能源技术如何满足人口快速增长的需求

纵观当今的全球能源市场，很明显，当前资源可以满足不断增长的能源需求。

2014年期间，全球一次能源消费量达到约13,000 Mtoe（百万吨油当量），主要来自化石燃料（占78％），而来自可再生能源的占比不到20％，其余的是核电。

这种混合可能会在未来几十年内持续下去，其中可再生能源，化石和核能的百分比，增长率（或收缩率）各不相同。

一个明显的机会来自以下事实：建筑物约占全球总能耗的40％。天然气在住宅，商业和工业领域的使用量正在增加，并且所产生的液态烃的很大一部分用于运输。

据估计，世界人口最早将在2020年达到75亿。较大的城市地区将以更高的能源需求和更高的集中度进一步扩大；预计农村地区将继续要求获得更多的能源和技术。除了消除与能源有关的死亡的紧迫性外，联合国还强调指出，有12亿人无法用电，还有28亿人仍然依靠不可持续的固体生物质来烹饪和取暖。相关：英国石油公司的风险投资开始变酸

根据这种情况（供应和需求），需要大量的能源基础设施投资来满足不断增长的全球能源需求-未来二十年估计在35至45万亿美元之间。

没有单一的解决方案可以满足我们未来的能源需求；相反，它将来自多种能源和技术以及政策和行动的结合。可再生能源的增长预计将保持强劲且快速增长，这为目前无法通电的地区提供了更清洁，更节能的选择。

每种技术都有不同的优点和缺点。例如，我们可以查看能源足迹，这是产生等效能量单位所需土地的度量。

该足迹可以根据来源及其成熟度而变化几个数量级，其中核是最小的，并且以地热，煤炭，天然气，太阳能，常规石油，水力发电，风能，生物质和生物燃料的顺序不断增加。

然后是净容量系数，定义为实际输出与可产生的最大输出之比。例如，煤炭，核能，生物燃料和地热占80％至95％；太阳能占16％至30％，风能（陆上和海上）占25％至55％。许多可再生资源应按季节（有时每小时）变化进行分析。相关：得克萨斯州天气油价暴跌超过预期

这是解决此问题的另一种方法。可以使用常规石油的指数值1.00作为足迹的参考水平，尝试使用一般的简化足迹因子表示法。这将导致以下动力源的能源消耗小于石油足迹：核能约0.06至0.10（包括周围的受控禁区），地热0.20，煤炭0.25，太阳热能0.35，天然气0.4，太阳光伏0.75。

具有相似表示形式的以下功率大于石油足迹系数的电源为：与石油足迹相比，水力发电1.2，风能1.6和生物量在6.0到20.0之间变化。同样，这些数字变化很大，取决于不同的情况和条件。

用于开发非常规资源的技术极大地减少了表面足迹。通过从单个井眼中钻多个井并结合钻长/扩展水平井的能力，可以在大大减少的地面占地面积的情况下访问更大的地下空间资源。据估计，在能量输出相等的情况下，与常规储气库相比，页岩气的开发将足迹减少了3到5倍（与风电场相比减少了4.5到8倍，与太阳能相比减少了2.5到4倍）。随着不断发展的钻井技术，再压裂，提高采收率和详细的储层研究，这将进一步改善。

通过在住宅和工业建筑中安装屋顶面板同时减少电力传输损耗，可以大大提高太阳能光伏的土地利用和整个系统的效率。作为参考，每1000公里线路的传输损耗可能高达6％。

可以通过利用陆地之间的土地来优化陆上风力涡轮机。在某些情况下，土地可以用于农业，工业和其他活动。先前讨论的指数-足迹系数-可以从1.6降至0.1，从而带来额外的好处。当然，如果土地不适合此类用途，将适用其他考虑。混合的太阳风“农场”可以以更高的总效率和投资回报率进一步优化土地利用。相关：能源投资的四大真理

我们将继续看到市场上潜在的具有破坏性的新技术，这些技术将加速绿色能源的实施，逐步取代化石燃料的利用，同时也为当今所缺乏的地区提供能源。

如前所述，这种多变量方案没有独特或成功的解决方案。为了在不同用户群之间提供可持续性，可负担性和环境合规性（世界能源理事会定义为“能源三难”），需要一种互补的方法和态度来确保长期战略分配和平衡不同来源。在可靠和有效的全球政策的支持下，需要长期的投资思路，技术和高效的生产。