用可再生能源代替化石燃料-第1部分

经济增长！能源独立！气候变化！为了满足世界能源需求，有无数论点要求超越化石燃料。不幸的是，我们必须切实克服其他障碍，才能切实依靠其他能源来替代煤炭，石油和可能的天然气，它们共同构成了全世界发电和运输燃料的最大份额。

即使没有温室效应，我们依赖的所有化石燃料也可能在几百年内耗尽。如果人类要在这个星球上有一个未来，至少是高科技的未来，那绝对不可避免地，那就是必须找到替代的能源途径。

能源景观

所有其他能源问题都涉及两个深刻的问题：在不久的将来是否会有足够的负担得起的能源来维持世界经济？如果不是，长期解决方案是什么？

没有简单的答案，当今全球能源经济面临能源需求增加，资源枯竭，能源价格上涨，有限的可获得性以及加强减少污染和全球变暖影响的对策的问题。

答案取决于每个地区的资源和能源需求清单及其政治和文化环境。

下表显示了1973年和2009年燃料在世界总能源供应中的份额：绿柱代表1973年数据，蓝柱代表2009年数据。

目前，化石燃料仍然主导着世界一次能源供应。石油领先于煤炭和天然气。但是，从1972年到2009年，石油的份额相对于煤炭和天然气有所下降。在这三种化石燃料中，天然气在两个目标年份之间表现出最大的增长。

到2009年，生物燃料和废物转化为能源的供应又占总供应量的10％，其次是核能和常规水力发电，例如水坝。可再生能源名列前茅，仅占产量的不到2％，这主要是对风能和太阳能投资的结果。

由于行星已知的化石燃料供应有限，因此这些来源及其比例最终将不得不改变。但是在接下来的几十年中，假设“一切照旧”的情况，该国的能源菜单可能与今天没有太大的不同。

该地图显示了按国家划分的世界总能源消耗：颜色越深，能源消耗就越高。该地图后的图表显示了OEDC和非OEDC国家从1990年到2040年的实际和预计的能源消耗增长率。

相关文章：乔治·W·布什：美国风能英雄

“作为能源需求中心的经济合作与发展组织国家（OEDC）受经济危机，人口增长下降以及经济产业结构变化的影响。他们的能源消耗与欧盟的下降和北美的停滞相一致。能源需求已从经合组织国家转移到中国，印度，非洲和中东。能源消耗持续稳定增长的地方；与中国的差距拉大了。”来源埃克森美孚（ExxonMobil）能源领域最重要的趋势之一是新兴经济体的发展重点如何塑造能源市场。预计这些新兴国家将在未来几十年中占据能源需求增长的大部分，而从现在到2035年，经合组织以外的国家将占能源需求预期增长的83％。

作为全球扩张中心，这些非经合组织国家将日益影响新能源市场的发展方式。这些国家中的许多国家具有可持续发展的新概念-可能带来与美国或欧洲能源基础设施和使用模式不同的能源系统。

在消费方面，此图显示了1973年和2009年燃料在世界总消费中所占的份额。绿柱代表1973年数据，蓝柱代表2009年数据。资源：IEA 2011世界主要能源统计

遵循与生产类似的趋势，消费以化石燃料为主导。生物燃料和废物转化为生物质统称为生物质，在世界市场上已成为一种可行的能源。但是，它们的份额在目标期间保持稳定。

作为可再生能源，风能，太阳能，地热能和波浪作用对世界能源消耗的贡献微不足道。但公平地说，如果不提供，它将不会被消耗。

不能像油那样将电能抽出地面，也不能像风能那样从流动的空气中获取电能。因此，它被称为第二能源。这意味着它是由主要能源产生的，包括图表中所示的剩余燃料。

专家预测，到2030年，电力需求将增长35％。实际上，这意味着至少在接下来的十年中，对煤炭和天然气的需求将同等增长。

现在，发电厂从所有来源消耗相当大一部分世界能源，其中包括世界70％的煤炭和近40％的天然气。没有立即改变这种状况的方法。在短期内，可再生资源不太可能显着改变世界能源供应的结构。

尽管核发电是一种零排放的替代能源，已经产生了世界约15％的电力，但提高容量的努力面临着巨大的障碍，尽管并非不可克服，但仍面临着巨大的障碍：高昂的资本投资成本和反对使用和使用的公民团体的阻力。放射性物质的存储。

化石燃料的国际能源价格趋势是推动燃料利用的另一个重要因素。

这一系列图表显示了1985年至2011年全球石油，煤炭和天然气现货价格的变化和波动，来源：《 BP 2030年能源展望》。每种燃料都显示在单独的图表上。彩色线是不同商人的价格；大多数情况下，线条的形状和价值相似。

从历史上看，由于世界经济，稳定，投机和谣言的影响，油价是不稳定的，而且会涨跌。峰值和谷值可以追溯到这些因素中的任何一个或多个。

相关文章：美国煤炭工业正在呼吸吗？

多年来，全球原油市场的价格出现了不稳定的上升螺旋。往前看，没有迹象表明这种上涨的价格压力在可预见的将来会有所缓解。迫使整个供应链的价格上涨。

自2005年以来，煤炭价格也一直在上涨，最近达到了历史新高。价格上涨反映了中国和印度对能源资源的需求旺盛，以及与澳大利亚洪水有关的供应问题。

在过去的几十年中，煤炭的使用量无论是从绝对数量上还是在一次能源总供应量中所占的百分比，都在增加，这令环保主义者大为沮丧。预计新兴经济体对能源的急速增长将不会缓解，尤其是在中国。未来五年煤炭需求的持续压力将对世界煤炭价格产生重大影响。

被新技术释放的，困在页岩层中的天然气生产热潮使美国天然气价格跌至10年低点，大约是1976年的低点，以及90年代的低点。对于大型工业天然气用户而言，这已证明是一大福音。

美国与国际天然气价格之间的差距已经扩大到历史最高点，为美国工业提供了竞争优势。欧洲和亚洲的能源密集型产业越来越意识到页岩气生产所获得的巨大优势。

事实上，工业化国家几乎完全适应了化石燃料。煤炭和天然气提供了大部分的发电；核能，生物燃料，废物能源和水力发电都在取代世界经济中的化石燃料方面取得了进展。

能量流

下图是一个单页参考，描述了能源和资源利用的流量，单位为petajoules。 2007年遍布136个国家的能源系统。资源：劳伦斯·利弗莫尔（Lawrence Livermore）美国能源部国家实验室

该图显示了最左侧的一次能源（化石，核能，水能和可再生能源）与归类为住宅，商业，工业和交通运输的最终用途部门之间的联系。

在主要能源和最终需求中心之间的中间位置列出了电力和热力（E＆H）的产生。原因是E＆Hs是次要能源。消耗主要能源并向最终用途部门提供能源。

在最终用途部门中，非能源也位于图表右侧的工业和运输类别之间。非能源是指将主要能源转换为耐久产品，例如衍生燃料。

最右边的灰色框将“拒绝的能量”和“能源服务”量化，其中“拒绝的能量”是指损失且未使用的能量，例如从锅炉，汽车发动机或动力涡轮以余热释放的能量。能源服务是指用于执行工作的能源。

每个盒子的大小和每条线的粗细是所传递或接收的能量的相对量度。

为了更好地理解图表的使用方式，我们将跟踪流入和流出电力和热量或E＆H的能量流，如下所示：

E＆H的总能量容量为190,000皮​​焦耳（PJ）。从上到下，流入和消耗E＆H的主要能源是：

• 风能630 PJ，•核能30,000 PJ，水•能11,000 PJ，太•阳能21 PJ，•地热能1,900 PJ，•天然气43,000 PJ，•煤炭92,000 PJ，•生物质2,900 PJ，•石油13,000 PJ。

E＆H未消耗的每种燃料来源的能源流向其他需求部门。例如，E＆H仅消耗了92,000 PJs或煤炭总容量的70％，剩余的能源被提供给工业和非能源部门。

几乎可以立即看出，每种燃料都可用来发电；煤炭和天然气占E＆Hs能源组合的三分之二（2/3）。核能，水力和生物质是中低端供应商。剩余的燃料；地热，风能和太阳能都是可再生资源，仅占E＆H能源供应的一小部分。

从E＆H的输出端来看，该图表的一个明显方面是，大多数E＆H的能量输出都被拒绝了。这就是120,000 PJ，或者说E＆H产生的所有能源的60％以上都被浪费并浪费为热量。非常了不起！

仅将剩余的75,000 PJ（或不到E＆H的所有能源的40％）作为有用功提供给多个需求部门，以提供工作，而这些能源又将其中的一部分浪费为热量。

能量流图可以相应地进行总结：

• 三大化石燃料；煤炭，石油和天然气是世界上消耗的主要能源。•能源的主要消耗者是发电，然后是运输。•可再生能源占世界能源组合的一小部分。•石油仍然是运输中的王者，在许多工业过程（例如塑料和化肥的生产）中至关重要。•运输行业是效率最低的行业，其输出能源的75％损失为热量，如其输出侧的粗灰色线所示。•发电是全球经济中主要的燃料消耗者，就像运输一样，效率极低。•行业是最平衡的；使用大多数主要燃料的均等组合–并且效率很高，将其消耗的80％转化为有用的工作。•在相对的基础上，房屋和企业同样有效。

这表明旨在提高世界能源结构效率的可持续做法应针对车辆和发电。

如果成功的话，这将对减少整个经济体的能源使用量，消除建设更多电站的需求以及减少运输行业的石油消耗量产生巨大影响。该图表还表明，对可持续解决方案进行投资以提高住宅和商业建筑的能源效率将对减少世界能源供应产生较小的影响。不过，这种方法可以为业主节省水电费。

继续第二部分…

通过。巴里·史蒂文斯博士