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老大河待整

【半原创】石油没有了用什么

这也是给南非的中文平面媒体写的，两年前的了。当时是以一篇英文的文章（国家地理？）为基础，编辑了，再参考其他资料写的，大约也算半原创吧。

当时刚接触可持续能源，错误难免，请行家指点。

油价越来越高，看不到降价的希望。其实燃料价格高了，不仅仅影响司机们。运输费用高了，很多基本消费品就需要涨价，甚至现代化农业的粮食，都是需要燃料来维持农机的运行，化肥，杀虫剂，来源也都是能源材料，也需要燃料来把产品运到消费市场。把一头牛养大运到市场，一共需要使用六桶半的石油！反正呢，燃料涨价，影响太广了。

看起来世界的原油价格是忽然涨起来的，有人分析投机商的炒作是原油交易价格高涨的主要原因，也有人把原因归结于今年产油地区的地缘政治不稳定，还有美国的天灾，以及主要炼油厂受到各种原因影响停产减产等临时原因。听起来也不是没有道理，但是不可否认，从2000年开始，世界原油产量一直维持在每年不足40亿吨的水平，增长缓慢，从1999年原油12美元一桶，到目前轻质原油接近70美元一桶，最根本的原因，还是原油的供需出现的本质的变化：产的油不够了！

已经有人预测，说由于最近十几年了也没有超大规模的新油田发现，2006年前后，欧佩克之外的产油国家，产油量会达到顶点，然后产量会慢慢下降，而欧佩克国家，也不过还有不到10年的时间进一步提高产量，之后世界上每年生产的原油就会越来越少了。这是最悲观的估计，乐观的估计也有，如果还有大规模的油田发现的话，世界的原油生产量高峰可以推迟到2030年，那也不过就是25年后的事情。而人们对能源的消耗，似乎看不到任何下降的趋势，总会有一天，石油真的不够了。无怪乎有人呼吁：廉价原油的时代已经一去不复返了！

石油没有了用什么呢？石油是化石燃料，和同是化石燃料的天然气，煤炭一同构成了目前能源的主体。石油是其中最方便的一个。目前，世界上已经有很多国家和大公司注重天然气和煤炭的利用，液化天然气，天然气液化，煤炭综合利用，煤炭液化等等，最近热得很。但是能解决多少问题呢？到2020年，煤炭和天然气液化得到的油，乐观估计可以达到每年3亿吨，不过是中国2004年全年的消费量而已，对于目前全世界每年将近40亿吨的消费总量，起不到本质上的补充作用，比起来目前世界每天消耗的3200亿度电的总能量，更是杯水车薪。另外，使用化石能源导致的二氧化碳排放问题，也早已引起了人们的关注。而且，最关键的，天然气，煤炭，也都是化石燃料，储量有限，也许几十年，也许上百年，早晚也有用完的那一天！

节能吧。目前有很多的节能方法，实际上几十年来，能源的利用效率已经提高了很多。二十几年前一百公里还需要二三十升油，现在连豪华车油耗都在十升上下了。一些展览会推出的概念车，甚至达到了百公里一升油的水平。灯泡也有了节能灯泡，换上节能灯泡，在这个灯泡的使用寿命期间，可以节约下来200公斤煤发的电！但是人们对能源的需求总是越来越大的，需要利用能源的地方越来越多，节能可以缓解能源压力问题，但是不能解决能源压力问题，必须要寻找新的能源！

水能是相当好的可再生能源。虽然有一些环保人士有反对意见，但是水能普遍被认为是目前最清洁便利的可再生能源。可惜，发达国家的水能开发已经接近饱和，发展中国家的水能开发还有相当大的发展空间，但是，早晚有一天，也会饱和的，虽然不会像化石能源那样越来越少，但是总量是一定的。

氢能怎么样呢？目前对待氢能，政府，民众都有很高的热情。氢能清洁，携带还算方便，看起来好像是解决能源危机的最佳候选。可惜，这根本就是错的。氢能只是能源的载体，就是说，你需要通过其他途径得到能源，然后用氢能的方式把能源存储起来，运输，然后加以利用。实际上，这个转化，存储，运输的过程，同样需要能量。

还有什么能源呢？答案也不少，风能，太阳能，核能，生物能源，等等。这些新型能源究竟能给我们带来多大的希望呢？

太阳能

实际上，地球上能量的来源，几乎都来自于太阳。化石能源，是千百万年前生物积累的太阳能；风能够产生的主要原因，也是太阳；生物能源，利用的就是生物积累转化太阳能的本事；核能的来源也是太阳，不过是在地球形成之前的事情了；水能则是在地球演变过程中积累的太阳能。直接利用太阳能如何呢？至少对于人类的有限的历史，太阳仍然是个取之不尽用之不竭的能量来源。

有不少人尝试了。在德国，有世界上最大的一个太阳能电池板，一共由三万多块太阳能电池组成。日照好的时候，可以发电5兆瓦，足够1800个家庭使用。但是太阳能也不便宜，太阳虽然不找你要钱，但是购买太阳能电池是需要花钱的，加上存储太阳能的装置，差不多平均每瓦发电能力要花费10美元。目前，发达国家的太阳能，每度电的成本在22美分。不过好消息是，这个成本一直在下降。三十年前，只有航天行业用得起太阳能，现在，毕竟已经有不少民用产品了。十年以来纳米技术发展迅速，也给太阳能电池制造带来了不少新材料，美国的一家公司宣称，在不久的将来就可以推出每瓦售价仅有50美分的太阳能电池。

如果真的出现50美分一瓦的太阳能电池，那么太阳能的价格也能和水电火电相当了。看来，长远的看，太阳能的价格不是大问题，虽然天黑拉，多云下雨之类的也会有些影响，但是能量是可以存储的，可以把阳光好的时候发的电存起来给没有太阳的时候用么。只是存储起来目前还不怎么便宜，大规模存储的方法目前也还不这么方便，只能希望以后科技发展能够找到解决的办法吧。

太阳能利用还有个小问题，就是太阳能电池很占地方的。有人计算说按照目前的太阳能电池的效率，如果美国的用电全部使用太阳能，需要的太阳能电池板的面积，有一万平方英里这么大。当然，没有必要建这么大的单一的太阳能发电厂，偏远的地方，沙漠拉之类的，可以建大一些的，城市呢，没有多大空地，那么就可以利用屋顶，便道等等地方了。再说，技术的发展，效率的提高，占用的地方也会越来越少的。

风能

风能的主要动力来源也是太阳能，和太阳能电池相比的最大优点，就是没有太阳的时候，同样会有风。世界上有不少的地方有常年的大风，不利用了真是可惜。欧洲人对风力发电就很感兴趣。丹麦目前的风车发电已经达到了3000兆瓦，满足全国20%的用电需求。在欧洲，减少二氧化碳排放，减少对油和煤炭的依赖的呼声使得欧洲国家几乎都对风能感兴趣。欧洲目前风力发电已经达到了35000兆瓦，相当于35个大型火力发电站。德国正在建造一个高600英尺，单臂200英尺的巨大风车，发电量可以达到5兆瓦，足够5000个家庭使用了。北美的风能利用还有很大的空间，但是也已经达到了7000兆瓦。除了水电之外，风能是目前得到最充分利用的可再生能源。

但是风能也不是没有问题。使用风能发的电，特别是这个价格还不比水电火电高，是大家都愿意的事情，但是几十米高的大怪物如果站在你家附近，估计你也要提提意见。英国推广风能的时候就遇到了这样的问题，不少居民觉得影响了当地的景观。丹麦基本没有这方面的问题。在丹麦，风车基本上都是本地的居民拥有，大约用电不花钱甚至还能赚钱的时候，也就不这么顾忌景观问题了。

风车比太阳能电池板占的面积小很多，但是经常有这么大风的地方，却是有限的。至少在欧洲，陆地上已经找不到多少可以利用的地方了，人们已经开始在海上寻找合适的场所。前面提到的德国的5兆瓦的大风车，就是打算用到海上的。海上的风一般要比陆地上的可靠的多，而且最重要的，海鸥又不投票，不会反对在它的家园建这么个200米高的大怪物的。

风不是总有的，风再多的地方，一年也会有些日子没有风。没有风，自然就没有风能可以利用。这时候，就需要其他的发电手段来补充。这个时候，可靠的补充手段，就只有火力电厂。当风能又可以利用的时候，火力电厂又需要停车。麻烦就是，风往往是时停时有的时大时小的，火力电厂却没有这么高的灵活性。在丹麦，出现过很多时候本国的电力过剩，只好很便宜的卖给邻国，而电不够的时候，又需要花大价钱从邻国购买。

风能开发的最大问题，其实和太阳能电池一样，是大规模能量的储存问题。目前有不少的方法来进行这种大规模的能量存储，比如把这些能量变成氢能，化学能等等甚至用压缩空气的形式存储起来，这样能量就可以运输，也便于日后使用。但是这些技术也都不便宜，距离真正有经济价值的应用，至少还有一二十年的路要走。在能量存储没有经济的解决办法之前，一般设计电网的时候，往往不允许太阳能和风能占据很大的比例，比如在中国，规定风能就不能超过电网的10%，避免风力不足的时候带来的电力紧张。

风能和太阳能的好处，是随处都可用。你可以有你自己的风车，自己的太阳能电池板，而不可能拥有自己的火力发电厂。美国的一家公司就专门生产小型的发电风车，可以用在家庭，帆船，野营，以及一些偏远的地区等等。一个风车400瓦，点几个灯泡带几个小电器还是可以的。不过这家公司也在尝试大一点的风车，比如一个电线杆大小的风车，就可以达到2千瓦的发电量，差不多够一个家庭使用的了。在美国，法律要求地方电网从个人手上购买个人多余的电，这样，家里有个风车，有风的时候发电，电多了输送给地方电网，电不够的时候，从地方电网取电，综合下来，如果没有特别耗电的供热和空调之类的，个人就基本上不用花电钱了，几年时间省下的电钱就可以收回风车的成本了。

生物能源

生物能源最近也是热点。关于生物柴油的新闻经常能够看到，这个究竟怎么样呢？生物能源可不是什么新鲜东西，炉灶里面点的木头，柴火，就是生物能源，不过现在的生物能源，指的是像乙醇，生物气，生物柴油这样的东西。这些本来是常规的能源，一般都是从化石燃料得到的，只不过成了生物能源，就需要从植物得到。这些在技术上都没有太大问题，美国从玉米得到的汽油，早就掺入了美国市场的汽油里面，在巴西，50%的汽车燃料是从甘蔗得到的。生物燃料可以和传统的化石燃料混合在一起，不对发动机作任何改动就可以使用，是目前的燃料体系中最便捷的燃料。

生物能源应用面临的问题，是土地。生物能源来自于太阳能，植物通过光合作用将太阳能转化成为化学能存储在自己的身体里面，利用生物能源，就是要把存储起来的这些能量利用上。这个转化效率，实际上比目前的太阳能电池的转化效率低很多。有人计算过，如果目前世界上所有的汽车都使用生物燃料，那么所需要的耕地面积，是目前地球上耕地面积的两倍。

科学家们目前在寻找提高这个能量效率的方法。目前利用的生物能源，主要是淀粉，植物油和糖。这些在植物体内的含量并不很高。植物中大量存在的是纤维素，能够将纤维素利用起来，整个效率就会提高不少。当然，提高农作物产量也是很便捷的方法。北美一种叫做柳枝稷的草，生长比玉米迅速，需要的肥料也比玉米少，就是目前美国生物乙醇的主要原料。这种植物还可以在很多其他作物不能生长的地方生长，同时也是一些动物的饲料，可以减缓对土地的压力。技术上，如果汽车能够进一步节能，目前的种植面积就可以满足美国三分之二的汽车用能源需求，完全是可行的。

在美国，这个方案的问题是政治方面的，玉米，甘蔗，各种作物都有自己的保护势力，都希望自己成为生物能源的候选。可以选择的作物太多了，也成了问题。在美国巴西这样人口相对少土地又广阔的地方，生物能源可以起到很大的作用，但是在一些粮食问题仍然有很大压力的地方，比如中国，生物能源的利用就要非常仔细地进行了。毕竟人的吃饭问题比走路问题是更加重要的问题。

核能

核裂变提供的能量，在几十年前被认为是解决能源问题的希望。目前全世界有440个核电站，提供全世界16%的电力供应。在法国，核发电甚至站到了全国电量的78%。核能的优势很明显，资源丰富，没有二氧化碳排放，除了安全壳和冷凝塔以外对地面景观没有太大的影响。不过由于三英里岛，切尔诺贝利核电站的泄漏问题，和火力发电相比昂贵的成本，以及核废料的堆放问题等等，发展核能也遇到了不少麻烦。而且，核能本来就不是可再生能源，目前可以利用的铀，大约也就够用50年的。目前中国是对发展核能最感兴趣的，几乎每一两年就开始一个新的核电站的建设。美国和日本也仍然对核能有浓厚的兴趣。环保主义者是非常愿意拿核电站做文章的，发展核电在很多地方的民间压力相当大。核电的普及的另外一个问题，是核电的废料可以用来提取武器级的核材料。实际上，目前世界上大部分的核电站在设计的时候，就设计成可以提取武器级的核材料的。虽然做个原子弹需要的材料比较多，不这么容易弄到，但是做个脏弹可不是太难的事情。

核聚变面临的问题就小很多了。核聚变用的原料足够人类使用几千年的，产生的物质也没有长时间的放射污染，并且也没有任何军事甚至恐怖主义价值。听起来不错？有一个小问题，就是人们还不会利用这个核聚变呢。

核聚变有冷核聚变和热核聚变。冷核聚变的工艺要简单得多，理论上应该是存在的，但是还没有人做出来过。目前的希望还在热核聚变上。热核聚变可能是目前世界上能够想象的最复杂的工艺了。热核聚变需要把一种氢加热到摄氏一亿度的高温，然后才能开始核聚变。在这个温度下，氢发射出等离子，这个等离子就可以被利用。等离子可能是宇宙中最普遍的物质存在形式，但是也是最难控制的。到目前为止，人们所能够利用的核聚变的能量，不到启动核聚变消耗的能量的65%。

核聚变的应用可能还有几十年的路要走，花上几百亿美元。目前欧洲，日本，美国有一个联合小组准备建设一个耗资60亿美元的反应器来诱发核聚变，成功以后，会进一步放大，做一个示范厂，然后再在经济规模建造真正的核聚变发电厂。一切顺利的话，再有个50年就差不多可以商业应用了。但是很难说前景究竟如何。相对来讲，诱发等离子并不是这么难的，只要花足够的钱大约就可以解决，问题是聚变反应器内部使用什么材料很让人头疼，这个材料必须承受的住中子的轰击，同时要要能够导热！

这个计划遇到的问题不仅仅是技术方面的，从2003年开始，参与这个项目的各个国家对这个反应器究竟在哪里建造的问题吵得一蹋糊涂。目前的候选国已经只剩下两个了，法国和日本。按照科学家的说法，是世界上可能只有一种东西比等离子更加难以控制，那就是，政治。

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