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碳基能源与人类文明史:低碳生活的解决方案

【摘要】:1908年,福特研制成功了第一辆汽车,此后,汽车、飞机、柴油机轮船、内燃机车、石油发电等将人类飞速推进到现代文明时代。随着全球人口急剧膨胀,人类的能源消费大幅度增长,整个工业就是靠碳基能源支持的。随着技术的进步,这类新能源的占比将不断提高,最终将有望为人类社会提供清洁和持久的动力。

八、碳基能源与人类文明史

人类对能源的利用最早是从火开始的。火是一种自然现象,如火山爆发引起的大火,雷电使树木等燃烧产生的天然野火。从现有资料看,人类用火是继石器制作之后的50万~60万年前才开始出现的,最早是燃烧树枝、杂草来煮食和取暖,后来人们开始用草饲养牲畜,利用畜力和一些简单机械作动力,从事生产和交通运输。从远古直至中世纪,人类最先进的交通工具不过是马车而已。在如此悠长的历史岁月中,柴薪占据着第一代主体能源的位置。那时的用火还谈不上污染,而是一种贴近自然的原始文明,是充满诗意的袅袅炊烟。

煤炭的利用开创了人类的新纪元,把人类社会带进了第一次工业革命。煤气灯的使用照亮了人类的漫漫长夜;蒸汽机的发明使煤炭一跃成为第二代主体能源,蒸汽机的广泛应用使纺织冶金采矿、机械加工等工业获得迅速发展,蒸汽机车轮船相继出现推动了交通运输业的巨大进步。到19世纪,电磁感应现象被发现,由蒸汽机作为动力的发电机开始出现,煤炭被转换成更加便于输送和利用的二次能源——电能。

随着机器大工业的发展,煤炭显得日益重要。1846年,英国煤炭年产量已经达到4400万吨,成为欧洲乃至全世界第一大产煤国。从此,英国到处都建立起大工厂,那些高耸入云的烟囱喷出缕缕烟雾,庞大的厂房发出隆隆的轰鸣,打破了原来中世纪田园生活的恬静。工业革命不仅对英国产生了巨大的影响,改变了英国的经济地理面貌,大大提高了英国的国际地位,而且对世界也具有极大的影响。当时煤炭是工业的血液,然而,繁重的运输、笨重的锅炉、恼人的振动和飞扬的煤渣让它终于在20世纪初被石油所替代。

早在公元前250年,中国人便发现石油是一种可燃的液体。人类进入石油时代的标志是埃德温•德雷克1859年8月29日在宾夕法尼亚州泰斯维尔小镇打出了一口深21.69米的油井,这口井被美国称为“世界第一口现代油井”。不过俄国人却认为,谢苗诺夫1848年在里海阿普歇伦半岛开凿的油井才是世界第一口现代油井。不管这顶第一的帽子应该戴在谁的头上,他们都对开启石油时代做出了了不起的贡献:德雷克的成就更快地转化为大规模产业,谢苗诺夫则最早使用了井架钻井技术,更在1861年建成了世界上第一座炼油厂。

煤炭的利用(www.chuimin.cn)

石油

19世纪末,人们发明了以汽油柴油为燃料的奥托内燃机和狄塞尔内燃机。1908年,福特研制成功了第一辆汽车,此后,汽车、飞机、柴油机轮船、内燃机车、石油发电等将人类飞速推进到现代文明时代。第一次世界大战后,石油取代煤炭,成为绝大多数车辆的主燃料,而航空时代的开启更让石油地位陡升。到20世纪60年代,全球石油的消费量超过煤炭,成为第三代主体能源。

随着全球人口急剧膨胀,人类的能源消费大幅度增长,整个工业就是靠碳基能源支持的。煤炭、石油均是古生物在地下历经数亿年沉积变迁而形成的,储量极为有限且不可再生。按现在的消耗速度,世界上的石油、天然气和煤等能源将在几十年至二百年内逐渐耗尽。

20世纪60年代以来,包括水电、生物质能、太阳能风能、地热能、海洋能、核能和氢能等新兴和可再生能源陆续被开发出来,开始部分代替碳基能源。随着技术的进步,这类新能源的占比将不断提高,最终将有望为人类社会提供清洁和持久的动力。