未来能源是什么意思

自200年前的工业革命工业革命发生在18世纪后期到19世纪初期。当时，农业、制造业和交通领域都发生了重大变革，它们对英国的社会经济学和文化等都产生了重大影响。这些变化不久就蔓延至整个欧洲和北美大陆，最终波及全球，导致了全世界的工业化进程。工业革命的发生标志着人类社会重要的转折点。人们日常生活几乎所有的层面都受到了不同程度的影响。以来，人类就对化石燃料产生了依赖。人们几乎从未想过会有所改变。也许环保人士危言耸听，也许有些良心不安，也许会把中央空调调低一两格，或者买辆低油耗汽车。但实际上能够停止使用这些人们所必需的用品吗？

“难以想象：真的没有选择了吗？”

眼下气候变化问题争论得甚是激烈，根源就是安于现状，缺乏对未来的设想。“节约能源”——不错的环保口号，但无济于事。除非此刻经济停止增长，如果情况不是这样（也不可能这样），则就算用最“有效”的手法也只能暂时缓和，不管节约多少，很快就会被更高的人均能源消费所吞噬。即使人们像苦行僧一样生活，也是换汤不换药的做法。环保主义者哀叹他们预计的暗淡前景似乎就会成为现实。油价已经突破了历史最高限度，石油储量告急，当这些不再是窃窃私语、市井传言而成为公开议题时，人们有理由相信，世界末日真的不远了……但也并不是每个人都如此悲观。在物理学家、生物学家和工程师的眼中，另一个世界正在成型。如本书所述，化石燃料经济时代结束后的计划已经在制定中，而且没有多少痛苦的转型过程。提倡新能源的人士不会威逼吓唬，而是去诱导人们，为他们勾画出一个超出想象却又同样舒适，甚至更加美好的世界。

可替代能源听起来像在逃避现实。风能和太阳能似乎都很难像现在的锅炉和蒸汽轮机那样给这个繁忙而自我的世界提供足够的电力。电池驱动的汽车似乎有点搞笑，就像送奶的马车，离名牌跑车还差得远，但新的可替代能源的支持者却非常认真。尽管他们中不少人看中其环保价值，但更多的却是为了钱。

因此不管是什么替代品，必须要便宜（至少不必像现在这么高），又要容易使用（至少不比现在难）。对于石油的替代品来说，价格突然不是什么问题了。在未来可替代能源领域中，生物燃料或者电池将会比今天的石油更有竞争力。当然，今天的石油价格不是一成不变的，石油的价格或许会跌。但随着农作物的改良，制造加工技术、生产流程和燃烧效率的提高，生物燃料价格也会下降。与此同时，在可预见的未来，电力会比汽油便宜。未来的电动汽车插上插座就能充电，如同现在用油泵加油一样。日本本田公司近期公布的新车型依然属于氢燃料电池驱动车，而电池汽车不需要新渠道输送能量。现有的电网调整优化后，能提高发电站输出电能的使用效率，这样，基础设施就已足够用了，关键是用什么发电。另外两种能源似乎会是更合适的替代品。风力已经赶上天然气，后者的价格随着石油的价格水涨船高，而风力价格已经接近煤炭价格，太阳能也只落后几年。大多数现代体系已经认可了风力这种档次的价格。事实上，两个行业都非常成功，以至于制造业都无法跟上它们的发展步伐。其实它们价格本不该如此，只因受制于供应不足的瓶颈而被迫提高。煤炭是最便宜的发电燃料，但燃烧时产生的二氧化碳对气候有很大影响，这迫使人们为气候变化而付出巨大的代价。如果对其收取特殊税将有助于替代能源的发展。然而，就算不需支付这种税，一些雄心勃勃的企业家已经开始讨论采用比煤炭更便宜的替代能源了。

力量与荣耀

未来技术的大发展很可能主要取决于可替代能源。人人都需要一个繁荣昌盛的市场，而最繁荣的市场取决于科技革新的成果。世界上一些敢于冒险的企业家都从20世纪80年代的计算机大普及，90年代的互联网大发展和21世纪初的纳米技术与生物技术的飞跃中获利。目前，他们正在寻找下一个科技大发展的领域。他们认为自己已经找到了这一领域：能源。

以往的许多繁荣都曾得益于能源：燃煤蒸汽机、燃油内燃机、电力的大发展，甚至航空旅行的激增等。但是，在过去的几十年中，与能源相关的繁荣却没有什么重大突破。煤炭是廉价的，天然气也是廉价的。除了20世纪70年代那段时间，石油也是便宜的。一种真正的新奇事物就是核能的闪亮登场，改革的压力已降至最低。在两年时间里，一切都发生了改变。石油已不再廉价——达到历史最高点。

能源构成

人们正日趋关注这样一个问题：随着消费量的持续增加，石油供应的峰值可能会很快到来，已有的石油资源会被耗尽，而新的油气资源又难以找到。人们越来越关注自己的汽车油箱内的燃料，而不是从地下采出更多的石油。这似乎是一种近乎狂热的经济行为。人们目前并不认为可以用车载电池来取代汽车的油箱。天然气价格与石油价格同步增长，这也带动了电价的上涨。相比之下，风能与太阳能的价格并不算高。实际上，煤炭的价格依然便宜，而且是正在工业化的亚洲发电厂所喜欢的燃料。但是，富裕国家观察事物的角度是不同的。从理论上讲，美国仍有大量待建的燃煤发电厂。但在过去的15年中，仅建成了为数不多的此类发电厂，相当多的待建项目或被推迟或被取消，其主要原因如下。

首先，美国已建了大量工厂。其次，美国的电力公司担心自己很快就会因二氧化碳的排放而支付特殊的污染费用。富裕世界的其他地区已经开始实施这一措施。人们已经为燃气发电厂大量投资，但很快就发现自己进入了一个价格不断上涨的陷阱，人们不想再犯同一种错误。风能与太阳能所面临的是巨大的资金缺口与空前的发展机遇。这些零资源能源的未来价格是可知的，即使目前人们对风力与太阳能发电厂的投资已经超过了燃煤发电厂的投资，但前者的经济价值依然难以判定。风能与太阳能发电大发展的前景不够明朗，人们对它们的认识还可能改变。当经济下滑时，全球变暖全球变暖是自20世纪以来地球表面空气与海水平均温度升高的现象，而且地球温度仍然在继续升高。从2005年底向前100年内，全球地球表面的平均温度上升了0.74±0.18℃(1.33±0.32°F)。联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）总结认为：“自从20世纪中叶以来，绝大多数所观察到的全球平均温度上升很可能是人为产生的温室气体浓度增加所致。”即温室效应增加的后果。太阳变化、火山活动等自然现象可能不会对前工业化时期到1950年期间的全球变暖造成明显的影响。而在1950年以前，全球气温还略有下降。这些基本的结论已经得到至少30个科学团体和学术机构的赞同，包括主要工业化国家的国家级科研机构。(这是一种长期现象）可能并不为绝大多数人所关注。当新的油气资源满足了亚洲地区日益增长的需求时，高油价就可能下跌。但这些原因可能都不会完全消失。

“如果敌对的政府能够被和平地更迭且资源变得更加多样化，则人类的能源供给就会得到保障。”

如果石油意味着传统的、能够很便宜地从地下开采出来的资源，则石油峰值石油峰值是指全球石油开采达到最大值的时间点。从这个时间点以后，石油的生产就进入了最终的衰减阶段。这一概念是根据对单口油井开采率而得出的。一口油井的总生产率在达到峰值之前一直呈增加状态，到达峰值后就开始下降，而且这种产量下降往往是相当迅速的，一直到油田枯竭。用这一概念可以总结一个国家的国内生产率，并可用于全球石油开采率的分析。重要的在于人们应注意到石油峰值并不是指石油正在被耗尽，而是指石油开采率达到峰值以及随后的减少。可能很快就将到来。自然界中存在着丰富的其他种类的油气资源（如油砂等），因此油气资源在一个较长的时期将不会被耗尽。但它的生产成本将更为昂贵，而且以后的生产费用将会高于今天的费用。此外，任何政治风险都将危及石油的安全，因为政治风险常常与政府相关，原因很简单——石油资源的存在也会引起政府的腐败，这种政府根本无法控制它们的政治家的行为。

能源的市场非常庞大。目前全球人口每年消耗的能量约为15太瓦（1太瓦等于1万亿瓦）。做一个商业性转换，这相当于一年全世界经济产出的十分之一。到2050年，全球电力消耗量可能将会达到30太瓦。如果它被物质化，而且它在目前占主导地位，尤其是那些依靠信息技术的能源市场的份额将达近几千亿美元。新的技术不断更新产生了突破性效应，迫使人们更换现有的设备。然而，建造风能发电厂并不需要关闭燃煤的火力发电厂。出于上述两种原因，任何从一种以化石燃料为基础的经济过渡到另一种以可再生能源为基础的经济，即向绿色能源的转换都可能是一个缓慢的过程。过去，这方面的改变并不大。另一方面，从市场供应规模来看，可替代能源的机遇使得它们已处在转化的边缘并已渐成潮流，风能的利用正是如此。一些能源技术具有创新性和突破性潜力。比如“插入式”（Plug-in）汽车就可以电力为动力来源，其费用相当于每升汽油25美分。然而，这可能会对石油、汽车制造业和电力工业造成冲击。

过去的几十年中，技术创新为能源工业的发展提供了有利机遇。实际上，在能源领域中，生物技术与纳米技术并不会有太大的发展，主要掣肘于它们的工业应用，而工业应用也将会促使它们的发展，同时也会使这些技术重现辉煌，也会产生许多新的技术。能源的新技术并没有太多的突破。埃隆·马斯克（Elon Musk）是一位发明家，与人共同开发出一种电池动力的运动型小汽车。拉里·佩奇（Larry Page）与谢尔盖·布林（Sergey Brin）是谷歌（Google）的创始人，他们已经启动了一项名为Google.Org的计划，旨在找到一种能使可再生能源真正比煤炭更为便宜的途径。这种对能源领域中可再生能源的兴趣正在产生大量的新观念，其中一些是颇具前景的，而另一些观念则是离奇古怪的，它们可以令人想起网络公司大繁荣的时代。随着这种大繁荣，绝大多数此类观念将会变得无足轻重。但是，在它们中间，没准就会出现像Paypal、Google或Sun这样的成功企业。一些更为传统的公司也正在引起人们的兴趣。通用电气公司（General Electric，GE），是美国最大的工程企业，也已大力发展风力涡轮机技术并积极致力于它们的太阳能利用开发业务。美国纽约的Schenectady实验室的能源研究者正在充分地享受着自己企业的科学民主气氛，他们的研究经费非常充足。

同时，英国石油公司与壳牌公司正在成为学术与创新的领头羊；一些拥有充满希望的企业，如杜邦（DuPont）公司（世界上最大的石油化工企业之一），它们也投入了可再生能源的开发利用。当然，也并不是所有的企业都投入此类研发工作。埃克森—美孚石油公司（Exxon-Mobile），这家世界上最大的私营石油公司就没有从事此类研发工作。但是，在大量的可再生资源研发过程中，也不可能不受环境保护人士的指责。一些人抱怨，许多已有的可再生能源依靠额外的补贴或者其他形式的特殊处理才可被利用。从表面上看，此话当真。但深入分析起来，地球上的所有能源都得依靠“补贴”才可获取，它们既明晰又隐秘，而且它们的开采成本也不尽相同。所以，人们就为发电寻求可再生能源，如风能涡轮机就正是这种可再生能源的施展领域。在多云天气的德国、运营的太阳能工业以及美国人所使用的以玉米为原料的乙醇工厂等都是可再生资源利用的实例，当然，巴西人所使用的以糖为原料制成的乙醇则要便宜得多。虽然这种由非化石燃料进行的发电已经在电力生产中占据了一定的比例，但是似乎这种特殊的发电技术目前还并未形成大气候，它们仅停留在市场上展示创新发明的阶段。

如果世界是理性的，则所有这些关于能源的限制都将被一扫而光，而且正如时下在欧洲所发生的那样，它们会由适当的碳税所替代。根据英国投诉 IPCC的建议，风能的交易价格已经进入了总量管制与排放交易体系。如果目前的风力发电已经具备了与化石燃料的竞争力，那么，其他可再生资源的大发展也就为时不远了。但很遗憾，对这种资源替代的特殊做法可能是相当不错的，但这种调整需要特殊的工艺技术，它们既不喜欢华而不实的好大喜功，也不能在不需要时就匆匆放弃。

贫瘠的世界变得更绿。对此，至少富裕的世界是这么认为的。即使一些西方的政治家和商人对此持否认态度，但那些贫穷的、正在迅速发展的国家已经在越来越多地关注着可再生能源的开发利用。事实是，中国正在以众所周知的速度大建燃煤发电厂。但中国也拥有自己庞大的风力发电能力。在2008年，这种风力发电能力有望增加三分之二。中国拥有数量上排名世界第二的太阳能镜面板，这还不算遍布中国大地的屋（楼）顶的太阳能热水装置——那是世界第一的。巴西拥有仅次于美国的世界第二大风力资源以及最具经济效益的生物质能燃料工业。生物燃料在巴西人的小汽车燃料消费中已经占到了40%的份额，而且很快就会占到发电量中15%的份额（通过制糖废料的燃烧发电）。南非正在成为新型的、安全而简单的核反应器应用的领头羊。从严格意义上讲，核能并不是可再生能源，但核能是无碳排放的，因此，越来越受到人们的欢迎。这些国家以及一些与它们相似的国家正在准备放弃化石燃料。这些国家将因地制宜就地取材地获取自己的能源。所以，如果可再生能源和其他可替代能源在价格方面能具竞争力的话，则穷国和富国都将接受它们。

如果政治的与经济的变化仅仅出现在高价和资源量短缺阶段，而与人类对石油峰值到来的恐慌无关的话，那么，经济变化对这些油气进口国的伤害在很大程度上将取决于石油峰值期之后石油进口量如何快速下降的情况。出口国家的模拟模型表明，人们所能开采出来的石油量在全球范围内下降的速度大大地快于石油出口国的石油产量，因为这些石油出口国的石油需求量也在快速增长。产量的下降（因此供应量也会下降）将会导致油价大幅飙升，如果人们的需求量能够保持在一个计划中的适当水准，并使用替代能源，则这种情况可得到缓解。在石油峰值期到来的20年中，我们一直需要这样行事。根据乐观的预测，石油生产的峰值期将出现在2020年至2030年左右，而对替代能源的重大投资应该在这种危机出现之前就进行，以避免在一些发达国家中人们的生活方式和水准发生明显改变。这些模型表明，石油的价格先会逐步上升，然后随着其他类型燃料和能源的投入使用，油价就会下跌。根据悲观的预计，如果以目前的速度开采，石油的峰值期已经达到或即将到来，任何积极的措施可能都不会有什么作用。据此预测，全球的油气产量将会下降，并可能导致全球市场上一系列连锁反应，还可能造成全球工业文明的倒退。在2008年初，有迹象表明，不断攀升的油价将会使可能衰退的经济形势更加岌岌可危。面对能源危机，广泛采用绿色能源和保持适当的节能生活方式已为人们广泛接受。这已促使人们对可替代动力和燃料能源研究的关注，比如燃料电池技术、液态氮技术、氢燃料技术、生物乙醇制取技术、生物柴油、克里斯低温碳处理技术（Karrick Process）、太阳能利用技术、地热能使用技术、潮汐能、波浪能以及风能与核聚变能的利用等。目前从天然气中获得氢气，为一种纯能量损失过程，而在北美洲和世界其他地区这种氢气的产量正在下降。一旦停止从天然气中提取氢气，人们依然需要从其他能源中获得氢气，当然，其加工处理过程依然需要消耗大量能源。然而，这也使得人们将氢认定为一种能量的携带者，像电力一样，但不是一种资源。未经检验的脱氢加工过程也已证明，水可以作为一种能源。效率机制，例如大功率的发电厂能够明显地更加有效地利用目前已有的发电能力。这是一个用于描述日益增加的交易效率的名词，应用消耗功率去增加可以实现的市场供应而不是增加发电厂的发电能力。因此，目前是一个可替代能源的买方市场。可再生资源有效地利用了自然资源，如太阳光、风、雨水、潮汐以及地热等，它们是可以自然补充的，而且目前的技术水平是可以利用太阳能、风能、水力发电和微型水电能力、运输业中的生物质能与生物燃料。

2008年全球所消耗的能源中，约14%来自于可再生能源，13%来自于传统的生物质能，如木材燃烧。水力是地球上第二大可再生资源，达3%。接下来是热水，占到全球能源消耗中的1.3%。现代技术所开发的地热、风能、太阳能以及海洋能在全球能源消耗中的贡献占0.8%。这些领域的技术应用潜力是极其巨大的，超过了所有其他可以获得的资源量。可再生能源技术往往会因为它们的间歇性或其他原因而备受指责，而可再生能源市场也正以多种形式发展着。

风能的利用以每年30%的速率增加，在全球范围内，装机容量已达100吉瓦，风能已在多个欧洲国家和美国得到了广泛的应用。2006年，全球的光伏（太阳能）工业所产生的电力已达2100兆瓦，太阳能（PV）发电已在德国广泛使用。在美国和西班牙的太阳能发电厂大量运营，其中最大的太阳能发电厂 SEGS坐落在美国的莫哈维（Mojave）大沙漠区，它的年发电量达354兆瓦。全世界最大的地热发电厂位于美国加利福尼亚州的Geysers(黄石公园地区)，其发电量达750兆瓦。巴西的可再生能源发电厂是世界上最大的此类发电厂之一，所使用的燃料来源于制糖原料的生物乙醇，在全国汽车用燃料中，18%为生物乙醇。在美国，乙醇燃料也得到了广泛的应用。目前，一些国家已经制定了大型的可再生能源开发计划，可再生能源激活素目前在发电领域的应用尚不广泛，多用于偏僻而遥远的地区，而能源在人类社会的发展中则是至关重要的。肯尼亚的家庭太阳能拥有量占全球之冠，每年大约有30000个小型（20～100瓦）太阳能利用系统投入使用，气候变化与高油价有着密切的关系，石油峰值期和日趋增加的政府支持正在促进着可再生能源利用的相关立法，加速它们的利用与商业化。

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