未来地球上的非再生能源的耗尽,将需要多少年时间?
地球上的非再生能源还没有彻底勘察清楚,人们已知的非再生能源的种类和数量还没有完全确定,新的煤田、天然气田和可燃冰资源不断被发现,所以较准确地估计非再生能源的耗尽时间不是一件容易的事,但可以肯定非再生能源的耗尽是有时间的,而且消耗在不断加速,从现有的消耗速度看,地球上已探明非再生能源的储量大约可够人类再用不到100年。
一、世界能源消费现状和趋势
据美国能源部能源情报署《国际能源展望2004》基准状态预测,全球能源消费总量将从2001年的102.4亿吨油当量增加到2025年162亿吨油当量,世界能源消费在2001-2025年将增加54%。日本、欧盟等能源机构预计,全球能源消费峰值将出现在2020-2030年。全球化石能源的枯竭是不可避免的,将在本世纪内基本开采殆尽。《BP世界能源统计2006》的数据表明,全球石油探明储量可供生产40多年,天然气和煤炭则分别可以供应65年和155年。国际能源署2005年分析认为,到2030年世界能源需求将增长60%,届时仍将有“足够”的资源可满足需求。预测未来石油需求增长的大多数将来自运输部门,运输部门占全球石油需求的份额将从现在的47%增加到2030年的54%。同时指出,C02排放也将增多,减排温室气体是一个严峻的挑战。
国际能源署认为,中东将增加投资以扩增常规石油资源产能,非常规石油资源如油砂等将得到加快开发利用,氢能将有少量应用,可再生能源将有更大发展潜力。到2030年,替代能源尤其是可再生能源,不仅将成为不可或缺的重要能源,而且将成为降低温室气体排放的重要举措。作为全球能源市场日趋重要的一个组成部分,目前中国的能源消费已占世界能源消费总量的13.6%,世界能源消费将越来越向中国和亚太地区聚集。
据预测,目前中国主要能源煤炭、石油和天然气的储采比分别为约80、15和近50,大致为全球平均水平的50%、40%和70%左右,均早于全球化石能源枯竭速度。未来5-10年,中国煤炭国内生产量基本能够满足国内消费量,原油和天然气的生产则不能满足需求,特别是原油的缺口最大。注重能源资源的节约,提高能源利用效率,加快可再生能源的开发利用,对于中国来说既重要又迫切。
二、世界可再生能源发展趋势
世界大部分国家能源供应不足,各国努力寻求稳定充足的能源供应,都对发展能源的战略决策给予极大的重视,其中可再生能源的开发与利用尤为引人注目。化石能源的利用会产生温室效应,污染环境等,这一系列问题都使可再生能源在全球范围内升温。
从目前世界各国既定能源战略来看,大规模的开发利用可再生能源,已成为未来各国能源战略的重要组成部分。自上个世纪90年代以来可再生能源发展很快,世界上许多国家都把可再生能源作为能源政策的基础。从世界可再生能源的利用与发展趋势看,风能、太阳能和生物质能发展最快,产业前景最好,其开发利用增长率远高于常规能源。
风力发电技术成本最接近于常规能源,因而也成为产业化发展最快的清洁能源技术,风电是世界上增长最快的能源,年增长率达27%。国际能源署的研究资料表明,在大力鼓励可再生能源进入能源市场的条件下,到2020年新的可再生能源(不包括传统生物质能和大水电)将占全球能源消费的20%,可再生能源在能源消费中总的比例将达30%,无论从能源安全还是环境要求来看,可再生能源将成为新能源的战略选择。
三、世界部分国家可再生能源发展目标
2004年,美国、德国、英国和法国可再生能源发电占总发电量的比重分别为1%、8%、4.3%和6.8%;到2010年将分别达到7.5%、20.5%、10%和22%;到2020年将都提高到20%以上;到2050年,德国和法国可再生能源发电将达到50%。韩国可再生能源消费比重将由2004年的2.1%提高到2010年的5%。日本和中国的可再生能源消费比重将由2004年的3%和7.5%提高到2010年的10%左右,2020年分别达到20%和15%。
四、世界部分国家可再生能源利用进展
美国正在加大可再生能源研发和利用力度,2005年美国能源部能源研发总投资7.66亿美元,其中可再生能源研发投资占了42%。美国制定了庞大的太阳能发电计划,克林顿政府出台的“百万屋顶计划”将在1997年到2010年里,安装总容量达4.6亿兆瓦的光伏发电系统。
德国新的《可再生能源法》,为投资可再生能源提供了可靠的法律保障。德国制定了《未来投资计划》以促进可再生能源的开发,迄今投入研发经费17.4亿欧元。2004年,德国可再生能源发电量占总发电量的8%,年销售额达100亿欧元。风力发电占可再生能源发电量的54%,太阳能供热器总面积突破600万平方米。法国。法国推出了生物能源发展计划,2007年之前将生物燃料的产量提高3倍,使起成为欧洲生物燃料生产第一大国。具体内容是建设4个生物能源工厂,年均生产能力达到20万吨,生物燃料的总产量将从目前的45万吨上升到125万吨,用于生产生物燃料的作物面积也将达到100万公顷。由于生物燃料目前成本比汽油和柴油贵2倍,法国已出台一系列优惠措施,鼓励生物燃料的生产和消费。
英国把研究海洋风能、潮汐能、波浪能等作为开发新能源的突破口,设立了5000万英镑的专项资金,重点开发海洋能源。不久前,在苏格兰奥克尼群岛的世界首座海洋能量试验场正式启动。英国第一座大型风电场一直在不断发展,目前风电装机总量已达650兆瓦,可满足44万多个家庭的电力需求,近期还将建设10座类似规模的风电场。
日本官方报告,将从2010年正式启动生物能源计划,并与美国和欧盟共同开发可再生能源,建设500个示范区。预计将投资2600亿日元,而与之有关的产品和技术将成为日本新工业战略的重要组成部分。
其他国家和地区。一些发展中国家如中国、印度、印度尼西亚和巴西等国家,越来越重视可再生能源对满足未来发展需求的重要性。中国制定实施了《可再生能源法》,编制了《可再生能源中长期发展规划》,将大力发展可再生能源并确定了明确目标。印度成立了可再生能源部,政府全力推动可再生能源资源的开发利用,目前印度在风电和太阳能利用规模方面已居于世界前列。东盟国家也开始重视可再生能源的开发工作。10个成员国各自都有了发展可再生能源的计划,包括地热、水电、风能、太阳能和来自棕榈或椰子油的植物燃料等。按东盟计划,到2010年各成员国的可再生能源电力将达到2.75万兆瓦,其中印尼、菲律宾和泰国将成为领先者。
地球上的石油形成的原因目前有两个,一个是由动物残骸沉淀而来,另一个是由碳组成的。石油属于不可再生能源,未来终有一天石油会消失。
一、地球上是怎么形成这么多石油的?
石油被称为“黑色的黄金”、“工业的血液”,石油占据着工业原料霸主的地位,许多国家靠着石油赚得盆满钵满。石油的使用范围非常广,让人类进入了内燃机时代。很多人都好奇,石油是如何形成的呢?关于石油的形成一直是科学界讨论的问题,目前认为石油形成有两个原因,一个是由动物植物残骸沉淀得来,另一个是由碳组成。
根据科学家的推断,石油的形成大约需要几百年的沉淀。当远古生物死亡后,残骸会深埋在地里,经过上千年的沉淀后就会浓缩成新的物质并变成沉积岩,沉积岩在地下高温的烘烤下就会液化成了石油。还有的科学家认为石油并非由动植物残骸沉淀而来,而是由碳氢化合物组成的。但这一点并未获得认可,因为没有证据能证明这一点。
二、未来人类会把石油消耗一空吗?
石油属于不可再生能源,也就是说我们抽出一桶石油,地球就少一桶的石油。人类这一百年来使用石油的数量一直在增加,这要归功于技术的发展。以前由于技术的落后,人类对石油的探测十分被动,如今人类已经可以在深海探测石油,而且探测出来的石油量也十分惊人。
人类大量使用不可再生能源,如果还不能找到替代资源,很可能在不久的将来地球将再也无石油开采。人类大量开采石油,还会面临两个问题,一个是资源枯竭问题,另一个是环境问题。资源枯竭势必会出现抢夺资源的情况,爆发战争也是有可能的。
三、综上所述
地球上石油的由来有两个原因,一个是动植物残骸沉淀而来,另一个是碳氢化合物组成的。如果再找到新的替代能源,在不久的未来,石油会有一天被抽干。
2020年是个不平凡的年,因为新冠肺炎的侵袭,让全人类都遭受重创。我国是第一个做出反应,并掌控疫情的国家,这是让国人非常骄傲的。虽然刚开始爆发了,但是反应还算及时,没有让疫情进一步扩大。(文章最后有我个人对文章重点的总结,赶时间的话可以直接跳到最后面看总结。)
过年的时候,大家出行都少了,大部分都在家里,避免与其他接触。那时候汽油的价格变得非常便宜,很多人感叹已经很久没有见过这么低的油价了。近几年不断上升的油价,终于在疫情面前低下了头,不敢骄傲。
起初,我以为是因为全国人民减少了出行,汽油用得少了,价格自然也就降下来了。毕竟汽油的原材料石油是不可再生资源,用一点少一点,未来的价格也只有上升,不可能降低。所以,人类才不断在选择和研发新能源,一方面是为了避免二氧化碳的排放,另一方面就是因为石油是不可再生资源,会有用完的一天。
然而,四月份的一条新闻让我震惊了,美国的原油期货价格跌破零元,收于-37.63美元/桶。虽然期货价格并不是现货价格,但是也反应了原油低迷的状态。这条新闻引起了我对石油的关注,所以我去好好了解了石油。
大家可能会发现,我刚才又说石油,又说原油。所以首先,我们先把两者的关系来理清楚。
石油一般是气态、液态和固态的烃类混合物,具有天然的产状。是烷烃、环烷烃、芳香烃和烯烃等多种液态烃的混合物。
原油一般是指直接从地下或者是海底开采上未经加工的石油,是一种黑褐色并带有绿色荧光,具有特殊气味的粘稠性油状液体。
但是我们习惯上所说的石油,其实就是原油的定义,也就是单指粘稠性油状液体。但是石油的定义其实要比原油更大一点。因为石油除了包含了液态的原油,还有气态和固态的其他烃类物质。
石油的产品可是遍布了我们生活的方方面面,并不只燃料一种用途。所以假设有一天石油被我们用完了,那么我们并不只是没有了一种最常用的燃料,影响了出行。而是生活都有可能受到影响。
让我们来看看石油的产品有哪些吧。第一个就是刚刚提到了燃料了,小到锅炉和燃油灯,大到飞机和船舶,都是需要使用燃料来发挥自己的作用。石油通过各种物理和化学方法处理后,分别可以得出不同的燃油,众多品种的燃油可以满足各种器械和设备。
第二个是沥青。在我们的城市里,比较主要的道路都是使用沥青铺路。因为使用沥青铺路的好处多多,表面平整、行车舒适、振动小、噪音低、耐磨损、不扬尘、易清洗、施工期短、可分段修建、养护维修简便、可再生利用,这些都是优点。
第三个是润滑油。我们的车辆和家中各种机械,在会产生摩擦的地方,只要涂上润滑油,就可以减少摩擦,从而减少磨损、延长寿命,也可以让使用更加顺畅。另外还有散热、绝缘和密封的功能。连我们人使用的凡士林也都属于润滑油,只不过我们会把凡士林处理得更适合人类使用而已。
第四个是溶溶剂。在化工行业,这个是少不了的。除了制备各种试剂外,还可以利用它们的之间会反应或者相溶的性质来洗涤。比如,当我们弄到了油漆的时候,可以拿汽油或者煤油来洗涤。
既然我们那么需要石油,就让我们来探寻一下石油的由来吧。说实话,目前为止并没有一种确切的定论。最主流的两种说法分别是生物成油理论(有机成因理论)和非生物成油理论(无机成因理论)。让我们分别来了解一下。
生物成油理论(有机成因理论):这种理论认为,石油是古代有机物(动物和藻类)死亡以后,被埋在厚厚的沉积岩(沉积岩就是大量的植物和动物死亡后,其身体的有机物质不断分解,与泥沙或碳酸质沉淀物等物质混合组成)下,经过漫长的地质年代与淤泥混合。
地下的高温和高压下逐渐转化,先形成腊状的油页岩,再退化成液态和气态的碳氢化合物。由于这些碳氢化合物比附近的岩石轻,它们向上渗透到附近的岩层中,直到渗透到上面紧密无法渗透的、本身则多空的岩层中。慢慢聚集到一起的石油就形成了油田。
这种理论可以说是最主流的,我们的教材中也是使用这套理论来告诉我们石油的成因。所以我们从小都知道石油是一种不可再生能源,总有一天会用完。我们需要节省能源,减少能源的消耗。那么如果有一天告诉你石油是取之不竭的或者是短期之内不会被用完,你会是什么感想呢?请看看另外一种理论吧。
非生物成油理论(无机成因理论):这个理论其实是在不断发展的理论,因为科学家觉得生物成油理论还是有漏洞的,所以一直都在研究石油的成因。我国大庆油田勘探开发研究院的崔永强博士曾指出,天文学、地质学、科学实验和勘探开发实践中,我们发现烃类的大规模存在并不以生命物质的存在为前提。比如土卫六上发现了大量甲烷。
并且还有一点可以证明生物成油理论是错误的,那就是熵,也就是热力学第二定律。化学热力学计算表明,所有生命分子的化学势均小于甲烷,且随其聚合度的增大而减小。相反,乙烷以上烃类分子的化学势均大于甲烷,且随其聚合度的增加而增加。从生命分子演化到烃类分子,是一个从低化学势演化到高化学势的过程,它违背热力学第二定律关于自发过程必须向熵增方向演化的规定。
崔永强博士还发表了论文《现代石油地质学——幔源油气理论》来阐释石油的形成,其中指出石油和岩浆都是地幔流体作用的不同产物,都是源于烃碱流体。烃碱流体中的烃类组分就是幔源油气的源头。幔源油气是现代石油地质学的核心。
用最简单的话来说(想要看具体原理,请自行搜索论文),就是地幔中高温高压的条件,使得石油形成。然后因为地壳运动,烃碱流体就向空出来的位置富集。
总得来说,依照现在的科学认知,我们原来所了解的生物成油理论其实已经被推翻了。并且按照现在石油开采情况来看,石油的产量只有增加,没有减少。我们也从来没有听说过有油田被采完。
但是,这并不代表我们就可以随意挥霍石油能源,因为二氧化碳的增加,确实对我们的环境造成了非常大的影响。从环保的角度,让我们确实应该减少石油能源的燃烧。就今年疫情影响导致的汽车减少出行,其实就已经可以看到环境的改善。所以无论油价高地都好,请从我做起!
个人觉得是重点的总结:
1.石油一般是气态、液态和固态的烃类混合物,具有天然的产状。是烷烃、环烷烃、芳香烃和烯烃等多种液态烃的混合物。
2.原油一般是指直接从地下或者是海底开采上未经加工的石油,是一种黑褐色并带有绿色荧光,具有特殊气味的粘稠性油状液体。
3.但是我们习惯上所说的石油,其实就是原油的定义,也就是单指粘稠性油状液体。但是石油的定义其实要比原油更大一点。因为石油除了包含了液态的原油,还有气态和固态的其他烃类物质。
4.石油的产品可是遍布了我们生活的方方面面。第一个是燃料,第二个是沥青,第三个是润滑油,第四个是溶溶剂。
5.石油的由来,最主流的两种说法分别是生物成油理论(有机成因理论)和非生物成油理论(无机成因理论)。
6.生物成油理论(有机成因理论)是说古代有机物(动物和藻类)死亡以后,由于地下的高温和高压下逐渐转化为石油。
7.非生物成油理论(无机成因理论)是说地幔中高温高压的条件,使得石油形成。然后因为地壳运动,烃碱流体就向空出来的位置富集。
8.依照现在的科学认知,我们原来所了解的生物成油理论其实已经被推翻了。但是,这并不代表我们就可以随意挥霍石油能源,因为二氧化碳的增加,确实对我们的环境造成了非常大的影响。从环保的角度,让我们确实应该减少石油能源的燃烧。
2、研发科技,可再生能源的科学技术。
3、在地球上,开发和寻找新的能源。
4、在太空上,寻找新的能源。
5、使用一些绿色能源代替现在的能源。
这个问题似乎是太无聊了,因为哪怕是只有小学文化程度的人通过简单的计算也会得出还能用80年的结论。但在经济学家看来,这未必是正确的答案!虽然要准确地说出全球石油还能供人类使用多少年还受制于很多不确定的因素,但仅根据上述所提供的条件而论,经济学家们给出的答案是绝对少于80年。也许你有点奇怪,在进一步说明这一问题之前,我们有必要引入经济学的边际分析法。
经济学的边际分析法强调的是在一个连续的过程中最后一个最重要的思想。有这样一则笑话,一个十分饥饿的人去买烧饼,连续吃了五个才吃饱。于是,他感慨地说:“早知道这第五个烧饼可以充饥,当初只买这个就好了!”这个饿汉的结论虽然滑稽,但这里还是显示了边际分析的重要性。应当说,这五个烧饼本身是没有区别的,但在人们消费的过程中却是最后一个烧饼决定其价值。也就是说,在人们的消费感受中,最后一个烧饼具有决定性作用。
边际分析强调下一个或最后一个最有用,这个方法在经济学中的大量运用始于19世纪70年代一批工程师投身于经济学研究的运动,这被称为经济学的“边际革命”。在此以前,经济学家们饱受“水和钻石之谜”的困惑而不能自解。因为一部分经济学家深信任何东西的价值都是由其效用(满足人们某种需要的程度)决定的。但水和钻石一比较,问题就出来了,水是生命之源,人们一天都离不开它,效用可谓极大;而钻石对于人们的生活来说,可有可无,一辈子没有也没有大的关系,可谓效用极低。但在现实中,钻石通常比水贵得多,这就形成了悖论。虽然按照“物以稀为贵”的谚语,人们可以说,钻石比水要稀少,所以,钻石比水要贵,但按照经济学理论的要求,这正是需要进一步解释的。而边际分析法恰恰做到了这一点。
按照边际分析法,不是全部而是最后一个单位决定事物的价值。从起点来看,第一单位水的价值无疑是非常高的,但由于通常情况下水的数量极其丰富,到最后,一单位水就递减得不值什么钱了;而对钻石来讲,第一单位肯定不如水的价值高,但由于钻石的数量极其有限,到了最后一单位,钻石的价值就再也递减不下去了,这就形成了钻石的昂贵。“水和钻石之谜”由此得以破解。
现在再来看全球石油还能用多久的问题。石油资源是一种不可再生能源。尽管最近有科学考察表明,这种能源在地球上依然在不断生成,例如在墨西哥湾、黑海等,但其生成的速度,不是以年计算,而是要用地质年代来计算。所以我们只能以全球目前的20000亿桶石油储量为考虑对象。目前由于石油的储量还算丰富,所以人们使用的石油以其使用方便和价格低廉而远胜于其他能源。但在今后的石油开发过程中,随着石油数量的不断减少,其开采的难度会越来越难,石油开采的边际成本是递增的,也就是说,不用等到20000亿桶石油开采完,在边际上,石油因其开采成本递增而价格会变得十分昂贵,以致于和其他能源相比,特别是新能源的使用,石油已没有任何优势可言,因而必然被人们所弃用。这就是在给定条件下石油为什么不能使用80年的原因所在。