能源是一個國家發(fā)展的命脈。掌握能源,就代表著掌握了發(fā)展的空間和實力,而掌握綠色能源的開發(fā)和利用,則等于掌握了發(fā)展的持續(xù)力。
想了解什么是綠色能源,就先要了解能源的發(fā)展歷程。連讀小學(xué)的孩子都會知道——沒有熱能,我們就無法做飯取暖;沒有電能,我們就無法點燈照明;沒有太陽能,萬物就無法生長……但人們是怎么發(fā)現(xiàn)能源并對它們加以利用的呢?又經(jīng)歷了哪三次能源革命呢?這是一個非常有趣的過程。
所有能源都來于自然
什么是能源?關(guān)于它的定義,目前約有一二十種。 《大英百科全書》說:“能源是一個包括著所有燃料、流水、陽光和風的術(shù)語,人類用適當?shù)霓D(zhuǎn)換手段便可讓它為自己提供所需的能量”,我國的《能源百科全書》則說:“能源是可以直接或經(jīng)轉(zhuǎn)換提供人類所需的光、熱、動力等任一形式能量的載能體資源。 ”可見,能源是一種呈多種形式的,且可以相互轉(zhuǎn)換的能量的源泉。
確切而簡單地說,能源是自然界中能為人類提供某種形式能量的物質(zhì)資源,是大自然賜給人類的寶藏。這種資源靠人類自身無法憑空創(chuàng)造,一旦自然界中某種能源消耗殆盡,我們只能尋找其他能源來替代。
哪些能源能夠被利用
既然能源都來于自然,那地球上的能源有哪些可用,它們又來自何方呢?地球上的能源按其來源可分為三類。
第一類是地球和其他天體相互作用而形成的能源。地球、月亮、太陽之間有規(guī)律的運動,造成相對位置周期性的變化,它們之間產(chǎn)生的引力使海水漲落而形成潮汐能。
第二類來自地球的內(nèi)部的能源。地球是一個大熱庫,從地面向下,隨著深度的增加,溫度也不斷增高,就會產(chǎn)生地熱能??茖W(xué)家把原子核能也歸入 “來自地球內(nèi)部的能量”,因為核能是地球上放射性物質(zhì)衰變或聚變所產(chǎn)生的,這些物質(zhì)大部分是地球形成初期一些長半衰期核素衰變的產(chǎn)物。
第三類來自地球以外,主要是太陽能以及由它產(chǎn)生的能源,比如煤、石油、天然氣、生物質(zhì)能、水能、風能、海洋熱能等等。(很多人沒想到,原來煤和石油也屬于“天外能源”吧。 )目前,人類所需能量的絕大部分都直接或間接地來自太陽。
人類的三次能源革命
人類是在文明發(fā)展過程中逐漸掌握了發(fā)現(xiàn)和利用能源的能力的,并經(jīng)歷了三次能源革命。
第一次能源革命的標志是 “人工取火”。大家都知道,原始人類發(fā)現(xiàn)火,是天上打雷引燃樹枝后燃起的火。當人類開始學(xué)會鉆木取火,并保留火種,對火的使用,使人類第一次支配了一種自然力。但是當時人類還沒有掌握把熱能變成機械能的技巧,因此柴草并不能產(chǎn)生動力。從茹毛飲血的原始社會到漫長的奴隸社會、封建社會,人力和畜力是生產(chǎn)的主要動力。風力和水力的利用,使人類找到了可以代替人力和畜力的新能源。但隨著生產(chǎn)的發(fā)展,社會需要的熱能和動力越來越多。而柴草、風力、水力所提供的能量受到許多條件的限制而不能大規(guī)模使用。
煤的發(fā)現(xiàn)提供了大量熱能,風車和水車的制作則積累了機械制造的豐富經(jīng)驗,于是兩者結(jié)合起來,蒸汽機出現(xiàn)了。蒸汽機的發(fā)明是人類利用能量的新里程碑,人類從此逐步以機械動力大規(guī)模代替人力和畜力,它直接導(dǎo)致了第二次能源革命。但是蒸汽機十分笨重,效率又低,無法在輕便的運輸工具如汽車、飛機上使用。人類在生產(chǎn)實踐中又發(fā)明了新的熱機——內(nèi)燃機。內(nèi)燃機的使用引起了能源結(jié)構(gòu)的一次又一次變化,石油登上了歷史舞臺。世界各國依賴石油創(chuàng)造了經(jīng)濟發(fā)展的奇跡。
接著,物理學(xué)家發(fā)明了可以控制核能釋放的裝置——反應(yīng)堆,拉開了以核能為代表的第三次能源革命的序幕。不但奠定了各國工業(yè)化的基礎(chǔ),也開辟了人類利用礦物燃料作動力的新時代。
綠色能源已迫在眉睫
然而,隨著人類文明的不斷發(fā)展,社會對能量的需求不可遏止地猛增。地球上的能源消耗正在以驚人的速度增長,20世紀消耗的全部能源幾乎等于前19個世紀所消耗的能源的一半。人類正在過分地開采和使用化石燃料和森林等自然資源,從而使得地球上的自然燃料能源的儲藏量正在急劇減少。而且,由于大量利用石油、天然氣和煤炭等化石燃料,已經(jīng)使人類居住的環(huán)境受到越來越嚴重的污染,造成酸雨和氣候變暖。許多科學(xué)家都認為,全球氣溫升高將給人類帶來災(zāi)難性的后果。因此,合理開發(fā)和利用能源,已成為地球人類大家庭最重要的問題了。人類必須認真對可利用的各種能源進行“算計”和“籌劃”,既要滿足目前需要,又要考慮長遠的影響和發(fā)展,為子孫后代的豐衣足食著想,使地球人類大家庭的明天過得更舒適、更美好。
所以人們一方面研究如何進一步合理、妥善、高效率地開發(fā)利用化石燃料和水力等常規(guī)能源,也叫傳統(tǒng)能源,比如研究提高能源轉(zhuǎn)換效率的方法,改善能源開采和利用的方式等等,著重從節(jié)流方面想辦法和采取措施。另一方面,人們又上天、入地、下海,四處尋找開源途徑,探索低廉而豐富、又不影響生態(tài)環(huán)境的很清潔的綠色新能源,比如開發(fā)太陽能、地熱能、核聚變能和海洋能等等。這樣,一門邊緣化的、綜合性的科學(xué)技術(shù)——能源技術(shù)就迅速形成并蓬勃發(fā)展起來,并有很多如GE、巴斯夫、道達爾這樣的卓越企業(yè)投身進來。
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