国家能源有哪些
国家能源主要包括以下几种:
1. 化石能源:如煤炭、石油和天然气等。 这些资源是自然界中经过长期地质过程形成的,是许多国家的主要能源来源。 煤炭在全球能源结构中占据重要地位,尤其在一些发展中国家。 石油不仅是燃料,还是化工原料的主要来源。 天然气因其清洁、高效的特性,正逐渐成为替代煤炭和石油的重要能源。
2. 可再生能源:包括太阳能、风能、水能、生物质能等。 这些能源源于自然且可以不断再生,因此具有可持续性。 随着技术的发展,风能、太阳能等可再生能源的利用率正在逐步提高,许多国家都在大力发展可再生能源产业。
3. 核能:核能是通过核裂变或核聚变过程释放出的能量。 它具有能量密度高、污染少的优点。 一些发达国家已经建立了成熟的核能产业,并实现了电力的大规模供应。
4. 天然气水合物:是一种新型清洁能源,被誉为由科技革命带来的“潜力巨大的替代能源”。 它是由天然气和水分在高压低温条件下结晶形成的类冰状固体,因其能效高和环保性受到世界各国的关注。 目前,多个国家正在对这种新能源进行研究和开发。
国家能源是指一个国家所拥有的各类能源资源,包括传统能源和新能源。 这些能源是国民经济和社会发展的重要基础,因此各国都高度重视能源安全和可持续发展。 通过利用这些能源,可以实现社会的电力供应、交通运输、工业生产等各个领域的正常运转和发展。
面对严峻的资源和环境问题,我们应该怎么做?
一.对世界各国可持续发展战略的反思自二十世纪末以来,人类面临严重的资源危机、环境危机,经济发展和人口增长产生的对资源与环境的需求超出了地球生态系统资源与环境的供给能力。 资源枯竭,尤其是石油、天然气的枯竭,将使人类的生存、发展面临着极其严重的挑战。 1968年,罗马俱乐部的科学家们发表了《增长的极限》,在全球学术界和政界引起了强烈反响。 自此,国际机构、各国政府和学者就资源环境危机和可持续发展问题,展开了热烈的讨论,就可持续发展战略达成了很多共识。 到目前为止,学术界和各国政府提出的可持续发展理论和发展战略,主要具有下述内容:第一,提出了可持续发展的基本原则:公平性原则,包括代内公平和代际公平;持续性原则,强调资源的永续利用和生态环境的可持续性;共同性原则,强调实现可持续发展,是人类共同的道义和责任。 第二,可持续发展的物质基础是资源的持续利用。 为实现这种持续利用,提出了最低安全标准,即社会使用可再生资源的速度,不得超过可再生资源的更新速度;社会使用不可再生资源的速度,不得超过作为其替代品的资源的开发速度;社会排放污染物的速度,不得超过环境对污染物的吸收能力。 第三,可持续发展战略方面,除芬兰、瑞典、挪威、德国等少数发达国家外,各国都把环境保护放在可持续战略的优先地位,强调运用环境税、产权界定等经济手段及行政手段、法制手段来保护森林、淡水、耕地、海洋、大气免受各种有毒物质的污染。 第四,相信市场激励与科技进步能自动解决可持续发展面临的环境问题、资源替换问题。 认为市场机制可通过资源价格的变动反映资源的稀缺状况,一旦资源面临枯竭,资源价格上涨会促使人们寻找替代资源,而科技进步为资源替换提供了技术手段。 第五,在工业领域推广清洁生产战略。 所谓清洁生产,就是工业生产中通过产品设计、原料选择、工艺改革、技术管理、生产过程内部循环利用等环节的科学化、合理化,最大限度地减少生产废弃物。 循环利用生产中排放的废弃物,变废为宝,减少污染。 第六,建立了可持续发展核算体系,用以评价各国可持续发展的状况和可持续发展能力。 上述对世界可持续发展思想、战略的内容概括可能不全面,但并不妨碍我们就它的主要方面作出评价。 由于对全球资源、环境危机的性质和根源缺乏正确认识,以西方为代表的可持续发展战略存在着以下缺陷:第一,看不到造成非持续发展的主要根源在于,私人资本利益主导下的大工业生产方式,使经济增长建立在对资源的掠夺性开采和索取上,经济发展采取高增长、高投入、高消耗、高污染的发展模式,造成了严重的生态失衡和环境破坏。 各国虽然对高投入、高消耗的生产模式和浪费型的高消费模式进行了批判,但没有意愿和能力改造这种生产模式和消费模式。 相反,各国政府仍旧以追求经济增长为中心,竭力不损及目前的生产方式和消费方式。 第二,可持续发展的核心问题是建立发展的可持续资源和环境基础。 各国很重视环境问题,却低估了资源危机的可能性和严重性,没有建立可信的资源替换战略或者资源代际分配计划,对资源可持续利用缺乏具体的对策。 美国政府的资源战略,仅仅是全力发展强大的高技术军事力量来保障自己的资源和能源安全。 最近,布什政府不顾国际社会的普遍反对,发动对伊拉克的战争,目的就在于控制世界石油资源,以达到称霸世界和保障自己能源供应的目的。 欧盟的可持续发展战略带有资源色彩,但只限于降低不可更新能源(石油、天然气等)的消耗,发展太阳能、风能等可再生能源;只强调对生物多样性和其他重要资源的保护,而没有应对资源危机的全面的资源替代战略。 这说明西方忽视了一定阶段和一定的技术水平下,爆发资源危机的可能性和现实性。 第三,盲目相信自发的科技进步能解决可持续发展所面临的资源问题、环境问题,忽视了现实中科学技术对资源与环境的影响具有两面性,一方面它是最终解决资源与与环境问题的手段。 另一方面,在科技进步完全服从资本利益时,它在推动生产力向前发展和社会财富增长的同时,由于其巨大的杠杆作用,会迅速消耗大量宝贵的资源,对环境造成严重的污染。 认识上的片面性导致实践上的盲目乐观,各国政府都缺乏应战资源与环境危机的科技发展战略和发展规划。 第四,发达国家的可持续战略忽视了世界人口的增长对全球生态系统所构成的压力,尤其是忽视了发展中国家庞大的贫困人口——占世界人口1/3——靠种植、采集或捕捉食物过活,直接破坏了自身生存和发展的生态环境,成为生态危机的重要原因。 发达国家和它们主导的国际机构,对发展中国家的扶贫和发展援助不够,对世界人口增长的控制重视不够。 不仅忽视了发展中国家的发展权,甚至推行生态(环境)标准,对发展中国家的发展设立种种贸易壁垒,损害这些国家的发展,削弱了这些国家的可持续发展能力。 我国有学者认为知识经济就是实现可持续发展的根本途径。 显然,不论是教育、科研、咨询、策划等知识产业还是信息技术、生物技术、新材料技术、新能源技术和航空航天技术所孕育的大量高科技知识密集型产业,将大大提高资源的利用效率,有很大的发展空间。 但是,知识经济不能取代物质经济使人类进入虚拟经济时代,二者是相互依存又相互独立的部分。 随着人口规模扩大和人类日益增长的物质需求,随着发展中国家消除贫困、推进工业化的进程,世界农业、工业等物质生产部门的规模还会继续扩张,对资源与环境的消耗还会继续增长。 知识与技术只能节约资源的使用和消耗,延缓危机的到来。 也就是说,知识经济只是实现可持续发展的重要途径,仅仅依靠知识经济的发展,是不能全面应对人类面临的资源和环境危机的。 总之,以西方为代表的、现有的可持续发展战略是短视的、消极的、片面的。 仅仅用发展知识经济的办法作为可持续战略的根本途径,也同样是消极的、危险的。 人类需要制定更积极的、富有远见的、全面的战略,才能有效地渡过难关。 二.制定可持续的科技发展战略,是最终化解危机的手段科学技术在实现可持续发展战略中的作用是无可替代的。 它是最终解决资源、环境危机,实现可持续发展的手段和途径。 面对即将到来的能源危机,必须制定可持续的科技发展战略,为化解危机作好充分的准备。 首先,科学技术是第一生产力,是现代经济增长的主要源泉。 科技进步会提高资源的利用效率,扩大生产的可能性边界。 如节能技术、节材技术、节水技术、科学的种养技术,会节约各种资源、能源,减少废弃物的排放。 而资源、能源的低消耗又会延缓资源危机的到来,减轻废弃物的排放对自然环境的污染。 科技进步还会导致一大批高新技术产业的诞生和教育、科研等知识产业的发展,拓展产业发展的空间。 如信息技术的发展带动微电子产业、通信产品、计算机等电子产品的制造和发展,带动软件、信息传播、信息咨询与信息服务业的发展,成为推动经济高速增长的主导产业。 生物技术将分离出生物农业、生物化工、生物材料、生物能源、生物制药、生物食品、生物信息等十余个门类的技术,并孕育出众多的生物产业。 21世纪类似信息技术、生物技术的高新技术还有新能源技术、新材料技术、航空航天技术等。 这些高技术产业和知识产业的发展,不仅具有广阔的发展空间,成为21世纪最有前途的主导产业,而且会促使资源消耗型的经济体系转换为资源节约型经济体系。 其次,可持续发展的物质基础是资源的可持续。 当经济发展所依赖的资源尤其是不可再生资源枯竭时,必须及时找到替代资源,尤其是用可再生资源替代不可再生资源。 从长远看,非再生资源终究要枯竭,物质生产所依赖的资源、能源终究要向可再生资源和能源转换。 而科技进步是寻找替代资源、实现经济可持续发展的最终手段。 最后,保护生态环境、治理环境污染,要依靠科学技术。 科学技术,如环境化学、分析化学、生态学的发展,为人类认识环境问题提供了科学依据。 而生态技术、清洁生产的工艺技术,各种有毒物质的分离技术、节能节材技术,则大大减少了生产过程中排放的各种废弃物和有毒物质,或者直接为环境的治理提供了技术手段。 此外,地球科学和空间遥感技术在探测自然资源、监测自然灾害和环境恶化方面,有着巨大的应用前景。 可持续的科技发展战略,必须把新能源技术和生物技术的开发放在首位。 因为,在二十一世纪,最紧迫、对人类生存影响至为重要的资源危机是生化能源危机。 石油、天然气、煤炭等生化能源的可开采时间不太长久。 一旦枯竭,目前技术条件下替代石化能源的可再生能源——水电、风力发电、地热能发电、潮汐能反电及生物质能,远远不能满足现代工业、农业、交通运输、城乡居民生活对能源的需求。 而太阳能、氢能、核聚变能等潜力巨大的新能源,其利用技术还远不成熟,离商业用途还十分遥远。 如作为地球最后、也最有潜力的可再生能源——太阳能,其大规模利用技术、尤其是储备技术,短期内还无法开发出来。 因此,要实现可持续发展,化解能源危机,必须大力开发新能源技术。 此外,矿物燃料(石化能源)是地球气候变暖、灾害频繁发生、臭氧层被破坏的主要原因。 如果人类能开发出包括太阳能、氢能、核聚变能和生物质能等无害环境的新能源利用技术,减少二氧化碳的排放量,地球环境状况将得到根本改观。 石油、天然气、煤炭还是重要的化工原料。 目前,全球大约1/3的生化资源被用作化工原料,而非动力原料或燃料。 各种工业原料,比如重要化学纤维、化学材料,及农业生产大量使用的化肥、农药、农膜,都依赖于石油、天然气、煤炭等化工原料。 生化资源的枯竭,不仅打击能源供应和化学工业的发展,而且导致化肥、农药供应中断,农业大规模减产,形成全球性食品危机和饥荒。 而生物技术的发展,既可从生物质中提取各种生物质原料,以替代石化原料,满足工业原料的需要;又可通过开发各种生物肥料、生物农药,如种植固氮作物、开发固氮微生物、用生物技术抑制农作物的病虫害,来满足农业发展的需要。 因此,防止农业危机、尤其是粮食危机,必须紧紧依靠生物技术的发展。 生物技术的发展还将使人类摆脱以大型农业机械为代表的石油农业的道路,使农业走上可持续发展的道路。 总之,生态、经济、社会的可持续发展,最终离不开科学技术。 我们应根据资源、环境与经济发展的需要,制定可持续的科技发展战略,重点发展新能源技术、生物技术及清洁生产的工艺技术、资源循环利用技术、生态环境技术,以保证人类的可持续发展能力。 三、突破资本利益的限制,建立可持续发展的调节机制可持续发展的调节机制,是计划调节机制。 以私有产权为基础的市场调节机制,能有效地实现资源的合理配置,保证生产要素配置到最需要它的部门、地区和最有竞争力的企业,形成合理的产业结构和资源的高效利用。 同时,以私有产权制度为基础的市场经济制度能鼓励人们为追求自己的利益而努力工作,最大限度地激发人的创造性,激励企业的创新和发展,从而推动生产力向前发展。 因此,市场调节机制是到目前为止最有效的促进经济繁荣与进步的机制。 但是,以私有产权为基础的市场调节机制,在实现可持续发展方面有着严重的局限性:它能有效地激励私人企业提高生产效率,却不能有效解决私人企业经济活动带来的外部性及其对环境的影响。 私人资本通常急功近利,不仅不会关心可持续发展这样长期性、全局性的问题,反而以掠夺资源、牺牲环境为代价去追求自己的利益。 垄断大资本为了维护自己的既得利益,常常阻挠国际社会保护环境的努力,使人类在应对全球性资源、环境危机时处于滞后、被动的状态。 从长远来看,伴随着科学技术的进步,伴随着新的替代资源的开发利用及对环境破坏很少的生产方式的出现,地球对人口的承载能力,资源环境对经济活动的负荷能力会不断扩大。 但是,技术进步的速度并不是总能赶上经济增长对资源环境的耗竭速度。 因为技术的进步受到人类认识能力的限制。 有些技术的发明、创造只需要数月或数年的时间,而有些重大的技术突破可能需要数十年甚至更长的时间。 因此,科技进步的自发发展不一定能及时实现资源替换、保证危机的解决。 相反,在一定的时期和一定的技术水平下,资源、环境的承载能力存在着无法突破的极限。 此时,为保证人类免受危机的打击,必须由政府实施计划调节。 第一,为保证资源的可持续利用,有必要利用计划手段对可使用的资源总量在各年度间实施计划分配。 计划调节的目的在于防止再生资源的过度损耗或非再生资源的过快耗竭,以保证资源的可持续利用。 首先,对具有战略意义的不可再生资源,根据其替代速度在一定时期内实施计划配置,限量开采,以保证这些资源可满足一定时期内经济发展的需要。 每年开采、投入的资源总量都是根据计划确定的。 对资源的开采实行许可证制度,以利于政府的监督与控制。 同时,政府干预生产过程,对大量消耗这些宝贵资源的产业发展实施严格的限制,以保证资源用在最需要的地方。 比如,当石油、天然气资源日益枯竭时,一方面政府应按时间对石化资源进行代际配置,逐年限量开采;另一方面,石油、天然气是最重要的能源,且是生产化肥农药最重要的原料。 应该优先供应工业必需品生产、交通运输和粮食生产的需要,而限制耗能大、属于高消费性质的产业对能源的消耗。 其次,对可再生资源,比如森林资源、水资源、渔业资源,则根据其更新的规模和速度,实施计划调节和限量开采,以保证这些资源的消耗速度不超出它们的更新、恢复速度。 例如,根据林木的成长速度计划每年最大的采伐量,对渔业资源在繁殖季节实施停止捕捞和休养生息的制度,对水资源实施节约用水,同时在各地区之间统一调度、公平分配。 但是,计划调节主要是总量调节,它并不否定市场调节的作用。 当资源逐年限量投放使用后,这些资源在各部门、企业或居民消费者间的配置,一般由市场来调节。 计划调节是为了实现资源的代际配置,体现可持续发展的要求;市场调节可以保证资源在代内的合理分配,提高资源的利用效率。 先有计划调节,后有市场调节;先有代际之间的资源配置,后有代内分配。 市场调节首先要服从计划调节。 第二,森林、草原等植被是生态系统的核心。 为保证生态系统的平衡与稳定,恢复生态平衡,有必要利用计划手段,由政府提供各种优惠措施,鼓励植被遭到破坏的地区,退耕还林、还草,蓄洪区退耕还湖;发展生态林和经济林,进行生态建设。 改革资源的产权制度,明确资源产权,促进资源的保护、恢复、建设和合理开发、利用。 第三,利用计划手段调节生产,实施清洁生产战略,减少各种废料的排放,实现资源的循环利用。 调整产业结构,限制大量消耗资源与能源的汽车、空调产品和产业的发展。 以美国为代表的西方发达国家,人口只占世界的1/4,而能源消耗占世界的3/4,原因在于这些国家拥有大量的小汽车,需要消耗大量的石油产品。 如果广大的发展中国家也都普及家用小汽车,世界能源还能开采多久?调节生产,大力发展资源消耗低的高新技术产业、知识产业和服务业,建立资源节约型经济体系。 这些产业赖以依靠的知识和人力资本是可再生资源,同时又具有收益递增的效应。 它们的发展,,不仅使经济发展建立在知识、劳动力资源等可再生资源的基础上,降低了自然资源的消耗,而且拓展了产业发展的空间,提高了就业水平,有利于公平分配收入。 调节生产必须大力发展水电、风力发电等可再生能源产业,降低非再生能源的比重。 同时,大力发展农业生物技术和生态农业。 通过生物技术代替化肥、农药,即利用生物固氮或生物肥料供给作物肥料,用生物技术控制、防治作物病虫害。 发展生态农业,使农业生产充分利用土地、水、光、热资源,实现农业资源的多层次综合利用和农业剩余物的再循环利用。 生物农业和生态农业不仅为人类提供无毒无害的绿色产品,而且能为工业提供生物质能源(酒精、甲醇等)和生物质原料,满足部分工业对能源、原材料的需要。 生物农业、生态农业将因为它的高技术含量、高附加值和绿色产品,成为21世纪最有希望的新兴产业、主导产业。 粮食危机也将化解,农民的收入水平也将大幅提高。 农村、农业将从工业化、城市化过程中的衰败颓势中扭转过来。 为农产品的生产、加工、贸易提供各种技术服务和人才培训的新型城市——农商城市,将成为城市化过程中最具活力的聚集经济体之一。 发展中国家有可能消除二元经济结构,在新的产业基础上实现城乡一体化。 第三,利用计划手段调节收入分配和消费。 在资本主义的世界体系中,各国对财富的占有和分配是不平等的。 而地球资源总量是有限的。 如果人类对资源和财富占有不平等,现有的资源永远不能满足人类的需要,尤其是贫困人口的需要。 通过计划手段建立公平的收入分配体系和社会保障制度,既能满足全人类基本的物质生活需要,又能抑制人们对财富的无止境的追求,抑制人们对资源、环境的掠夺和贪婪。 资本利益主导下的消费模式,是浪费资源的高消费模式。 在这里,人们拼命地追求享受,追求物质财富。 消费不仅仅是为了保障劳动力的再生产,也不仅仅是为了满足个人发展的需要。 在这里,消费是为资本的扩张、市场的开拓服务的。 特别是当社会需求不足时,各国政府会用凯思斯主义的政策,来刺激消费、启动需求,而不管消费的对象是否必要,是否浪费资源。 消费充分体现着资本的利益。 利用计划手段调节消费,首先要转变以物质财富为中心的消费观念,用经济手段抑制汽车等高耗能、高耗材产品进入私人消费领域,使人们满足基本的衣、食、住、用消费后,高层次消费转向资源消耗少、节能型的服务消费,发展能增加人力资本积累、提高个人能力和素质的教育培训消费、医疗保健消费、体育消费、文化娱乐消费,将个人的消费与可持续发展能力的培育结合起来。 四.实施计划生育,控制人口增长,促进发展中国家的扶贫开发造成全球资源、环境危机的根源之一,就是工业革命以来人口的爆炸性增长。 随着产业革命的扩散,物质财富的增加,食物、医疗卫生条件的改善,近二百多年来,世界人口,尤其是最近半个世纪以来发展中国家人口快速增长,对全球生态系统形成日益巨大的压力。 据统计,世界人口在20世纪的100年里,人口翻了两翻,达60亿,现在每年仍以8000万至9000万的速度增长。 至2025年,世界人口将超过80亿;到2100年,可能超过149亿。 人口的急剧增长,必然超越自然生态的承载能力,加快资源环境危机、能源危机、粮食危机的到来。 特别是发展中国家,资本、技术缺乏,传统农业在经济中所占比重大,贫困人口多,只能依靠简单劳动、传统技术和小片土地生存,直接依赖自然界提供食物和燃料。 结果,毁林造田、滥砍滥伐、过度放牧、过度捕捞,对森林、草场进行掠夺式开发,破坏了自然生态环境,导致森林消失、植被破坏,水土流失,土地沙漠化,草场退化,物种锐减,水产资源枯竭,形成人口增长、贫困和生态退化之间的恶性循环。 因此,必须通过计划生育,控制人口增长,使人口规模控制在资源与环境可以承受的极限之内。 在控制人口数量的同时,大力发展教育、医疗保健,增加人力资本积累,提高人口的质量;通过扶贫开发,消除贫困与生态的恶性循环,为可持续发展提供良好的社会条件。 总之,世界经济和人类生存面临的危机表明,要实现可持续发展,我们必须制定积极的、全面的、有远见的可持续发展战略——不仅要有有远见的科技发展战略,还应有政府的计划调节、对人口增长的控制等。 显然,西方世界即使可以通过政策手段和法律手段消除市场运行的外部性,减少环境污染,却不能摆脱资本利益的束缚,限制生产、限制不合理的高消费,实现资源总量的计划调节和代际公平配置;而盲目相信市场机制和科技进步能自动解决资源代换,证明它们是何等的消极、短视:一旦技术进步不能解决资源替换、能源替换的问题,危机就会爆发。 美国政府在对待全球可持续发展和环境问题上的立场,说明它只服从于大资本的眼前利益,没有长远的眼光,也证明西方世界无力解决工业文明的危机。 而中国的社会主义市场经济体制,在不否定市场调节配置资源的优点的同时,坚持对经济发展实施计划调节。 面对21世纪的危机,我坚信,中国政府,也只有中国政府,能够超越私人资本利益的束缚,有能力担当起可持续发展的重任。 参考文献:[1]罗马俱乐部,《增长的极限》,四川人民出版社,1983年,第140页。 [2]刘思华主编,《可持续发展经济学》,湖北人民出版社,1997年,第178-184页。 [3]上海《支部生活》编辑部、上海三联书店编,《生命,农业》,《科学技术的现在与未来》(丛书),上海三联书店,2001年第108、112-115、155-156页。 [4][德]赫尔曼·舍尔,《阳光经济》,黄凤祝、巴黑译,生活·读书·新知三联书店,2000年,第25、31、75-80页。 [5]黄润华,《人口与资源》,钱易、唐孝炎主编《环境保护与持续发展》,高等教育出版社,2000年,第27页。 [6]刘思华,《绿色经济论》,中国财政经济出版社,2001年,第15页。 [7]杨川,《国际可持续发展战略评价和比较》,王伟中主编,《国际可持续发展战略比较研究》,商务印书馆,2000年,第555页。 [8]李平,《知识经济与产业革命》,经济管理出版社,1999年第39页。 [9]]庄子银,《新增长理论的兴起和发展》,谭崇台主编《发展经济学的新发展》,武汉大学出版社,1999年第392页。
能源的发展与特性有哪些?
能源发展简史
人类利用能源是以薪柴、风力、水力和太阳能等可再生能源开始,后来才发现了煤炭和石油。 中国大约在春秋末(公元前500年)开始利用煤炭作燃料,但是直到13世纪英国开采煤矿,才把煤炭推上了能源的主角地位。
18世纪瓦特发明蒸汽机,英国进行产业革命,大量的动力机械逐渐替代了手工业生产方式,交通运输业也迅速发展,使世界能源结构起了重大变革。
1859年美国开始了石油钻探,这种液体燃料显示出比被称为黑色金子的煤炭更具有吸引力。
1876年,德国人奥托创制了内燃机,使机械工业发生了翻天覆地的变化。 石油与煤炭的竞争加速了世界工业化的进程。 特别是第二次世界大战结束后,中东一带的石油大量开发,廉价石油使发达国家的经济像吹气球似地膨胀起来。 在煤炭、石油、天然气加速发展的同时,以电为主导的能源结构大变革又开始了。
作为二次能源的电力,从19世纪开始,无论是火电或水电,以及后来居上的核电,已在一些国家的经济中越来越起主导作用。 电给人们带来无限的欢乐,从生活到生产,人们已离不开电,这是人类利用能源的重要里程碑。
综上所述,能源变革就是人类利用能源的简史。 时至今日,人类消耗的能源越来越多,能源的种类也很繁多。
能源的有限性
当今支撑世界经济发展的能源主要是化石能源,即煤炭、石油和天然气。 这些能源资源都是亿万年前古代太阳能的积存,远古的生物质吸收了太阳辐射能而生长,但是经过地壳变化,翻天覆地,把这些生物质埋藏在地下,受地层压力和温度的影响,慢慢地变成了碳氢化合物,这是一种可以燃烧的矿物质。
然而,这种漫长的地质年代和地壳的巨大变化,已不可能在地球上重复出现。 尽管今后仍会有地震发生,而地球本身早已进入了稳定期。 否则,像过去一样的造山运动,恐怕人类也将不复存在了。 所以说,现在的煤炭、石油和天然气是不可再生的能源,只能是用一点,少一点,这种天赐的能源资源是有限的,值得人们十分珍惜。
1984年,第11届世界能源会议估计,全世界煤的预测贮量为13.6万亿吨,其中可采贮量为1.04万亿吨。 20世纪90年代我国公布煤炭总资源贮量为5.06万亿吨,其中可采贮量约0.43万亿吨。 中国是煤炭大国,煤产量居世界第一。
全国2000多个县,有煤资源的占1350个。 目前,全国的能源供应,70%以上靠煤炭。 但是煤是化石能源中最脏、热效率也较低的固体燃料,所以,带来的环境污染也最大。
水电是一种可再生能源,在一些国家还有较大的开发潜力,中国的水能资源较为丰富,但是大多数尚未很好开发利用,若能合理开发,将是弥补电力不足的好出路。 由于化石能源的有限性和环境保护的需要,国际上对水电开发又开始重视,特别是有些发展中国家,没有更多的廉价石油和煤炭供火力发电,及早考虑如何充分利用水能资源,把电力工业和基础农业同时发展起来,将是现实可行的。 例如巴西在发展水电方面有不少成功的经验。 有些经济发达国家,如瑞士、日本、挪威、美国、意大利、西班牙、加拿大、奥地利等国的水能资源都得到了较充分的利用,而在多数发展中国家的水能资源尚未大量开发利用。 我国的水能利用率仅及印度的1/2。 加速水电开发势在必行。 发展经济需要能源,但是从上述能源资源看,经济增长不能无限增加能耗。
20世纪70年代的世界石油危机给人们敲响了警钟,特别是一些靠消耗别国能源资源的国家,不加节制地增加能源用量不是长远之计,明智的办法是提高能源利用率和寻找替代能源。 因此,美、日、德、法等国,在节能和开发新能源方面加大了投入。 实际上许多经济发达国家从20世纪70年代后期以来,已逐渐做到经济有增长,能耗不增加,甚至有的国家总能耗还略有下降。 它们已经认识到天赐资源有限,何况多数发达国家的能源大部分靠进口。 如日本,国家小,资源不足,不能靠拼能源去增强经济实力,只能从技术上发挥优势,充分利用有限的资源,开展综合利用,使物尽其用,毫不浪费。
我国和多数发展中国家,对能源资源的紧迫感还不强,能源利用效率偏低。 例如,我国比欧洲国家的能源利用,总效率约低20%;在农业方面约差10%,工业方面约差25%,民用商业方面也差20%。 发展中国家浪费能源资源的现象比较普遍,技术越落后,浪费也越大。
化石能源资源不仅有限,而且同时也是多用途的宝贵资源。 煤炭、石油、天然气除作为燃料使用外,就经济价值而言,作为化工原料更为合理。 剖析这些物质的成分,它们都属于碳氢化合物,是有机合成的好原料,可以制造合成纤维、塑料、橡胶和化肥等等。 如果我们今天把这些宝贵资源都燃烧掉,将来子孙后代搞化工合成就没有原料了,岂不要遭后人唾骂。 因此,为了满足人们各方面的需要,珍惜有限的自然资源,人类应有长远的考虑。
如果20世纪70年代节约使用化石能源,是从防止世界产生石油危机考虑,进入20世纪90年代以后,则不仅是考虑不可再生能源资源的问题,而且更突出的是世界环境保护问题。 例如大气中二氧化碳含量的增加,对温室效应和全球气候恶化产生的影响。
1992年6月,联合国在巴西的里约热内卢召开了世界环境与发展大会,许多国家元首和政府首脑出席了会议,会上发表了《关于环境与发展的里约热内卢宣言》,并提出了《21世纪议程》。 我国人口多,人均能耗和二氧化碳排放量虽低于外国,但是绝对排放量却居世界第三位,当然不可忽视。 亚洲地区新兴国家较多,能源消耗量大,预计到2010年,亚洲总能耗将比1992年翻一番,届时二氧化碳的排放量将占全球的1/4,直接导致的环境问题更为严重。 不仅二氧化碳的排放量在直线上升,其实二氧化硫的排放量也令人忧虑,我国几乎40%的国土面积受到酸雨的威胁。 主要是因燃煤过多而使二氧化硫的排放量过高引起的。 酸雨对农林业影响巨大,仅南方江浙等7省,因酸雨减产的农田就达1.5亿亩,年经济损失约37亿元;森林受害面积128亿平方米,林业及生态效益损失约54亿元。 这难道不惊人吗?所以说,没有远虑,必有近忧。 现在国际上每年都有能源环境方面的会议,对于使用化石能源的排放标准已有许多限制议案。 人们越来越关心这个热门话题,世界各国能源与环境政策制订者正在研究对策。 关键还是要在技术上采取必要措施。 工业革命时期,工厂的烟囱林立,人们把烟雾腾腾的伦敦称为“雾都”。 然而现在世界上究竟有多少个雾都?
在20世纪,能源与环境是人类迫切需要解决的问题,它直接影响到世界生态平衡和人类的可持续发展。 现在国际上许多国家政府都把《21世纪议程》当作制订政策的依据。 各方面的科学家和工程技术人员都把注意力集中到人类迫切需要解决能源问题的焦点上,为了人类生存发展的共同目的,进行广泛的国际科技合作,攻克难关,创造更美好的明天。 《关于环境与发展的里约热内卢宣言》提出:“保护和恢复地球生态,防止环境退化,各国共担责任。 ”中国在《21世纪议程》中提出:“综合能源规划与管理;提高能源效率和节能;推广少污染的煤炭开采技术和清洁煤技术;开发利用新能源和可再生能源。 ”
最近几十年以来,人们经常可以在传媒中看到“能源危机”的警示。 所谓“能源危机”,是指现在人类所使用的主要能源(化石能源)耗尽时,还没有找到足够替代能源这样一种危险。
能源危机的提出,主要是基于这样两个事实——能源消耗量的直线上升及化石能源的逐渐枯竭。 据统计,2000年全世界的能源使用量比1900年大了30倍,这一统计还是属于比较保守的。
由于世界人口的2/3生活在发展中国家,他们平均每人的能源消耗只等于富裕地区市民的1/8,他们正在大力工业化,能耗量增长极快,他们有权利耍求避免繁重的劳动和单调的工作,而要做到这一点,就需要“能源奴隶”来代替。
早在20世纪40年代,曾有人作过一项估算,那时每个美国人使用的动力如果产生于体力劳动,则相当于古代150个奴隶的劳动量;20世纪70年代,这个数字已增到将近400个奴隶;至2000年则可能推进到1000个。 这些能量所做的,就是过去奴隶曾做的劳动,如烧饭、送人往来、打扇、司炉、浆洗衣物、清除垃圾、演奏音乐以及其他家务劳动。 现在干这些劳动的不再是人力,而是用机器来代替了,正是这些机器,代替了人的劳动,消耗了动力,消耗了能源。 随着人口的增加,生活需求的增长,对能源的需求量也必将猛增,能源供应的短缺将给人类带来困难。
煤炭、石油、天然气等能源在地壳中的蕴藏量究竟有多大?虽然说法不一,但无论如何总是有限的,连续不断地大量消耗下去,不可避免地会有一天要枯竭,这是历史的必然。 以煤炭为例,它是地球上蕴藏量最丰富的化石燃料,据世界能源会议估计,全世界最终可以开发的煤约11万亿吨,经济上有开采价值的约有7370亿吨。
有人估计,人类到2112年时将会消耗掉煤蕴藏量的一半,到2400年,地球上的煤将会全部用光。 石油怎样呢?虽然它的开采时间不过100多年的历史,但人们已经感到“石油枯竭”的威胁。 今天人们所说的“能源危机”,实际上就是“石油危机”。 世界石油蕴藏量究竟还有多少呢?据土耳其权威的《石油》杂志1993年初的估计,大约还值亿美元,仅够用至2033年前后。 依20世纪90年代石油每桶20美元计算,世界原油蕴藏量约值亿美元,其中绝大部分集中在中东地区,以沙特阿拉伯最多,约值亿美元;伊拉克次之,值亿美元;阿拉伯联合酋长国排名第三,有亿美元;第四是科威特,有亿美元。 原油蕴藏量较多的其他国家依次是伊朗、委内瑞拉、前苏联、墨西哥,美国排名第九,蕴藏量约值5230亿美元,中国有2000亿美元蕴藏量,尼日利亚3400亿美元,印尼2200亿美元,加拿大、挪威、印度各有1000亿美元。 总之,在今后几十年内,世界石油的绝大部分将被耗尽,到那时,人类将不得不转而起用其他能源。
能源的重要性
能源,对于人类的物质文明有着巨大的影响。 能源发展的每一次飞跃,都引起了人类生产技术的变革,推动了生产力的发展。 从木炭时代到煤炭时代,从煤炭时代到石油时代,以至原子能开发和各种各样新能源登上能源的消费舞台,都曾使几近停滞的文明开始新的发展。
现代人类社会依赖2种能量的供应:①维持人体正常生理功能所需要的能量,②维持社会生产力和日常生活所需要的能量。
第一种能量便是食物。 在人体内部,各种物质总是处于相互作用之中,它们不断地发生着化学变化,为此必须有促进化学变化的热能,这就要从食物中摄取糖、淀粉等碳水化合物或脂肪,这些物质经转化而在血液中慢慢“燃烧”,使之产生氧化热,以维持必要的体温。 由此而得的热能,通过使用肌肉这一“机械”而转化为运动能,以从事活动和工作。
当然,食物中必须有蛋白质,有钙、铁等矿物营养素。 它们构成我们身体各部分的原材料,靠它们制成肌肉、骨骼及内脏器官。 生命要进一步进行运动,则必须供给燃料,即能量,这就是碳水化合物和脂肪。 一个人只要瞬时失去能源的供应,就将无法生存。
第二种能量则是人类进行生产所必须具备的能源,它和原材料、生产工具共同构成了人类生产的必要条件。 并不是只要有了资金、材料和劳动力,社会建设就不存在问题了,如果没有能源,人类就不能建设城镇、村庄,不能制造机器,不能开动火车,不能从事各项研究活动。 有人作过这样一个比喻:煤炭、石油或铀等能源好比现代社会的米、麦和面包。 离开了能源,社会就将停滞以至灭亡。
人类生活水平和物质文明程度的提高,意味着能源需求量的增加。 现在,一般都把每人每年平均能源消费量作为大体衡量该国人民生活水平的标准,因为能源消费增长同人均国民生产总值之间存在着一种互为因果的正面关系,这就是说,能源消费增长,会促进国民生产总值的增长,从而促进个人收入的增加,而个人收入增加又意味着对商品和社会服务有更大的需求,这就又导致消耗更多的能源。 当然,这也不是绝对的。
地球上的能源种类繁多,但大致可分为2大类:非再生能源和再生能源。 前者主要是指化石能源,后者则包括太阳能、水能、风能、生物能和海洋能等。 这些能源存在于自然界中,随着人类智力的发展而不断地被发现,被开发利用,而每一种新能源的被发现和被利用,又强有力地推动了人类文明的发展,因此,能源的变迁史是同人类社会文明发展史紧紧联系在一起的。
从能源的利用和人类文化的发展进程看,大致经历了以下四个阶段:原始阶段(火的利用)、木材能源时代、化石能源时代和最后能源时代。 煤炭和石油属于化石能源,它们的发现历史已相当悠长,中国早在3000多年前就开始使用煤炭,希腊2000多年前也开始使用。 但由于种种原因,直到近代才达到实用化的地步。 蒸汽机的发明和广泛应用,促进了对煤炭燃料的开发利用,直到20世纪前半期,煤炭始终占据能源的权威地位,统霸着热源、动力源和电力源。 可以说,产业革命以后,文明的发展是靠煤炭推进的。
19世纪末,石油开始开采。 1859年,美国人多列依库开发油田成功,使长眠于地下的石油成为大量供应的燃料。 尤其是汽油发动机和柴油发动机的发明,使得石油制品得到了广泛应用,它更加迅速地推进了机械文明和近代文明的发展。 进入20世纪后半期,石油最后动摇了煤炭的权威地位,在能源消费结构内跃居第一位,占50%以上。 现在,大多数工业国家的经济几乎完全依赖于石油和天然气作能源,正因如此,每当石油出现紧张时,人们才普遍关心起能源问题来。
今天,人类利用的几乎完全是非再生能源,因此,人们迟早要面对化石燃料完全耗尽这样一个现实,必须探索新的能源。 化石能源必将逐步过渡到最后能源时代。 据专家预测,2070年以后,世界将进入以太阳能、地热能、风能、氢能、海洋能和核能、增殖堆等能源为主导的“最后”能源时代。
新能源展望
由于能源是左右人类物质生产发展的主要因素,如果离开了能源,人类的工业和农业就难以发展。 正因如此,各国对能源科学的研究都极为重视,对新能源的开发都颇为关注。
新能源一般指太阳能、氢能、地热能、核能、海洋能、生物能、风能等,有的国家将煤炭气化、液化及页岩油、油沙油等也列入新能源之列。 在新能源中,名列第一的恐怕是太阳能。 据粗略统计,每年太阳照射到地面上的能量要比目前全世界已利用的各种能量的总和还要大1万倍。 太阳灶是人们直接利用太阳能的设施之一,它结构简单,使用方便,不仅可以用来蒸熟米饭,还可以加热冷水等。 我们还可以把太阳能转变为电能,实现这种转换的装置叫太阳能电池,它在航天、远洋、通信等事业中的应用逐渐广泛,人造地球卫星上的帆板就是给卫星上的设备提供能源的太阳能电池。 太阳储藏着巨大的热能,据科学家们推断,它在几十亿年内仍是我们地球上最重要的能源。
迄今为止,就世界范围而言,太阳能的利用还是微不足道的。 美国科学家正在为太阳能电池寻找新的电导材料,它叫铜铟联硒化物,与以往的结晶硅相比,它既省料又便宜,用它的薄膜制成的一块10平方米太阳能组件,可将11%的太阳能转换成电能。 除此,长期让它在阳光下曝晒,性能也不会下降。 有关专家相信,新一代太阳能电池材料尽管价格昂贵,但效益高,这些材料主要是指经过改进的结晶硅和ⅢⅤ族化合物,之所以将它们称为ⅢⅤ族化合物,是因为它们结合了化学元素周期表中的第Ⅲ和第Ⅴ族元素,它们的价格较高,但前景可观。 例如砷化镓,有科学家称其为最理想的材料,它可以吸收在最佳光谱范围内的阳光,且可以与许多材料形成合金。 美国的太阳能工业部门宣称,即使没有新的技术突破,仅仅依靠现有的技术,其也准备在2000年前大量生产洁净的电能。
20世纪末将是太阳能时代的黎明,太阳能新时代发出的曙光已在驱散人们的疑云。 到2030年,太阳能采光板将使世界上绝大多数的居民用上热水,成千上万个太阳能集热器出现在千家万户的屋顶上,如同今天的电视天线一样,成为典型的城市建筑奇观。
核能的开发利用开始于20世纪50年代初。 1954年,世界上第一座实用的核电站在苏联建成,向工业电网并网发电,虽然电功率只有5000千瓦,却为人类打开了又一扇能源的宝库。 从此,核能在世界上的发展相当迅速,尤其在能源资源缺乏的国家,核能升为第一位,成了主要的能源。 从国际原子能机构公布的结果知道,到1989年年底止,全世界的27个国家和地区,已经运行了的核电站有434座反应堆,总共发电功率有318吉瓦,占全世界总电量的17%。 此外,正在建设的核电站有97台机组,总共77吉瓦。
目前,核电站的主要原料是铀,它是一种放射性元素,铀矿石同煤、石油一样是从地底下开采出来的,只不过铀的蕴藏量远比煤少得多,然而释放的能量却比煤要多得多,1000克铀裂变放出的热量相当于2500吨标准煤燃烧所放出的热量。 但是,由于核能对于人类社会和生态环境有着潜在危险,有人将核反应堆视为潜在的原子弹,是“关在笼中的老虎”。 因此,如何看待核能源,是人类解决对能源需求日益扩大过程中一个非常紧迫的问题。
地热能是一个不可忽视的能源。 地球内部储藏着灼热的岩浆,犹如石油一样埋在地底下,这些岩浆可以把地下水变为蒸汽,如果我们钻一口深井,这些蒸汽就可以冲出地面,我们不仅可以用它来推动发电机发电,还可推动一些其他机器运转。 据统计,地球上全部地下热水和热蒸汽的热能约相当于地球全部煤蕴藏量的1.7亿倍,但对它的利用,进展比较迟缓。
风能也是一种可利用的能源。 古时候,人们曾利用风力带动风车,进而带动石磨转动,用来磨面。 现在,在一些风力资源比较丰富的地区,还可用风能带动发电机发电。 海洋能有2种不同的利用方式:①利用海水的动能,②利用海洋不同深度的温差通过热机来发电。 前一种又可分为大范围有规律的动能(如潮汐、洋流等)和无规则的动能(如波浪能)2类,它们都可设法直接转化为机械能。 利用海洋不同深度的温差来达到发电的目的,其潜力也是很大的。
据估计,仅仅靠近美国的那一部分墨西哥湾暖流,就可提供超过当今耗能100倍的能量。 若是将全世界的潮汐能收集起来,有10亿多千瓦,如能充分利用,每年可发电度数大约相当于目前全世界水电站年发电总量的1万倍,可见海洋能的开发前景是多么辉煌。 另一种大有前途的能源是氢能,作为和电类似的二次能源,它也初露头角。 氢能可以由“取之不尽”的阳光来分解“用之不竭”的海水而获得,这是一种比较理想的代替石油的燃料,没有污染,使用方便,还可以直接利用现有的热机,不需要对现有的技术设备作重大的更改。
由此可见,人类能源的出路,一是节流,二是开源,自然界为我们提供的能源在短时期内是不会枯竭的,就看我们如何开发和利用它们了。
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