到1/10的国家还有很多。因此，今后的能源消费必须考虑生活提高的对比，能源不足的情形是可以想像的。 地球上的能源终将是有限的，如同只伐树而不植树，森林也会变成荒原一样，如此大量的消费，世界的能源资源也将会枯竭。现在世界能源消费以石油换算约为80亿吨/年，按40亿人计算，平均消费量为2吨/人•年。以这种消费速度，到2040年，首先石油将出现枯竭；到2060年，核能及天然气也将终结。地球的能源已经无法提供近116亿人口的能源需求。而随着世界人口的不断增加，能源紧缺的时期将会提前来。因此，21世纪新能源的开发与利用，已不再是一个将来的话题，而是关系人类子孙后代命运，刻不容缓的一件大事。
太阳能集热器
太阳能热水器装置通常包括太阳能集热器、储水箱、管道及抽水泵其他部件。另外在冬天需要热交换器和膨胀槽以及发电装置以备电厂不能供电之需 。
太阳能集热器(solar collector)在太阳能热系统中，接受太阳辐射并向传热工质传递热量的装置。按传热工质可分为液体集热器和空气集热器.按采光方式可分为聚光型和聚光型集热器两种。一个好的太阳能集热器应该能用20-30年。自从大约1980年以来所制作的集热器更应维持40-50年且很少进行维修。
太阳能热水系统
早期最广泛的太阳能应用即用于将水加热，现今全世界已有数百万太阳能热水装置。太阳能热水系统主要元件包括收集器、储存装置及循环管路三部分。此外，可能还有辅助的能源装置（如电热器等）以供应无日照时使用，另外尚可能有强制循环用的水，以控制水位或控制电动部份或温度的装置以及接到负载的管路等。
依循环方式太阳能热水系统可分两种：
（a）自然循环式：此种型式的储存箱置于收集器上方。水在收集器中接受太阳幅射的加热，温度上升，造成收集器及储水箱中水温不同而产生密度差，因此引起浮力，此一热虹吸现像（thermosiphon），促使水在除水箱及收集器中自然流动。由与密度差的关系，水流量于收集器的太阳能吸收量成正比。此种型式因不需循环水，维护甚为简单，故已被广泛采用。
（b）强制循环式：热水系统用水使水在收集器与储水箱之间循环。当收集器顶端水温高于储水箱底部水温若干度时，控制装置将启动水使水流动。水入口处设有止回阀（check valve）以防止夜间水由收集器逆流，引起热损失。由此种型式的热水系统的流量可得知（因来自水的流量可知），容易预测性能，亦可推算于若干时间內的加热水量。如在同样设计条件下，其较自然循环方式具有可以获得较高水温的长处；但因其必须利用水，故有水电力、维护（如漏水等）以及控制装置时动时停，容易损坏水等问题存在。因此，除大型热水系统或需要较高水温的情形，才选择强制循环式，一般大多用自然循环式热水器。
暖房
太阳能暖房系统（space-heating）利用太阳能作房间冬天暖房之用，在许多寒冷地区已使用多年。因寒带地区冬季气温甚低，室內必须有暖气设备，若欲节省大量化石能源的消耗，设法应用太阳幅射热。
大多数太阳能暖房使用热水系统，亦有使用热空气系统。太阳能暖房系统是由太阳能收集器、热储存装置、辅助能源系统，及室內暖房风扇系统所组成，其过程乃太阳辐射热传导，经收集器內的工作流体将热能储存，在供热至房间。至辅助热源则可装置在储热装置內、直接装设在房间內或装设于储存装置及房间之间等不同设计。当然亦可不用储热双置而直接将热能用到暖房的直接式暖房设计，或者将太阳能直接用于热电或光电方式发电，在加热房间，或透过冷暖房的热（heat pump）装置方式供作暖房使用。
最常用的暖房系统为太阳能热水装置，其将热水通至储热装置之中（固体、液体或相变化的储热系统），然后利用风扇将室內或室外空气驱动至此储热装置中吸热，在把此热空气传送至室內；或利用另一种液体流至储热装置中吸热，当热流体流至室內，在利用风扇吹送被加热空气至室內，而达到暖房效果。
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