21世紀，可否“脫離石油而生活”？

    石油的供應處于越來越脆弱的狀態(tài)。國際油價高企，短期內可能都不會有下調的空間。盡管人類已經(jīng)在發(fā)現(xiàn)和利用替代能源方面取得了巨大的進步，但石油始終是可利用的少數(shù)幾種燃料之一。如果沒有了石油，我們的社會還可以繼續(xù)發(fā)展下去嗎？早前，IEEE美國電氣與電子工程師協(xié)會專家們提出了若干建議，IEEE高級會員、英國克蘭菲爾德大學離岸及能源工程學系教授Patrick Luk先生在接受羊城晚報電郵采訪時，指出人類正在學會逐步“脫離石油而生活”，“我真心希望這能在21世紀實現(xiàn)”。

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    [能源利用變遷]

    煤、石油、天然氣仍是三大支柱能源

    20世紀以前，人類的能源消費一直以煤為主。20世紀時，發(fā)達國家的能源消費才經(jīng)歷了由煤向石油的過渡。從上世紀50年代開始，煤炭、石油、天然氣以及水電和核能便占據(jù)了世界能源消費的主要部分。根據(jù)發(fā)現(xiàn)先后、資源多少、采集難易、輸送貯供條件、后加工技術進步，以及對環(huán)境帶來影響等諸多因素來看，煤、石油和天然氣至今仍是世界一次能源(指從自然界取得未經(jīng)改變或轉變而直接利用的能源，即天然能源)的三大支柱。

    從專家分析的數(shù)據(jù)中可以看到，上世紀50年代，煤炭的消費占據(jù)了世界能源消費結構的50%以上，這一比例在上世紀60年代迅速下降，上世紀70年代趨于穩(wěn)定。此時的石油和天然氣消費增長很快，兩者約占70%。上世紀80年代以后，核能和水電的比重增加。化石燃料仍是目前能源消費的主體，占一次能源消費總量的86%。在世界一次能源消費結構中，石油占33.6%，天然氣占23.8%，煤炭占29.6%，核能占5.2%，水電占6.5%，可再生能源占1.3%。石油仍是最主要的能源，但所占比重已連續(xù)11年下降。天然氣的比重卻在顯著提高。

    Patrick Luk指出，21世紀時，世界能源消費結構隨著石油量下降及天然氣量上升、煤炭將持平的狀況出現(xiàn)，逐漸達到各占27%-28%的局面。然后將出現(xiàn)一個以天然氣為主的短暫時期，其后再轉向煤為主。這種趨勢已成為大家的共識。為了適應這種變化，能源多元化已被國際社會所關注。“只是在交通運輸?shù)饶承┬袠I(yè)，石油在能源消費中仍占比例超過90%。”

    由于石油、煤炭、天然氣等屬于不可再生資源，這意味著它們必然有枯竭的一天。有人曾預測再過60年，地球上的石油、天然氣就將被開采完，雖然計算出這個數(shù)字的方法并不是很具說服力，但可預見的是，如何實現(xiàn)能源的持續(xù)發(fā)展，已成為當今世界迫在眉睫的主題和難題。

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    [尋找可替代能源]

    可替代石油的新能源仍未被發(fā)現(xiàn)

    Patrick Luk認為目前人類技術所開發(fā)的新能源，大都“過于昂貴，無法替代相對廉價的石油”。但他樂觀地指出：“終有一天會有更好的替代能源面世。正如我們的祖先發(fā)現(xiàn)石油及其后續(xù)技術時一樣，我們需要的不僅是辛勤勞動和開發(fā)，還有好運氣。”

    他指出，在目前人類對可替代能源的解決方案中，不可再生資源中的油頁巖和核能，已成為了21世紀新能源的“希望之星”。

    油頁巖屬于非常規(guī)油氣資源，因為資源豐富和開發(fā)利用的可行性，被列為“21世紀非常重要的接替能源”。它與石油、天然氣、煤一樣，都是不可再生的“化石能源”。

    巖油很像石油，除了液態(tài)的碳、氫物質外，還含有少量氧、氮和硫的化合物。頁巖油經(jīng)過進一步加工提煉，可以制得汽油、煤油、柴油等液體燃料，具有與石油相同的作用。

    雖然日本核電事故對世界各國的核電政策產(chǎn)生了不同程度上的影響，不少國家暫停了現(xiàn)有核電設施的運行，或延遲了新建設施的計劃，導致核能產(chǎn)業(yè)遭受沉重打擊，但核能則是人類最具希望的未來能源，將在未來的能源組合中扮演重要的角色。目前人們開發(fā)核能的途徑有兩條：一是重元素的裂變，如鈾的裂變；二是輕元素的聚變，如氘、氚、鋰等。前者已得到實際性的應用；后者仍在積極研究之中。而且人們發(fā)現(xiàn)，海洋中有相當巨大的重元素鈾和輕元素氘、氚等，因此深海探索，具有重大意義。

    Patrick Luk總結說：“我認為不太可能出現(xiàn)一種單一的主要能源，能替代目前的三大能源支柱。更可能出現(xiàn)的，是一種融合不同能源技術的帶有地區(qū)差異的能源組合。同時，人們對能源替代品的選擇也會呈現(xiàn)地區(qū)差異。水能和風能會是丹麥等國的主要能源，在其他水能和風能資源不發(fā)達的國家，情況又會不一樣。”而歐盟正在積極地將撒哈拉沙漠的太陽能轉換為電能并運輸至歐洲，太陽能也很可能成為歐洲和北非最有發(fā)展前景的新能源。

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    [脫離石油的生活]

    電力系統(tǒng)的發(fā)明將成為關鍵

    Patrick Luk在采訪中提出了“完全脫離石油”的生活方式。他格外自信地說：“我們正逐步學會怎樣過一種較少依賴石油的生活，最終過渡到完全脫離石油的生活。我真心希望這能在21世紀實現(xiàn)。”

    當現(xiàn)在的石油依賴型經(jīng)濟逐漸轉向時，我們對生活質量的定義，更大程度上將是圍繞“對我們的生活方式自由地掌控”，而不是像過去那樣與能源的消耗密切相關。在新能源時代，也許我們終將嘗試讓生活質量與能源消耗“脫鉤”。

    比如電動車和混合動力車是人類目前所開發(fā)出的新自由生活方式中不錯的選擇。

    電動車簡而言之就是以電力為驅動，以電力為能源的車。在實現(xiàn)真正“零排放”的同時，它的確可以脫離對汽油的依賴。許多知名的汽車制造廠都在研發(fā)并生產(chǎn)電動車，例如豐田推出的RAV4 EV電動車、smart for two以及寶馬的Megacity Vehicle等。

    混合動力汽車亦稱復合動力汽車，是指車上裝有兩個以上動力源：蓄電池、燃料電池、太陽能電池、內燃機車的發(fā)電機組等。當前復合動力汽車一般是指內燃機車發(fā)電機，再加上蓄電池的汽車。這是目前最為環(huán)保和節(jié)省能源的汽車類型，并且在私人轎車、公共交通等方面都已廣泛運用。

    但以上兩種汽車都存在一個共同的問題———電力供應。因此Patrick Luk指出，電力將會成為衡量新能源時代能源發(fā)展的主要矢量。

    那些可以幫助電力系統(tǒng)實現(xiàn)穩(wěn)定運行的發(fā)明，將被認為是“最前沿的發(fā)現(xiàn)”。值得注意的是，涉及電能轉換效率和利用率的相關電力電子技術，將在推動這個領域的發(fā)展中起到關鍵作用。“如果電動車的取電會造成供電網(wǎng)的崩潰，那電動車注定要失敗。因此，配備了雙向能量流動(指電網(wǎng)、充電設備和電動車三者之間的雙向流動)管理系統(tǒng)和智能電網(wǎng)接入裝置的混合動力車，將實現(xiàn)雙贏局面。屆時電動車行業(yè)和公共事業(yè)將共同建立一個可持續(xù)發(fā)展的低碳經(jīng)濟鏈。”

    目前，一些主要的歐盟財團聯(lián)合大型汽車制造商和公共事業(yè)公司，正共同開發(fā)從電網(wǎng)端到電動車電池端的“V2G系統(tǒng)”和其他一些必要的基礎設施。V2G是Vehicle-to-grid的簡稱，它描述了這樣的一個系統(tǒng)：當混合電動車不運行的時候，通過鏈接到電網(wǎng)的電動馬達將能量賣給電網(wǎng)，反過來，當電動車的電池需要充滿時，電流又可以從電網(wǎng)中提取出來補充給電池。V2G技術使電動車不僅作為一個電力消費體，同時可在閑置時為家庭或電網(wǎng)提供電力，甚至使電動車電池可作為再生能源的儲能單元，實現(xiàn)了電網(wǎng)與電動車可雙向互動的概念，為未來智慧電網(wǎng)技術重要發(fā)展方向之一。據(jù)預測，V2G系統(tǒng)的變體將在大概10年后就能被實現(xiàn)并廣泛使用。

    鏈接

    我們還能用到

    這些可再生資源

    ●地熱能：是指來自地球內部的熱能資源。它是在地球演化進程中儲存下來的，是獨立于太陽能的又一自然能源，它不受天氣狀況等條件因素的影響，未來的發(fā)展?jié)摿ο喈敶蟆?br />
    ●水能：是通過運用水的勢能和動能轉換成機械能或電能等形式從而被人們利用的能源資源。水力發(fā)電的優(yōu)點是成本低、可連續(xù)再生、無污染；缺點是受分布、氣候、地貌等自然條件的限制較大。中國的水能資源理論蘊藏量近7億千瓦，是世界上水能資源總量最多的國家。

    ●風能：它存在于地球的任何地方，是由于空氣受到太陽能等能源的加熱而產(chǎn)生流動形成的能源，通常是利用專門的裝置(風力機)將風力轉化為機械能、電能、熱能等各種形式的能量，用于采水、助航、發(fā)電、制冷和致熱等。

    ●生物質能：主要是指植物通過葉綠素的光合作用，將太陽能轉化為化學能貯存在生物質內部的能量。生物質能一直是人類賴以生存的重要能源，目前它是僅次于煤炭、石油和天然氣而居于世界能源消費總量第四位的能源。據(jù)估計，地球上每年通過光合作用生成的生物質能，總量就達1440-1800億噸。

    ●潮汐能：是指海水在潮漲和潮落時形成的水能。它包括潮汐和潮流兩種運動方式所包含的能量，其來源是源于月球和太陽對海水的引力作用所致。潮水在漲落中蘊藏著巨大能量，這種能量是永恒的、無污染的能量。全世界潮汐能的理論蘊藏量約為30億千瓦。
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