21世纪的能源

21世纪的能源【摘要】能源是社会和经济发展的重要物质基础，也是提高人们生活水平的先决条件。人类社会要发展，必须建筑在大量消耗能源的基础上。然而现有的不可再生能源已经被人类过度消费，二十一世纪，我们需要寻找新能源【关键词】能源煤炭石油天然气可再生能源能源战略随着世界经济的持续发展和世界人口的不断增长，在21世纪初，世界能源消费总量将保持缓慢增长的趋势。据联合国统计，从1972年到1995年，世界经济年平均增长率为3.2%左右，同期世界人口从37.84亿增加到56.82亿。在这段时间中，世界能源消费的年平均增长率为2.2%左右，到1995年，世界能源消费总量已达到83.41亿吨石油当量(toe)。在21世纪初的20年中，世界经济的年平均增长率预计保持在3.1%左右，而世界人口到2020年将达到75亿左右，在此基础上预测世界能源消费将以2%的年平均增长率增长；根据美国能源部的预测数据，2020年的世界能源消费总量将达到137.49亿吨石油当量，比1999年增长59%左右。地球还有多少矿物燃料石油、煤炭等这些当前人们使用的主要能源都属不可再生的矿物燃料。在当今世界，矿物燃料提供世界91%的一次商品能源，其中煤炭占28%，石油超过40%。在亚澳地区能源消费结构中，矿物燃料占93.5%，其中煤炭占48.3%，石油占37.3%，天然气占7.9%。然而，地球上矿物燃料的储量是有限的，而且由于人类无限制地开采，已渐趋于枯竭。据统计，人类每年要燃烧40亿吨煤、25亿吨石油，并以每年3%的速度增长。照此下去，科学家们估计，地球上的煤还可维持二、三百年，其它就只有五、六十年的用量了，包括核能原料铀。而石油、天然气、煤的形成需要数亿年的生物与地质作用。所以，燃烧这些化石燃料就等于在吃老本，而地球还有多少老本可吃呢？而且，开发利用和不加限制地消耗大量的煤和石油等燃料，也带来严重的负面影响，即极大地污染了人类赖以生存的环境，诱发温室效应、酸雨，引起疾病、农业减产等严重问题。因此，世界能源面临着新的转折，向石油等以外的能源物质转换已势在必行。中国能源供应缺口由于我国是人口大国，从总量上看并不少的能源资源，按人均计算就非常低了。拿储量丰富的煤炭资源来说，目前探明储量居世界前列，而人均值仅为世界平均值的一半。而作为重要战略物资的石油、天然气尤其不足，石油探明可采储量仅32.6亿吨，人均2.9吨，仅为世界平均值的十分之一左右。另一战略能源铀矿的储量也极有限。可开发的水能约3.7亿千瓦，占世界首位，但用庞大的人口基数一除，也就很有限了。据专家测算，到2010年，我国一次性能源消费量将达到19亿吨标准煤，其中煤炭18亿吨，石油2.5—2.7亿吨，天然气600—1000亿立方米。而2010年，我国石油产量约1.6—2.1亿吨，天然气约516—713亿立方米，油气资源供需差距很大，需进口补缺。煤炭资源虽可满足2010年的需求，但也存在着勘探程度的储量不足和运输、环境污染问题。发展能源新技术，使用清洁新能源解决未来世纪的能源问题成为人类社会面临的头等大事。专家们一方面呼吁发展节能技术，另一方面，从能源系统的角度提出要开发使用新能源，减少或取代对能源矿产的依赖。虽然未来能源应以可再生能源为基础，但据专家们预测，以化石能为主的能源格局在相当长时期内还不会改变，煤炭在世界范围内还有可能再次成为主要的一次能源。特别是中国，一次商品能源以煤为主，在中国一次能源结构中将长时间占据不可替代的地位。因此发展能源矿产新技术，特别是洁净煤技术，减少环境污染，是我国和世界目前面临的重要战略任务。然而，地球上的化石资源终究要枯竭，人们必须想办法寻找新能源。现在，世界上许多国家和地区都致力于用现代化的技术和新材料开发利用新能源和可再生能源，用来取代资源有限、对环境有污染的化石能源。可再生能源中水力当然是首选，可以承担发电、灌溉、航运等多种任务。但是由于水资源受地理环境的影响而不稳定，因此利用规模有限。风能的威力也很巨大。据气象学家预测，世界上真正能被利用的风能总量至少有10亿千瓦，其中中国可利用的大约有3亿千瓦。风能可用于帆船、排灌、磨坊等，也可发电、致热。到1992年，全世界风力发电装机达2700万千瓦。生物质是世界上最广泛的一种可再生能源。所有生物质均具有一定能量，而可以作为能源利用的，主要是农林业的副产品及其加工残余物、能源植物，也包括人、畜粪便和有机废弃物。生物质能是由太阳能转换而来的，它是地球上的绿色植物、藻类和光合细菌通过光合作用贮女的化学能。据科学家估算，地球上每年经太阳能光合作用生成的生物质总量约为1440—1800亿吨，大约等于现在世界能源消耗总量的10倍。人们利用生物质在沼气池中产生沼气，可供炊事照明用；用生物质制造乙醇甲醇，用作汽车燃料等；高效生物质燃烧炉，热效率达85%。海洋也是人类使用不完的能源宝库。全世界海洋能的理论可再生总量约为766亿千瓦，现在技术上可以开发的起码有64亿千瓦。中国海洋能据估算可开发量约4.6亿千瓦。巨大的潮汐能、波浪能等均可用来发电，我国已建成1280千瓦时的潮汐电站。地热能资源也非常丰富。初步估算，全世界地热资源的总量约相当于4948亿亿吨标准煤。中国已查明地热储量相当于31.6亿吨标准煤。地热水可以用来采暖、农畜繁育、水产养殖、疗养旅游等，地热还可发电。不过，风能、潮汐能、生物能、地热能等都因一定的条件限制而只适于作补充能源，相对于人类对能源的巨大需求来说，只能解决局部的一些问题。太阳能是一种巨大且对环境无污染的能源，地球每秒钟获得的太阳能量相当于燃烧500万吨优质煤发出的能量。利用太阳能可以建成温室大棚、太阳房等节能建筑；太阳集热器作为热源可代替传统锅炉；使用太阳能热水器和太阳灶等，可节约生活燃料；太阳能还可用来淡化水、致冷、发电；太阳能电池在人造地球卫星上已被成功使用，现在开始转向地面应用。不过，在地面上利用太阳能，受到很大限制：由于地球表面大气层的吸收和散射，减少了到达地球的太阳能量；而且，地球每天有一半的时间是夜晚，没有阳光，加上阴天和雨天，使得不能充分利用太阳能。为摆脱这些不利因素，科学家们提出了空间太阳能发电的设想。即在地球外层空间利用太阳能发电，然后通过微波或激光将电能传输给地球上的接收装置，再将所接收的微波或激光能束转变成电能供人类使用。这一设想已引起科学界的广泛关注，科学家们认为它将是人类下一个世纪能源科学发展的方向之一。核能的发现和利用是本世纪的重大成就之一。使用核能有耗费低、污染少和安全性强的优点，现在已作为一种可以大规模和集中利用的能源代替能源矿产，目前主要用于发电。核能发电的成本大约是电力市场中其他能源的两倍。由于成本高和公众的反对，全世界新核电站的建设几近停止。私人投资者不愿在核能方面投入资金。政府继续对核能领域给予补贴将是公共资金的巨大浪费。但是核裂变能也存在一些问题，如资源利用度低，大量长寿期核废料如何处置，以及安全性的进一步提高等，所以裂变能也难以从根本上解决人类能源问题。对“洁净的煤”给予大量投资也是乱花纳税人的钱。煤是19世纪的能源，是矿物燃料中最不洁净的一种，每年都损害成千上万人的健康。它还是一种夕阳产业，由于机械化而导致大批工人失业。1980年以来，就业人数下降了66％，煤矿工人现在还不到美国劳动力的0.1％。全球煤的消耗量处于1984年以来的最低点。中国自1996年以来煤的用量降低了27％。氢能也是一种能量巨大、使用方便、来源丰富并没有污染的持久能源，从70年代初开始，人们将氢应用于发电以及各种机动车和飞行器的燃料，已有不少试验装置在运行。利用氢能可上天、可开车、可发电，甚至氢能可以代替煤气、暖气、电力管线而走进家庭生活。国际上认为氢能将是21世纪中后期最理想的能源，也是人类长远的战略能源。汽车和能源公司以及新创公司都在倾注大量资金开发基于氢的燃料电池，以便为便携式电子设备、固定电力系统和汽车提供动力。氢和燃料电池技术可能像一个世纪前石油的发现和内燃机的发明那样，彻底改变全球能源系统的发展方向。21世纪即将来临，最终解决能源的需求问题显得越来越紧迫。寻找和开发利用清洁高效可再生能源，走能源与环境和经济发展良性循环的路子，是解决未来世纪能源问题的主要出路。人类需要深谋远虑地策划和谨慎地考虑如何更好地利用新能源，也需要发展能源矿产新技术，厉行节约，合理使用能源，以为自己和子孙后代创造一个能源丰富、环境优美的地球家园。参考文献：1王革华著，能源与可持续发展，化学化工出版社，2005年1月2王大中等著，21世纪中国能源科技发展望，清华大学出版社，2007年11月3吴志坚著，新能源与可再生能源的利用，机械工业出版社，2006年2月