淺析能源與利用

摘 要：首先指出全世界能源問題。由于全世界經過兩次工業革命進入對資源消耗極大的高科技時代，化石燃料的大量消耗以及排放的溫室氣體對環境造成的壓力越來越大。最后提出了對能源利用的展望，也是對人類未來能源利用的推測。

關鍵詞：能源問題；傳統能源；核能；太陽能；未來展望

引言

隨著世界人口的持續增長及發展中國家人民生活水平的逐步提高，化石燃料的消耗將會加快，對環境造成的壓力與日俱增。化石燃料的儲備是有限的而且它的形成是一個長期的過程，需要幾百年的時間，因此又是一種不可再生資源。據觀察、研究表明，今天在地下已沒有煤和石油在形成。化石燃料如此珍貴，而人類又在毫無節制的使用，因此在可以預見的未來，可能是一兩百年時間內化石燃料將會消耗殆盡。因此，可再生能源和清潔能源將會越來越被重視。

其中太陽能與核能因為成本低、利用效率高以及可再生而被廣泛看好。

核能（或稱原子能）是通過轉化其質量從原子核釋放的能量，產生核能的方式有兩種，核聚變與核裂變。裂變早已經進入商用化的階段，而聚變由于過程的難以控制，暫時還處于研發階段。世界范圍內有大量的核資源，只要利用得到，面臨的能源問題可以充分解決。

太陽能一般指太陽光的輻射能量，則是一種更為清潔的能源，取之不盡用之不竭。它存在于自然之中，可以被人類好好利用。廣義上的太陽能是地球上許多能量的來源，如風能，化學能，水的勢能等等。目前對太陽能的電池或者說太陽能吸收元件的研究進入了瓶頸，提高吸收效率的同時會大幅增加生產成本，這是解決利用太陽能的技術的當務之急。

1 全世界能源問題

1.1 經濟發展使能源消耗量激增

隨著世界經濟規模的不斷增大，世界能源消費量持續增長。過去30年來，世界能源消費量年均增長率為1.8%左右。如此之高的年增長率使得本就有限的資源儲備日益捉襟見肘。2011年，全球能源消費呈現了自1973年以來最大的增長量，幾乎各種能源的增長率都超出過去10年平均增長率的1倍以上.截至2011年年底，全球石油儲量約為1.653萬億桶，若按照現在全球每天非常非常保守0.8億桶的消耗速度來看，當前的世界石油儲量可供全球消費54年[1]。

1.2 能源供需關系總體緊張

進入21世紀后的絕大部分時間里，能源供應趨緊。在這期間，盡管在世界范圍內石油供需總體上保持平衡，供略大于求，但這一平衡十分脆弱。往往由于自然災害、氣候變化、局部戰爭、社會動亂、恐怖活動等原因，在某些國家和地區、某些季節或某一時間段、某些石油品種出現斷檔，致使某些國家和地區不時發生油荒、電荒等能源供應緊張局面。

1.3 化石燃料仍是能源消費主體

化石燃料仍是目前能源消費的主體，占一次能源消費總量的86%。在世界一次能源消費結構中，石油占33.6%，天然氣占23.8%，煤炭占29.6%，核能占5.2%，水電占6.5%，可再生能源占1.3%。石油仍是最主要的能源，但所占比重連續11年下降。天然氣的比重在顯著提高[2]。

天然氣的發展引人注目，非常規天然氣堪稱異軍突起。截至2010年底，世界天然氣探明儲量增至187.1萬億立方米，同比增加5000億立方米。

煤炭產量增長主要來自非OECD國家。2010年，世界煤炭產量為72.73億噸，同比增長6.3%。其中，中國煤炭產量位居世界第一，達32.4億噸，占全球產量的48.3%；美國煤炭產量位居世界第二，印度位居世界第三，澳大利亞和俄羅斯分別位居第四和第五。

水電和核能也實現了2004年以來的最大增長。2010年是自1990年以來平均降雨量最大的一年，因此水電實現了有史以來最大的增長。全球水力發電量達到7.756億噸油當量，增幅為5.3%。核能實現了2%的增長。其中，3/4的增長來自OECD國家，法國核電增量位居全球第一，增幅為4.4%。

生物能源等其他可再生能源也有所發展。中國和美國是世界可再生能源發展的主力，兩國貢獻了全球風能增長的近70%。

2 未來能源的展望

隨著人類文明社會的高度發達，經濟生活的大力發展，能源問題日益顯現，且必將伴隨著人類文明持續存在。當前解決能源問題沒有一勞永逸的方法。我們能盡的努力分為兩方面：一方面，想方設法延長現有能源的使用時間-提高能源轉化率；研發節能產品。另一方面，開發和使用新能源。

在可以預見的未來，化石燃料包括煤、石油、天然氣消耗殆盡的一天即將到來。我們必須做好應對的措施。不然真會如一則故事說的那樣：我的父親使用駱駝作為交通工具，兒子是飛機和汽車，我的孫子又會再次使用駱駝作為交通工具。故事雖有夸張的成分，但揭示的問題不容忽視。

個人覺得人類未來能源的結構是以核能為主，太陽能與氫能為輔的情況。這三種能源的共性是取之不盡用之不竭，且都是清潔能源（核聚變終會取代核裂變的），人類不僅可以大規模的使用，而且沒有后顧之憂，不用擔心會給環境帶來危害。

核能為主是因為核能是高能量的燃料，1千克鈾可供利用的能量相當于燃燒2050噸優質煤。氘和氚都是氫的同位素。1千克氘和氚燃料，至少可燃以抵得上4千克鈾料或l萬噸優質煤燃料。正是如此，核能才一定會成為最主要的能源。電廠發電終會是利用核能，來為千家萬戶以及工廠生產提供電，取代化石燃料成為主導能源。

氫能儲量豐富，蘊藏在浩瀚的海洋之中，若把海洋中的氫能提取出來，燃燒產生的熱量是地球上礦物燃料的9000倍；適用范圍廣，清潔無污染也是氫能的優點；獲得渠道豐富，可以通過電解水得到，也可在海洋中開采。電解水獲得的氫能比消耗的電能還要多，這是一個技術問題，相信在不久的將來可以技術攻關。

太陽能以無成本無污染分布廣而備受推崇，但其局限性成為不可避免的缺點。因此也是一種輔助能源，隨著太陽能電池技術的不斷進步，有望進一步被人類利用。

可以想象，在不遠的未來。經歷了化石燃料枯竭之后。我們使用這三種能源并輔以地熱能、風能等能源可以應付所有的需求。核能負責發電以及為軍用設備例如潛艇、導彈提供動力。但是日常出行的汽車、飛機，家里面燒菜做飯這是不適合用核能的，不僅安全性是個問題，而且也很難如此普及，很難想象開著一輛小汽車還得裝著一個核反應裝置。所以我認為在這些方面氫能可以取代核能，氫能熱值高，安全性好，為汽車等提高動力，為家用提供燃料都是不錯的選擇。汽車以氫為燃料，既不會有尾氣污染，也比電池為燃料的汽車更有動力感，自然可靠。太陽能則應用在各個領域，充分利用它的無成本分布廣的特點。太陽能電池、太陽能路燈、太陽能手電、太陽能手機、太陽能助力車等均可以大力普及。因為太陽能時間地點的局限性，使其只能成為一種輔助能源，不過它的種種優點使得人類可以在日常領域（即對連續性要求不強）廣泛應用，這樣可以節省很多能源，并且方便實用。剩下的風能、地熱能則是錦上添花，普及率不會很廣，只能作為新能源的嘗試與研究、在核能利用不了的時候作為儲備能源使用。

綜上所述，未來的能源結構體系是以核能為主，太陽能與氫能為輔，風能、地熱能等錦上添花。

參考文獻

[1]魏一鳴.我國能源報告（ 2006）：戰略與政策研究[M].北京：科學出版社，2006.

[2]王慶一.我國與世界能源數據[J].煤炭經濟研究，2004，（274）：73-79.

作者簡介：張群力（1991，11-）男，青海省達日縣（籍貫），學歷：本科生，研究方向：熱能與動力工程。