人类使用能源的历史如 什么时候使用炭,什么时候使用
对人类能源的利用史略加考查,可以发现人类对能源的利用主要有三大转换:第一次是煤炭取代木材等成为主要能源;第二次是石油取代煤炭而居主导地位;第三次是20世纪后半叶开始出现的向多能源结构的过渡转换。
人类利用能源的历史,也就是人类认识和征服自然的历史。人类利用能源的历史可分为五大阶段:(1)火的发现和利用;(2)畜力、风力、水力等自然动力的利用;(3)化石燃料的开发和热的利用;(4)电的发现及开发利用;(5)原子核能的发现及开发利用。
火,化石能源(木柴木炭,煤,石油等),电力,新能源(核能,风能,潮汐能等)。
旧石器时代是考古学中石器时代的早期阶段,我国已发现的旧石器时代人类化石,如北京猿人。在周口店北京猿人遗址洞穴内发现木炭、灰烬等痕迹,说明北京猿人已能利用火。从人类能利用火开始,就是能利用燃料(能源)的开始。
新石器时代彩陶的出现充分说明人类已经能利用木材、柴薪作燃料烧烤食物和烧制陶器。
农业社会开始于约4000年前。农业社会中利用的能源是太阳能系统的能源,植物能源如木材是主要能源。从广义能源的意义上看,食物也是能源,是一次能源,人体能(人力)是二次能源,是由食物的能量转化而来。按照同样道理,畜力也是二次能源。在农业社会太阳能也被利用,光利用(照明)和热利用(取暖、海盐制造等);风能也被利用,如风车和帆船。在农业社会,水能和地热也曾被利用。古时有将水能转换为机械能的设备,如水轮泵和水磨等,用于提水灌溉和磨面。用温泉水沐浴是利用地热的例子。在漫长的农业社会,能源结构几乎没有多大变化。
木材的来源是砍伐森林。由于生产发展,人口增加,人类长期砍伐森林,破坏植被,导致自然生态问题,同时引起木材资源的匮乏,导致农业社会的能源危机。
18世纪前,人类只限于对风力、水力、畜力、木材等天然能源的直接利用,尤其是木材,在世界一次能源消费结构中长期占据首位。蒸汽机的出现加速了18世纪开始的产业革命,促进了煤炭的大规模开采。到19世纪下半叶,出现了人类历史上第一次能源转换。1860年,煤炭在世界一次能源消费结构中占24%,1920年上升为62%。从此,世界进入了“煤炭时代”。
煤可以用作燃料,早为人们知晓。但是由于煤又黑又脏,开采又较困难,人们不喜欢使用。14~16世纪木材短缺已严重威胁西欧和北欧人民的生活,1700年首先在英国决定以煤代替木材作为能源基础,以后逐渐扩展到欧美各国。这为十八世纪的工业革命提供了能源条件。工业革命在十八世纪60年代始于英国,工业社会迄今约250年。与漫长的农业社会相比,这是很短暂的。但是,在这250年中,工业生产发展异常迅速,科学技术日新月异。这段时期,人类使用的能源结构发展变化很快。
19世纪70年代,电力代替了蒸汽机,电器工业迅速发展,煤炭在世界能源消费结构中的比重逐渐下降。1965年,石油首次取代煤炭占居首位,世界进入了“石油时代”。1979年,世界能源消费结构的比重是:石油占54%,天然气和煤炭各占18%,油、气之和高达72%。石油取代煤炭完成了能源的第二次转换。
十八世纪末出现的以煤为燃料的蒸汽机,推动了机械化的工厂逐渐代替手工业工场。在十八、十九世纪,煤成为人类社会的主要能源。十九世纪中叶人类又开发了石油。1859年在美国宾夕法尼亚州钻成了第一口现代化的石油井,开发了第一个油田。十九世纪末以后相继出现用汽油作燃料的汽车、飞机,用柴油作燃料的内燃机火车和内燃机轮船。柴油还用于火力发电。石油逐渐超过煤炭成为二十世纪的主要能源。以后,天然气的利用也被重视。电能也是在十九世纪被人类发现的。1831年英国物理学家法拉第发现磁铁同导线相对运动时,导线中有电流产生,从而开辟了一种新能源——电能,人类利用电力的大门由此开启。十九世 纪70年代人们发明了直流发电机,1882年建成第一座火力发电厂。十九世纪末至二十世纪初,又有人成功建立了水力发电站。从此,电力逐渐成为人类广泛使用的能源,各部门广泛使用电力进行生产和工作的电气化成为经济现代化的标志。
人类在二十世纪40年代又发现了原子能。50年代建立了世界上第一座原子能发电站,核能的和平利用登上历史舞台。
煤、石油和天然气等化石能源是近现代的主要能源,因此人们把近三百年(从1700年算起)或二百五十年(从工业革命算起)称为化石能源时代,以区别于原始太阳能时代。
但是地球上石油的储量有限,石油的大量消费,使能源供应严重短缺,世界能源向石油以外的能源物质转移已势在必行。世界能源正面临一个新的转折点。在能源消费结构中,已开始从石油为主要能源逐步向多元能源结构过度。新能源包括地热、低品位放射性矿物、地磁等地下能源;还包括潮汐、海浪、海流、海水温差、海水盐差、海水重氢等海洋能和风能、生物能等地面能源;以及太阳能、宇宙射线等太空能源。在这些能源中,核能是最有希望取代石油的重要能源。
全球能源发展经历了从薪柴时代到煤炭时代,再到油气时代、电气时代的演变过程。
1、原始的自然能源转向煤炭(工业革命的影响)
2、煤炭转向石油和天然气(科技的发展,汽车产业兴起,煤炭的弊端)
3、水力,核能,风能,太阳能。
相关知识:
1、目前,世界能源供应以化石能源为主,有力支撑了经济社会的快速发展。为适应未来能源发展需要,水能、风能、太阳能等清洁能源正在加快开发和利用,特别是近20年,世界能源发生了深刻变革,总体上形成煤炭、石油、天然气三分天下,清洁能源快速发展的新格局。在保障世界能源供应、促进能源清洁发展中,将发挥越来越重要的作用。
2、全球能源资源主要有煤炭、石油、天然气等化石能源和水能、风能、太阳能、海洋能等清洁能源。全球化石能源资源虽然储量大,但随着工业革命以来数百年的大规模开发利用,正面临资源枯竭、污染排放严重等现实问题;清洁能源不仅总量丰富,而且低碳环保、可以再生,未来开发潜力巨大。
总之,全球能源生产与消费结构目前仍以化石能源为主,清洁能源和电力比重增长较快;由于能源分布不均衡,能源供需分离程度不断加深,全球能源贸易规模不断扩大。
煤炭作为一种能源,是属于环境中的一种矿物,由人类开采利用。而环境中又包含了煤炭这种地质或矿物组成。煤炭与环境相互联系。也可以说能源与环境相互联系。
能源,泛指自然界赋存的已经查明和推定的能够提供热、光、动力和电能等各种形式的能量来源。而环境,则包括以空气、水、土地、植物、动物等为内容的物质因素,也包括以观念、制度、行为准则等为内容的非物质因素;既包括自然因素,也包括社会因素;既包括非生命体形式,也包括生命体形式。环境是相对于某个主体而言的,主体不同,环境的大小、内容等也就不同。
也就是说,煤炭是一种环境,而环境却不一定都是能源,比如溶洞、森林环境,它是一种环境,这种环境本身却不能提供能源,只能提供我们能够利用的物质。
这是能源与环境之间的区别。
合理利用资源与保护环境的内在联系,则在于资源与环境相互依存。资源,是指一国或一定地区内拥有的物力、财力、人力等各种物质要素的总称。分为自然资源和社会资源两大类。前者如阳光、空气、水、土地、森林、草原、动物、矿藏等;后者包括人力资源、信息资源以及经过劳动创造的各种物质财富。
这里说的合理利用资源,指自然资源。
举例来说,如果不合理的利用资源,滥砍滥发,排放废水废气废渣,势必导致一定区域内的环境失衡。这无异于杀鸡取卵。
合理的利用资源即是一种保护环境的行为,而保护环境,也必是一个合理利用资源的过程。
这里,就要说到可持续发展。什么是可持续发展,它是指既满足当代人的需求,又不损害后代人满足其需求的能力,是科学发展观的基本要求之一。
说通俗一点,就是让母鸡活着,一直为我们下蛋。
理解了这一点,也就不难理解合理利用资源与保护环境的内在联系,它们的内在联系,即是相互依存,不可分割的,有合理利用资源之因,结保护环境之果。而保护环境这个结果,也决定了合理利用资源的过程。
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能源与环境关系密切,例如,煤炭造成的酸雨的污染,汽油造成的尾气的污染,已成为破坏人类生存环境的重要方面。保护环境,刻不容缓。一门新的学科“环境与生态”开始出现。环境保护已成为人类生存和发展的重大课题。环保技术,也成为人类密切相关的关键技术之一。
直到上世纪末煤炭在中国能源构成中仍居绝对优势,大于70%。其所对应的1970至2000年的30年中经济发不够快且起伏较大,能源消费总量平均年增率为5.49%。2000至2009年的9年期间GDP快速增长且能源消费弹性系数较高,能源消费总量平均年增为率8.11%。能源的紧缺使2005至2009年间煤炭比例重回到大于70%,甚至石油比例也呈略降之势。显然,这种经济的快速增长在能源上是以煤炭使用量大增为支撑的。此后到2012年的3年间经济发展速度稍降、能源消费量年均增长率也降到5.65%,相应地煤炭占能源比例也略低于70%,2012年仍为67.5%。还可以参考BP世界能源年鉴的资料,在其能源总量中包括了新能源的条件下,2012年中国煤炭、石油、天然气占能源的比例依次为68.5%、17.7%、4.7%,其余9.1%中核电、水电、新能源分别占0.8%、7.1%、1.2%;作为对比在全球总计中煤炭、石油、天然气占能源的比例依次为29.9%、33.1%、23.9%,其余13.1%中核电、水电、新能源分别占4.5%、6.7%、1.9%。无论从油气、还是仅从天然气所占比例上看,目前中国的能源构成仅只能与上世纪40年代后期的全球的平均数字相比。从这点上看,中国仍处在能源的煤炭时代。
对于中国未来的能源构成,我国的系统情景分析中可以国家发展和改革委员会能源研课题组依据直到2007年的历史数据的预测为代表。对其在“节能情景”所作的预测值按2010年和2012年的实际值验证,发现计入新能源的能源消费总量预测值偏低,如2010、2012年预测为31亿吨标煤和33.8亿吨标煤,而实际值为32.5亿吨标煤和36.2亿吨标煤。这说明该预测的一些指标至少在近期仍属偏乐观的。按该预测2035年的能源构成中煤炭、石油、天然气分别为51.5%、24.8%、16.5%,油气合计值比煤炭低10.2%。按照上面提到的IEA于2013年末的预测,2035年中国能源构成中煤炭、石油、天然气的比例依次为53%、18%、12%。油气合计值比煤炭低23%。看来,直到本世纪30年代中国还难以说进入了石油时代。
还必须注意到中国经济和能源消费抅成的巨大不平衡性。中东部经济的发展程度明显高于中部,特别是西部。再加上中、西部又是主要煤产区,因而其煤炭在能源中的比例会远高于全国均值。据中国统计年鉴资料,2009年人均生活用能城镇为336kgce,而农村仅为184 kgce,前者为后者的1.83倍。经济落后交通不便的许多边远农村甚至还停留在薪柴阶段,生活用能靠木柴秸秆,生产靠畜力、人力。