陳根：從草木能源到化石能源，新能源時代將至_風聞

文/陳根

煤炭和石油的發現與利用使人類告別了農耕文明，進入了工業文明。200多年化石能源的使用，在給人類社會帶來巨大進步的同時，也給人類社會造成了日益嚴峻的環境問題和氣候問題。不可再生能源緊缺的全球危機下，能源轉換已至。

不論是歐盟2010年發佈的“能源2020”計劃選擇了綠色能源之路，還是日本政府在2015年“國家復興戰略”中明確要重新重視核能；不論是美國政府2014年發佈“全方位能源戰略”，強調佔據未來世界能源技術的制高點，還是印度政府2015年宣佈大規模發展綠色能源，能源問題都已經上升為各主要國家的核心戰略議題。

人們從來沒有像今天這樣重視能源，當人們再一次面臨着一場能源迭代時，也意味着一個全****新的能源時代正在加速到來。能源迭代有無可遵循的邏輯，新一代能源又將給人類造成什麼挑戰，未來的能源世界會是更美麗的新能源世界嗎？

從草木能源到化石能源

儘管現代人們多以煤炭和石油來定義人類文明的第一次能源和二次能源領域的技術革命，並認為兩次技術革命分別對能源生產和能源消費產生革命性影響。**但在更大的時間尺度下，草木能源才真正是人類文明發展的起點。顯然，**人類絕大部分時間都靠草木能源賴以生存，並以此到達了農耕文明的巔峯。

人類文明在發展的最初，就是依賴於自然界中可以直接獲取的可用於消費的物質，比如植物、動物等。原始人類的居住地也是天然的或略經處置就可以遮風避雨的自然場所，比如洞穴、草棚等。

草木生生不息，但其生長受地域限制且每年生長的數量也有限。這個時代人們隨水草而居，一個村莊或城市，需要方圓30到50倍人羣聚落面積的草木以支持其日常能源消耗。

在草木能源的階段，人類對能源的轉化是極其簡單的。對“火”及自身的關係的認識是古人發明的一項重要的能源操控技術，從對雷電引起的森林或草原的野火的恐懼，到學會用火來燒烤獵物以熟食，再到用火來禦寒、照明、驅趕野獸，人工取火方法的掌握標誌着火作為一種能源真正被人們所利用。

兩百多年前，瓦特發明了蒸汽機，燒煤把水變成蒸汽、蒸汽驅動機器來替代人做粗笨費力的工作，進而啓動了工業革命，以化石為主要能源的紀元自此開始。在化石為主要能源的紀元裏，誕生了所謂的第一次能源革命和第二次能源革命。

其中，第一次能源轉型以英國為代表，由煤炭取代了****居主導地位的柴薪。按照瓦茨拉夫·斯米爾的量化標準，英國的能源轉型始於1550年，至1619年左右完成，歷時約70年。

1550年左右，煤炭在英國能源消費結構中的比重開始超過5%；1619年左右，煤炭在英國能源消費結構中的比重超過居主導地位的柴薪，完成了向煤炭系統的轉型。轉型完成後，隨着經濟發展及工業革命的推進，煤炭在英國能源消費結構中的比重還在增加，1938年時達到歷史峯值（97.7%）。

第二次能源轉型以美國為代表**，**由石油取代居主導地位的煤炭。按照瓦茨拉夫·斯米爾的量化標準，美國的能源轉型始於1910年，到1950年完成，歷時僅約40年。1950年，石油在美國能源消費結構中的比重（38.4%）首次超過煤炭（35.5%），成為主導能源。

近幾百年化石能源的利用和生機蓬勃的科技創新，讓人類享受到空前的繁榮和富足，世界人口規模和人均GDP得以迅速增長，當然也造成了日益嚴峻的環境問題和氣候問題。並且，化石和核裂變能源都是有限資源**，**這也意味着，對化石能源的開採是有限而非無窮的。

因此，可持續新能源，如太陽能、地熱/海洋熱、自然機械能（風能、潮汐以及其他自然機械能）等，不得不逐漸取代化石能源成為支撐社會運轉和人們生活的主力，下一場能源革命也將由此展開。

新能源革命猶有困境

儘管熱/海洋熱、自然機械能（風能、潮汐以及其他自然機械能）等也作為新能源被寄予革新能源開採的希望，**但化石能源之外，最有可能“上位”的新能源，依舊還是太陽能。**太陽中的輕原子發生核聚變，產生大量的熱和光，這些光熱旅行500秒、穿越1.5億公里，供養了地球數十億年。

當然，太陽的光熱並沒能讓其他行星萬物生長，究其原因，是地球生物在約30億年前就演化出“光合作用”的奇妙功能，即微生物和植物利用太陽光把水分解為氫氣和氧氣，並從空氣中捕捉二氧化碳分子，把這些混合的分子原子轉化為有機碳體，然後把多餘的氧氣釋放到空氣中。

從能量的角度來説，光合作用過程把自然中功率密度較低、較紊亂的水和二氧化碳分子轉化為功率密度較高並且較有序的有機碳體物質，既增加了能量的功率密度，也減少了整個體系的紊亂程度（熵減少）。化腐朽為神奇的光合作用，是讓地球上的生物耐以生存的最基本的技術。光合作用給人類樹立了一個能源操控的榜樣。

從可再生性和儲量來看，太陽能則是唯一能夠保證人類能源需要的來源。世界上水能資源理論儲量只有39萬億千瓦時/年，風能資源理論儲量為2000萬億千瓦時/年；而太陽能資源理論儲量高達150000萬億千瓦時/年。可以説**，新能源中只有太陽能才是代表未來的真正的能源，**其它潮能、地熱能、風能、水能等都是煤炭、石油等能源的補充能源，而太陽能將對煤炭、石油等實現真正的能源替代。

**無論是上一輪、還是下一輪能源革命，科技技術都是驅動能源變革的重要因素。**科學家通過所發現的自然現象而發明新的能源操控技術、人們進而發明新機器和工具，從而讓人類高效而充分使用能源，這是最為關鍵和基本的一條科技發展路徑，會深刻地驅動各方面的科技和社會變化。

然而現在，雖然人類已經意識到能源問題帶來的挑戰，並且在尋求未來能源供應的解決途徑，但不論是能源技術還是能源治理**，都還沒有找到很好的辦法。**

從能源技術開採的情況來看，儘管除了海洋能主要還是在實驗和小規模建設初步生產外，水電能、核能、風能和太陽能等的應用都已經比較成熟，近二十年也取得了很大的發展。但這幾種能源在能源消費總量中的比重，加起來依然還不到16%。****並且，****還沒有一種單一能源在消費中的比重超過10%。

從能源治理看，能源問題不是一個國家、一個民族的問題，所有國家和民族，是緊密綁在一起的人類命運共同體。地球上的所有生命的命運，都最終取決於人類的選擇。問題在於，人類雖然已經認識到這個問題，但是在摒棄分歧、實現合作以達成全球統一行動。實現有效的能源治理，還存在嚴重的問題。

實際上，能源革命的內在邏輯，就是人類文明發展的需求驅動——原始社會能源主要滿足生存需求；封建社會人類生活品質提高，初級工業生產使得對能源的需求量大幅提升；工業革命以來社會文明加快發展，人類對交通、信息和文化娛樂的需求大幅提升；現代工業對能源的需求量達到了前所未有的高度。

隨着高碳能源在開發利用過程中產生的廢水、廢氣和廢渣所引發的一系列生態環境問題，能源生產和消費的生態需求再次進入新的能源發展歷程。無論人類是否願意，這場正在發生的能源更替是大勢所趨，別無選擇。這場革命不僅技術挑戰很大，社會和經濟成本也都是巨大的。

在“可持續新能源”時代成為一個美麗新時代前，人類社會也需要有更多的合作，需要放下成見一起攜手去建設屬於人類的未來文明。