【公务员科学素质读本】地球的能源会耗尽吗
时间： 2023-06-07 11:00
石油、天然气和煤炭等化石能源的广泛应用为世界经济的发展提供了强劲动力。但是，地球的资源是有限的，随着资源被不断消耗，会不会终有一天将枯竭呢?事实上，能源危机在世界范围已多次发生，中东及海湾地区与非洲的几次战争都是由能源冲突而引发的。化石能源与原料链条的中断，必将导致世界经济危机和冲突的加剧，这是人类发展必须面对的问题。面对这种严峻的形势，出于生存的需要，自20世纪末起，一场为应对地球能源耗尽而大力发展替代性能源的新工业革命在世界各地蓬勃兴起。
一、新替代能源的崛起 生物质能燃料主要有两种：燃料乙醇和生物柴油。乙醇产量居世界前四位的国家是巴西、美国、中国和印度，四国产量共占世界乙醇产量的70%以上。巴西是世界最大的乙醇出口国，采用的生产原料是甘蔗。生物柴油又名脂肪酸甲酯，是以油料植物以及动物油脂、餐饮垃圾油等为原料油，通过酯交换工艺制成的再生性柴油燃料。 风能和太阳能也逐渐成为两种重要的替代能源。20世纪90年代以来，在世界电力市场上，风能发电和太阳能发电的年均增长率在30%以上，远远高于石油、天然气、煤炭发电的增长率。目前单台风力发电机的容量从600千瓦增加到2000千瓦。为了进一步降低风力发电成本 和提高效率，现在又在开发4000 ~ 5000 千瓦的风力发电机，执全球风电牛耳的德国约占全球风电装机容量的30%。 太阳能的开发主要是太阳能光伏技术。德国、日本、美国的太阳能发电的装机容量居世界前三位。2013年全球薄膜太阳能电池的产量约为4吉瓦，较2012年提高了20%。随着柔性化、薄膜化太阳能电池技术的日趋成熟及成本的持续降低，光伏行业正在迎来新一轮的成长。 国际能源署( IEA )预测，2035年世界可再生能源在能源消费总量 中所占比例将达到27%，2050 年前达到40%。 二、页岩气开发将对世界能源市场产生巨大影响 近年来，得益于水平井及水力压裂等技术的突破，美国的“页岩气革命”使世界能源格局发生了改变。2009年美国以6240亿m³的产量成为世界第一天然气生产国，将其长期依赖进口的局面逆转，对中东石油的需求直线下降。在过去的5年里，美国页岩气及页岩油产量增长超过20倍。美国专家认为，有了页岩气，美国100年无后顾之忧。美国总统奥巴马在2011年3月提出未来10年将外国石油进口减少1/3的目标。 中国页岩气储量高达30万亿m³，居世界第一，几乎是美国的2倍。然而，中国的页岩气开发面临许多制约因素。首先，地质条件比美国恶劣。其次，页岩气输送需要发达的管道基础设施。美国有210条天然气管道，长度超过48万千米，覆盖每一个主要市场和页岩气产区，这是页岩气开发具备效益的直接因素。再次，开采页岩气离不开水，在美国，水力压裂环节对水的需求量高达700万~ 2300万升，而在中国，超过3/5的页岩油气资源位于水资源缺乏地区。另外，打井注水过程中会加入一些化学物质，这些物质很容易渗入地下污染水源。这些问题使中国页岩气的开发形势很严峻。 三、可燃冰技术等新兴能源技术和能源利用前景还在探索之中 可燃冰的储量庞大，科学家估计，海底可燃冰分布的范围约占海洋总面积的10%，约4000万千m³，足够人类使用1000年，是迄今为止海底最具价值的矿产资源。可燃冰主要由水分子和烃类气体分子(主要是甲烷)组成，能量含量相对较高，在标准状况下，1单位体积.可燃冰可分解出164单位体积的甲烷气体。其燃烧排放的主要是二氧化碳和水，污染指数小，清洁环保。 虽然可燃冰有望取代煤、石油和天然气，成为21世纪的新能源，但开发利用依然困难重重。目前主要的关键技术瓶颈在于：可燃冰非常不稳定，哪怕受到最小的破坏，都足以导致甲烷气的大量散失，而这种气体进入大气，会增加地球温室效应；可燃冰的开发可能诱发海底滑坡等地质灾害；目前可燃冰开采方法主要有热激化法、减压法和注入剂法，其技术复杂、成本昂贵，难以大规模实施。 关于地球能源是否会耗尽，我们还得温习一下能量守恒定律；能量既不会产生，也不会消失，它只会从一种形式转换成另一种形式。