文/陳根

煤炭和石油的發(fā)現(xiàn)與利用使人類告別了農(nóng)耕文明，進入了工業(yè)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(yán)峻的環(huán)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(zhuǎn)換已至。

不論是歐盟2010年發(fā)布的“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(fù)興戰(zhàn)略”中明確要重新重視核能；不論是美國政府2014年發(fā)布“全方位能源戰(zhàn)略”，強調(diào)占據(jù)未來世界能源技術(shù)的制高點，還是印度政府2015年宣布大規(guī)模發(fā)展綠色能源，能源問題都已經(jīng)上升為各主要國家的核心戰(zhàn)略議題。

人們從來沒有像今天這樣重視能源，當(dāng)人們再一次面臨著一場能源迭代時，也意味著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么挑戰(zhàn)，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

盡管現(xiàn)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(lǐng)域的技術(shù)革命，并認(rèn)為兩次技術(shù)革命分別對能源生產(chǎn)和能源消費產(chǎn)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(fā)展的起點。顯然，人類絕大部分時間都靠草木能源賴以生存，并以此到達了農(nóng)耕文明的巔峰。

人類文明在發(fā)展的最初，就是依賴于自然界中可以直接獲取的可用于消費的物質(zhì)，比如植物、動物等。原始人類的居住地也是天然的或略經(jīng)處置就可以遮風(fēng)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(shù)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倍人群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(zhuǎn)化是極其簡單的。對“火”及自身的關(guān)系的認(rèn)識是古人發(fā)明的一項重要的能源操控技術(shù)，從對雷電引起的森林或草原的野火的恐懼，到學(xué)會用火來燒烤獵物以熟食，再到用火來御寒、照明、驅(qū)趕野獸，人工取火方法的掌握標(biāo)志著火作為一種能源真正被人們所利用。

兩百多年前，瓦特發(fā)明了蒸汽機，燒煤把水變成蒸汽、蒸汽驅(qū)動機器來替代人做粗笨費力的工作，進而啟動了工業(yè)革命，以化石為主要能源的紀(jì)元自此開始。在化石為主要能源的紀(jì)元里，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(zhuǎn)型以英國為代表，由煤炭取代了居主導(dǎo)地位的柴薪。按照瓦茨拉夫·斯米爾的量化標(biāo)準(zhǔn)，英國的能源轉(zhuǎn)型始于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(jié)構(gòu)中的比重開始超過5%；1619年左右，煤炭在英國能源消費結(jié)構(gòu)中的比重超過居主導(dǎo)地位的柴薪，完成了向煤炭系統(tǒng)的轉(zhuǎn)型。轉(zhuǎn)型完成后，隨著經(jīng)濟發(fā)展及工業(yè)革命的推進，煤炭在英國能源消費結(jié)構(gòu)中的比重還在增加，1938年時達到歷史峰值（97.7%）。

第二次能源轉(zhuǎn)型以美國為代表，由石油取代居主導(dǎo)地位的煤炭。按照瓦茨拉夫·斯米爾的量化標(biāo)準(zhǔn)，美國的能源轉(zhuǎn)型始于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(jié)構(gòu)中的比重（38.4%）首次超過煤炭（35.5%），成為主導(dǎo)能源。

近幾百年化石能源的利用和生機蓬勃的科技創(chuàng)新，讓人類享受到空前的繁榮和富足，世界人口規(guī)模和人均GDP得以迅速增長，當(dāng)然也造成了日益嚴(yán)峻的環(huán)境問題和氣候問題。并且，化石和核裂變能源都是有限資源，這也意味著，對化石能源的開采是有限而非無窮的。

因此，可持續(xù)新能源，如太陽能、地?zé)?/span>/海洋熱、自然機械能（風(fēng)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(zhuǎn)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

盡管熱/海洋熱、自然機械能（風(fēng)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采的希望，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(fā)生核聚變，產(chǎn)生大量的熱和光，這些光熱旅行500秒、穿越1.5億公里，供養(yǎng)了地球數(shù)十億年。

當(dāng)然，太陽的光熱并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，并從空氣中捕捉二氧化碳分子，把這些混合的分子原子轉(zhuǎn)化為有機碳體，然后把多余的氧氣釋放到空氣中。

從能量的角度來說，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(zhuǎn)化為功率密度較高并且較有序的有機碳體物質(zhì)，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(shù)。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(fēng)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。可以說，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?zé)崮堋L(fēng)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(xiàn)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(shù)都是驅(qū)動能源變革的重要因素。科學(xué)家通過所發(fā)現(xiàn)的自然現(xiàn)象而發(fā)明新的能源操控技術(shù)、人們進而發(fā)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(guān)鍵和基本的一條科技發(fā)展路徑，會深刻地驅(qū)動各方面的科技和社會變化。

然而現(xiàn)在，雖然人類已經(jīng)意識到能源問題帶來的挑戰(zhàn)，并且在尋求未來能源供應(yīng)的解決途徑，但不論是能源技術(shù)還是能源治理，都還沒有找到很好的辦法。

從能源技術(shù)開采的情況來看，盡管除了海洋能主要還是在實驗和小規(guī)模建設(shè)初步生產(chǎn)外，水電能、核能、風(fēng)能和太陽能等的應(yīng)用都已經(jīng)比較成熟，近二十年也取得了很大的發(fā)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%。并且，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，都最終取決于人類的選擇。問題在于，人類雖然已經(jīng)認(rèn)識到這個問題，但是在摒棄分歧、實現(xiàn)合作以達成全球統(tǒng)一行動。實現(xiàn)有效的能源治理，還存在嚴(yán)重的問題。

實際上，能源革命的內(nèi)在邏輯，就是人類文明發(fā)展的需求驅(qū)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(zhì)提高，初級工業(yè)生產(chǎn)使得對能源的需求量大幅提升；工業(yè)革命以來社會文明加快發(fā)展，人類對交通、信息和文化娛樂的需求大幅提升；現(xiàn)代工業(yè)對能源的需求量達到了前所未有的高度。

隨著高碳能源在開發(fā)利用過程中產(chǎn)生的廢水、廢氣和廢渣所引發(fā)的一系列生態(tài)環(huán)境問題，能源生產(chǎn)和消費的生態(tài)需求再次進入新的能源發(fā)展歷程。無論人類是否愿意，這場正在發(fā)生的能源更替是大勢所趨，別無選擇。這場革命不僅技術(shù)挑戰(zhàn)很大，社會和經(jīng)濟成本也都是巨大的。

在“可持續(xù)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(shè)屬于人類的未來文明。