能源

能源問題，無疑是當(dāng)今世界最熱門的話題之一。它不僅關(guān)系國計(jì)民生、經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展、國家安全，同時(shí)更和人類的生存、發(fā)展、前途、命運(yùn)息息相關(guān)。解決能源問題乃至解決能源危機(jī)是21世紀(jì)人類面臨的重大課題之一，也是未來人類社會必須要面臨的課題。能源問題的解決將是一場持久戰(zhàn)，需要幾代人的不懈努力。在我們了解當(dāng)今世界的能源狀況，以及未來新能源開發(fā)等問題之前，先讓我們了解一下能源的前世今生。

先來看能源這個(gè)詞的字面含義。“能”是能力、能耐的意思：“源”是水流所出的地方。那么能源就是像流水一樣不斷供給能力之所在了。人類需要食物，這是維持我們機(jī)體正常運(yùn)轉(zhuǎn)的“能源”；而燃料、電力正是人類社會的“食物”。有了這些能源，現(xiàn)代社會才能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

火的使用

讓我們想象遠(yuǎn)古茹毛飲血的時(shí)代。那是幾十萬年或者上百萬年以前，我們的祖先已經(jīng)學(xué)會了直立行走。學(xué)會了使用簡單的石器工具。在某一次使用石器工具的過程中。他們不經(jīng)意地得到了火種。他們把火種妥善保存起來，希望它給部落帶來永遠(yuǎn)的光明和溫暖。這是人類第一次感受到能源的力量。后來人們學(xué)會了隨時(shí)取火。比如鉆木取火。從此，火的使用，成為人類和動(dòng)物之間最重要的區(qū)別之一。人們可以用火來取暖。煮食物。也可以抵御野獸的襲擊。火在很長的時(shí)間內(nèi)是人類使用能源的最有效方式了。能被燃燒的東西，比如說木材、煤炭、淺層石油就是那時(shí)人類的能源了。到了后來，人們發(fā)現(xiàn)。流動(dòng)的水。山谷中的風(fēng)。也可以被利用起來，代替人或者牲畜做一些重體力勞動(dòng)。這就有了水車和風(fēng)車。水能和風(fēng)能都可以通過簡單機(jī)械裝置轉(zhuǎn)化為重物的轉(zhuǎn)動(dòng)，比如說用水車或風(fēng)車推動(dòng)大石板來磨碎谷物。如果你到荷蘭海邊旅游，你會看到很多美麗的風(fēng)車，曾經(jīng)就只是這個(gè)用途。現(xiàn)在風(fēng)車主要是用來觀賞，紀(jì)念用的。這基本上就是古代人類對于能源駕馭的最高形式了。那么到了近代。隨著生產(chǎn)力水平的不斷提高，人們就在思考一個(gè)問題。水車只能建到河邊，風(fēng)車只能在有風(fēng)的時(shí)候工作。這嚴(yán)重限制了這些設(shè)備的廣泛應(yīng)用。怎樣才能隨時(shí)得到源源不斷的機(jī)械力呢?而當(dāng)時(shí)唯一可以隨時(shí)隨地得到的大規(guī)模能源就是燃燒煤炭所帶來的熱能了。

蒸汽機(jī)的發(fā)明——第一次工業(yè)革命

如何能讓熱能轉(zhuǎn)化成像風(fēng)車一樣轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械能呢?就是針對這個(gè)看似簡單的問題的思考。英國工程師詹姆斯·瓦特改造發(fā)明了近代蒸汽機(jī)。燃燒可以將水加熱成水蒸氣，而在氣缸有限的空間內(nèi)，大量的水蒸氣會產(chǎn)生壓力，這樣通過水蒸氣這個(gè)媒介。熱能這種百萬年來人們唯一可控的能量形式。轉(zhuǎn)化成了可以有更多用途的機(jī)械能量，后來這種機(jī)械能就用來發(fā)電。直到現(xiàn)在，全世界80％的電能還是利用這個(gè)原理得到的。

就是這樣，以蒸汽機(jī)的廣泛使用為標(biāo)志，英國在18世紀(jì)率先發(fā)起了第一次工業(yè)革命。迅速地成為了“日不落”帝國。也就是在那個(gè)時(shí)候，酣睡中的大清帝國，正陶醉于康乾盛世的尾聲。乾隆時(shí)代。雖然是一片繁華景象，雖然帝國當(dāng)時(shí)的國內(nèi)生產(chǎn)總值是世界的1/3，但我們當(dāng)時(shí)出口的卻只有茶葉、絲綢和瓷器。而英國則開始向世界推銷它的工業(yè)品。那時(shí)我們就開始落后了。隨后的事情，大家就都知道了。我們不買他們的工業(yè)品，他們就來賣鴉片。民族英雄林則徐燒掉他們的鴉片，然后就是鴉片戰(zhàn)爭。這是一段不堪回首的歷史。當(dāng)時(shí)的落后始于哪里?始于我們對于能量的駕馭仍然停留在火，就是熱能的直接使用階段。其實(shí)正是我們中國人首先發(fā)現(xiàn)了火及其帶來的爆炸氣體，即火藥，但我們卻錯(cuò)過了蒸汽機(jī)和內(nèi)燃機(jī)的發(fā)明，這需要我們認(rèn)真地反思。

電磁效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)——第二次工業(yè)革命

到了19世紀(jì)末20世紀(jì)初，世界進(jìn)入第二次工業(yè)革命時(shí)代。這個(gè)時(shí)候?qū)δ芰康鸟{馭體現(xiàn)在電能上面。人類進(jìn)入了電氣化的時(shí)代。這主要?dú)w功于英國科學(xué)家邁克爾·法拉第。是他發(fā)現(xiàn)了電磁效應(yīng)。使得以電磁效應(yīng)為基礎(chǔ)的發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)得以發(fā)明并被廣泛應(yīng)用。這使我們掌握并使用機(jī)械能產(chǎn)生了一種看不見、但有可能“摸得到”的偉大能量形式——電能。這個(gè)發(fā)現(xiàn)太偉大了。我們這個(gè)星球的夜空一下子亮了起來!讓我們想象一下，我們乘坐時(shí)空飛船回到了1800年，俯瞰夜空下的北京城，你所能看到的，也許只有星星點(diǎn)點(diǎn)的煤油燈所帶來的亮光。而今天我們有的是不夜城。對于能源的駕馭，改變了我們的生活，也改變了這個(gè)星球的面孔。

節(jié)約能源是我們的責(zé)任

對于能量的人均占有左右著我們的幸福感。但是當(dāng)我們肆無忌憚地使用著能源的時(shí)候，當(dāng)我們享受著無盡方便的時(shí)候，你是否有種危機(jī)感?你是否擔(dān)心在某一天，這種美好的生活會好景不再呢?我們現(xiàn)在使用的能源到底可以用多久呢?它們可持續(xù)嗎?為什么這么問呢?以電能為例，大部分電能仍然是靠燃燒煤炭獲得的。這種方式是否讓你覺得。我們其實(shí)離剛剛使用火的年代沒有走多遠(yuǎn)呢!是的，人類對于能源的駕馭仍然是處于童年階段。讓我們看看這個(gè)童年階段。我們都做了些什么吧。

目前我們可以使用的能量有80％是來自化石能源。核能、可再生新能源(如太陽能)現(xiàn)在還只是小配角而已。我們是在燃燒這個(gè)星球上古老生物的遺體即所謂化石燃料，來滿足我們貪婪的需要的。化石能源是由遠(yuǎn)古的動(dòng)物、植物被覆蓋在地下，在無氧、高溫、高壓的條件下轉(zhuǎn)化而成的。這些燃料是上天給人類的恩賜。它們的形成用了上億年的過程，而我們還可以享受這些能源的時(shí)間卻只剩下一兩百年。這還是樂觀的估計(jì)。所以這些化石能源叫做不可再生能源，就是因?yàn)樗鼈冃纬尚枰锰玫臅r(shí)間了。也就是說。幾百年以后，我們的子孫或?qū)⒉恢烂禾亢褪褪鞘裁礃幼樱腿缤覀儧]有見過活著的猛犸象、袋狼一樣。可以想象得到，那時(shí)的馬路很可能不是我們所習(xí)慣的藍(lán)黑色了，因?yàn)闆]有了石油之后，也就沒有了瀝青。那時(shí)的路或?qū)⑹撬唷；蛘呤裁磩e的材料鋪成的。我們的子孫將不會那么崇拜我們，他們會說我們透支了地球的能源，地球被我們弄出了很多小窟窿。我們一不小心。還弄臟了美麗的大海。最近美國墨西哥灣的石油鉆井平臺發(fā)生了嚴(yán)重的持續(xù)不斷的泄露，黑乎乎的原油覆蓋了遼闊的海面。更危險(xiǎn)的是，我們瘋狂地燃燒化石能源將會給環(huán)境脆弱的平衡帶來不可預(yù)知的負(fù)面影響。當(dāng)溫室氣體到達(dá)臨界濃度時(shí)。溫室效應(yīng)將很難逆轉(zhuǎn)，真正的危機(jī)就要來臨了!

化石能源是怎樣形成的?

在地球的童年時(shí)代。空氣中充滿了二氧化碳，沒有氧氣，溫室效應(yīng)十分嚴(yán)重，地球很熱。后來簡單的生命誕生了，從單細(xì)胞的藻類到復(fù)雜的植物，它們接收光能，同時(shí)吸收空氣中的二氧化碳，釋放出氧氣。這樣大氣中的二氧化碳越來越少，到現(xiàn)在不到大氣總量的1％。許許多多的植物在漫長的歲月中一代一代地沉積。變成了煤炭。而以植物或者其他動(dòng)物為食的動(dòng)物，則一代一代地積淀。最后變化為石油。