人类使用能源发展趋势是由什么向什么转化?
世界能源结构的演变及发展趋势;
工业革命促进了煤炭工业的发展第二次世界大战bai后,石油和天然气工业又获得迅速发展。目前,石油、煤炭和天然气等化石燃料已成为世界能源的主体。据《2000世界能源统计评论》资料,1999年世界一次能源消费构成的比例是石油40.5%,天然气24%,煤炭25%,核能8%,可再生能源2.5%。由此可见,化石燃料约占世界一次能源构成的89.5%。能源结构的这种现状经历了一个长期的演变过程。在产业革命后的200年中,煤炭一直是世界范围内的主要能源。
随着科技、经济的发展,石油在一次能源结构中的比例开始不断增加,并于20世纪60年代超过煤炭。此后,石油、煤炭所占比例缓慢下降,天然气比例上升,新能源、可再生能源逐步发展,形成了当前的以化石燃料为主和新能源、可再生能源并存的格局。虽然化石能源是当前的主要能源,但化石能源的大规模低效开发和利用会导致大量资源的浪费和污染物、温室气体的排放。国内外许多专家指出,现行的能源生产、使用方式是不可持续的,按照现在的能源发展趋势,在一定时期内,难以达到可持续发展的目标。因此,必须重视研究能源发展的新思路和新模式。此外,化石燃料的不可再生和引发的不断恶化的生态环境后果也促使人们努力开发新的能源技术。现今新能源和可再生能源技术的开发己日益受到重视,预计在21世纪,以化石燃料为主体的世界能源系统将转化以太阳能和生物质能等可再生能源为主体的新的世界能源系统,化石燃料将失去世界能源主体的地位。当然,能源结构从化石能源为主转为以新能源、可再生能源为主的这一革命性变革需要一段较长的技术准备和过渡时期。新能源和可再生能源要大量取代化石能源是一项十分艰巨的任务,绝非一朝一夕可以实现的,况且与化石能源相比,目前非水可再生能源依然昂贵。世界能源理事会和国际应用系统分析研究所合作完成的研究认为:在21世纪上半叶,石油、煤炭和天然气等化石燃料仍将界一次能源构成的主体,但在21世纪下半叶,随着石油和天然气资源的枯竭,太阳能和生物质能将获得迅速发展,到2100年,太阳能和生物质能等可再生能源将占世界一次能源的50%以上。 传统的矿物燃料仍将在21世纪上半叶占据世界一次能源构成的主体的另一个理由,是世界能源需求在2020年将达到110-352亿吨标准煤,如此巨大的能源需求是任何一种新能源在短期内都无法满足的,而矿物燃料矿资源目前看依然较为丰裕,价格也比较低廉。有人估计矿物燃料按目前的开发利用强度和回收率,仍可供全世界200多年。同时,矿物燃料开发利用的技术也比较成熟,并己经系统化和标准化,而建立适合新能源开发利用的新技术体系尚需较长一段时间。
在世界能源系统的转换过程中,煤炭将成为承上启下的可靠的过渡能源。这首先是因为相对于石油和天然气资源而言,煤炭资源相对比较丰富。现在世界能源结构中所利用的化石能源主要仍然是煤炭,其次才是石油和天然气,其比例约为68%、17%、15%。根据国际上通行的能源预测,石油将在40年时间内枯竭,天然气将在60年内用光,但煤炭可以使用220年。其次,随着洁净煤技术的不断成熟,煤炭利用过程中所产生的环境问题将在一定程度上得到缓解。一些学者预测,在21世纪中叶,由于石油和天然气的短缺,煤炭液化生成的合成液体燃料的比例将增加。在替代传统的化石能源的可供选择的能源中,除可再生能源外,核能是人类未来能源的希望。根据国际原子能机构的统计,1999年全世界正在运转的核反应堆电站为436座,总发电能力为3.517亿千瓦时,发电量约占世界一次能源构成的8%左右。近几年,由于核电站运行的安全性、核废料的处理和核不扩散等因素的影响,核能的发展在欧洲、北美洲和独联体国家出现了下降趋势,但核能的发展在亚洲仍然拥有强劲的势头。为了促进核能的发展,许多国家在研究新一代快中子反应堆的同时,又加强了受控核聚变的研究,目前受控核聚变己在实验室取得阶段性成果。世界能源理事会认为,如果核技术在21世纪有重大突破,那么到2100年核能将占世界一次能源构成的30%。氢能是替代传统化石能源的理想的清洁高效的二次能源。随着制氢、氢能储运及燃料电池技术的发展,氢能将成为其他新能源和可再生能源的最佳载体替代化石能源。氢能系统由氢的生产、储运和利用三部分组成。用太阳能或其它可再生能源制氢,用储氢材料储氢,用氢燃料电池发电,将构成近“零排放“可持续利用的氢能系统,可广泛作为分布式电源。 综上所述,未来的世纪,核能、氢能、可再生能源将逐步发展并最终成为主要能源,电力将成为主要的终端能源。在21世纪,世界以化石燃料为主体的能源系统将逐步转变成以可再生能源为主体的能源系统。能源多元化将是21世纪世界能源发展的必然趋向,也是世界能源发展历程中的必然阶段
人口的增长,并非取决于能源的单一因素,但能源却是影响人口数量的一个重要因素。能源与人口之间存在着一种既相互影响又相互制约的关系。从人类对能源的利用和人口的发展关系来看,大致经历了4个阶段:
第一阶段,人类完全依赖自然光热而生存繁衍,这一时代是人类的原始能源时代,世界人口长期徘徊在10万~20万之间,人口增长几乎处在停滞状态。
第二阶段,人类初步自觉地改造利用自然环境的柴草等初级能源。这一时代大约始于一万年以前的新石器时代。这时人类开创了刀耕火种的初始农业,世界人口增至1000万左右。随着人类改造自然、利用能源的进展,世界人口开始从公元初的2亿多上升到1750年的7.28亿。
第三阶段,化石能源替代了柴草能源,尤其是世界进入了石油能源时代之后,人口直线上升。到20世纪90年代中期,世界人口已超过了50亿。
第四阶段,到21世纪,化石能源时代将逐步过渡到新能源时代。美国能源部预测到2070年以后,世界将进入以太阳能、地热、风能、水能、海洋能和核聚变、增殖堆等能源为主导的新能源时代。在这个阶段的初期,世界人口增长率开始下降,但人口数仍将持续上升一个时期。
预计到2030年,世界人口将达到100亿,2100年,世界人口将达到130亿。随着能源结构的变革,人口质量的提高,世界人口将有可能稳定在适度的数量上。
能源问题始终伴随着人类 社会 的发展。
一是因为人类的发展离不开能源的供应;
二是因为地球上的能源相当有限。那么,当人类将地球能源消耗殆尽之后,我们的出路在哪里呢?
其中,有一种巨大的能量体,它就在我们的身边。但要利用它来推动发展十分艰难。
目前世界上,已经有多个国家出现了能源紧缺的问题,如果一个国家无法得到充足的能源供应,那么这个国家各方面的发展也会迅速衰落。
这样的问题在工业革命初期还没有那么明显,因为那时候许多国家的发展并不太过依赖于化石能源,但随着许多国家开展工业化建设之后,人类开始不断地向大自然索取能源。
久而久之,原本具有丰富储藏量的化石能源,已变得稀少了。这对人类未来的发展是严峻的考验,人类在大量利用自然界能源来发展 社会 的同时,也不断给地球环境带来了负担。因此,在很早之前,就有科学家预测人类将在未来50年以后,离开地球去到别的星球发展。
暂且不论该说法的真实性,它背后揭示的是人类文明未来发展所要面对的问题。如果不能应对一系列问题的话,那么人类在地球上的前景确实是暗淡的。
可持续发展对于全人类来说是至关重要的策略,但要想实现可持续发展,就得付出很多。
从能源方面来说,我们需要逐渐转变能源结构,从化石能源为主要能源的传统结构,过渡到以新能源为主的新型能源结构。目前新能源的浪潮已经在多个国家展开,而且,许多国家已经在研发新能源技术上投入了大量的人力和物力。
目前,人类已经实现的新能源方法就有太阳能,潮汐能,地热能,风能等等,其中,太阳能是最早发展起来的,因为科学家意识到人类可以主动地利用太阳能,这就需要收集太阳能,并且将它转化为其它形式能量的装置。
但是,目前人类所掌握的太阳能技术,效率还比较低,为了获取更多的太阳能,只能增加太阳能电池板的面积。
除此之外,风能也具有一定的限制,只有长期存在季风气候的地方。才具有发展风能发电的优势。
那么,是否有其它方法让人类获得更多的能量呢?
这时候,科学家们想到了光能,这是一种普遍存在于地球上的能量。在设想中,只要有光。就能够产生能量。而且,该技术并不会受到能量收集装置的束缚。
如果想要利用光来获取能量的话,首先需要了解光的本质。上个世纪初,科学家就开始研究光的本质,并且,有了一定的进展。
现在,我们都知道,光能由光粒子提供,而光纤的速度是所有物质中最快的。按照质能方程,虽然光粒子的质量很小,但是光速的平方足以让光具有的能量,超出人类的想象。
如果光不具有难以估摸的能量的话,那它也无法从光源传播到很远的地方去。
因此,如果人类在未来能够掌握利用光能的技术,那么这可能比掌握核技术还要强大。但是,爱因斯坦曾经说过,人类只能够无限接近光速,无法超越光速,这在一定程度上说明了光速是不可靠近的。光的能量同样也是不可接近的。
化石燃料每天都在减少,因为我们每天都在使用煤气、汽油这一类东西。而化石能源又是不可再生能源所以我们大量开采枯竭是必然的。
想要知道哪些能源能够代替化石能源之前,我们需要了什么是化石能源,化石能源有什么用,为什么我们要大量使用化石能源。首先我来说一下化石能源通常指的是碳氧化合物代表有煤炭、石油、天然气,这些都事可以通过燃烧来释放能量的物质。想必大家也都知道他们使用的地方,比如煤炭可以用在发电这个方面,而且目前使用煤炭发电还是发电的一种主要方式,石油大家就更不陌生了,汽车没油了需要加油用的就是汽油,而汽油便是石油精炼而来的。最后就是天然气了,家家户户炒菜用的那个气基本上都是天然气,目前来看天然气是比较清洁的能源。但是又因为这些物质产生需要等上几百年所以这些物质也被定义为不可再生能源,那么我们要等着他枯竭在想办法嘛?
当然不是,既然我们知道了化石能源主要用来发热,他的替代物也就好找了。目前来看可行的替代化石能源的方法有:太阳能,风能,水能,潮汐能,核能和氢气,目前太阳能发电已经开始大面积推广,水能的利用在三峡水坝便可以知道,潮汐能里用的比较少,但是随着科技的发展肯定会得到充分的利用的,风能的主要应用也就是风力发电。目前来讲开发的最好属于核能,因为一些发达国家的电力供应绝大部分是由核能源来提供的。这些物质是目前来看未来可以代替化石能源的可行能源。
总结:化石能源在我们生活中到处都有着它的身影,但是由于运用广泛并且不可再生,于是便需要其他能源去代替他,目前来看太阳能,风能,水能,潮汐能,核能和氢气这些是比较好的方法,因为这些不污染环境,并且可以无限再生。