世界能源简史

世界能源简史：
——近古部分和近、现代部分
近古部分（公元二十世纪至二十二世纪）
早在公元二十世纪，人类就开始大规模利用各种自然资源作为工业能源，其中，最为突
出的是石油（见图一，现藏于黑水市能源博物馆）。

石油又称原油，是从地下深处开采的棕黑色可燃粘稠液体。

主要是各种烷
烃、环烷烃、芳香烃的混合物。

它是古代海洋或湖泊中的生物
经过漫长的演化形成的混合物，属于化石燃料。

人类对石油的
开采和工业利用始于十九世纪末叶，而到了二十世纪，石油工
业所带动的能源、材料革新使得的工业文明高度发展。

这种能
源的应用在二十一世纪达到了顶峰，是当时不可或缺
的能源基础。

在石油工业鼎盛时期，世界主要产油国
（中国，美国，俄罗斯，前英国，前伊拉克，前沙特
阿拉伯等）的油田，即大型石油开采基地耸立着大型
钻探机（见图二），甚至在海上建立了钻探基地。

如
今，我们仍可以在古代油田遗址看到当时钻井的地下结构，以及复原的大型钻井。

二十一世纪下半叶，石油资源日益紧缺，油价波动频繁，带来经济的巨大震荡。

能源危机引发了传统战争和经济战争，导致世界政治格局的巨变。

一些石油储量较多的小国受到战争侵袭，沦为殖工业地；许多以石油工业为经济支撑的国家宣布破产，或被其他国家兼并。

在社会极度动荡的半个世纪，一半以上的工业荒废，失业率一度达到70%。

油价在疯狂上涨后因工业的衰败而再度跌落，昔日繁荣的油田，因为储量耗尽或油价暴跌的原因变得杂草丛生，荒无人烟。

二十二世纪，人类逐渐在古代工业（柴油、汽油机动车，煤矿或燃油火车，燃油飞机等）的基础上开始发展以新型能源为基础的工业。

核能被更为广泛的应用于发电，人类尝试用电
力取代石油能源，作为主要城市动力，包括市内、城际地铁和国家铁路网。

由于各国致力于
图 一
图 二
发展国际地下超高速铁路，飞机工业停滞了一个世纪之久，直到二十二世纪末叶氢能源飞机才开始起步、扩张。

寒冷地区的人们不再使用煤油或汽油取暖，高效太阳能、风能住房逐步取代了古代的落后房屋，能够充分采光，利用太阳能和风能在冬季满足所有供暖需求。

曾经风靡一时的古典汽油机动车消失了，取而代之的是氢动力车和混合能源三栖车（今天的航车的雏形）。

然而由于价格昂贵，这些新型机动车并没有成为短途交通的主流。

萧条的工业和社会经济都在复苏阶段，人们过着比较简单的生活，市内出行基本依靠少数的电力地铁，以及电力公共机动车。

曾经退出交通舞台的自行车又重新回到了普通人的生活中，一度掀起世界范围的骑自行车热潮，不只是运动员，几乎所有的孩子们都在学习自行车驾驶。

这件简单、无耗能、无污染的交通工具不仅是人们的生活更为便捷，也使饱受肥胖困扰的近古人类的健康状况稍稍改善。

近代部分（公元二十三世纪至二十四世纪）
在二十二世纪能源改革的起点上，各种清洁、高效、可循环能源在近代得到充分的发展，能源的全面革新也成为了时代的分界线。

太阳能从近代开始广泛应用于工业和生活，作为发电、供暖，以及新型转化照明。

人类将太阳能转换为电能，一般通过两种途径：一种是把太阳辐射能转换成热能，也就是“太阳热发电”；另一种是通过光电器件将太阳光直接转换成电能，即“太阳光发电”。

我们知道，入射到地球表面的太阳能是广泛而分散的，为充分收集并使之发挥热能效益，因而我们的前任在近代工业中采取各种能把太阳光发射并集中在一起，变成热能的系统。

比如抛物面型的聚光镜将太阳热集中，使用计算机让聚光镜追随太阳转动。

这些装置在今天的一些未改造开发的沙漠地区，以及许多不发达地区仍在沿用。

除了太阳热发电技术外，当时的人类社会也在大力开发太阳光技术。

太阳辐射的光子带有能量，当光子照射半导体材料时，光能便转换为电能。

将太阳能转变成电能以后再加以利用，这样在能量转换时不可避免的会出现能量损失。

光子本身就带有一定的能量，虽然其存在于很小的范围之内，但仍然可以加以利用。

直接利用光能的“太阳光发电”技术也成为太阳能高效利用的发展趋势。

直接利用光能的新技术在二十四世纪开始入应用。

早在二十三世纪初，研究人员成功的研制出了各种利用光子能量驱动的机器，揭开了光子能量研究和直接利用光能的序幕。

二十四世纪下半叶，光能的直接利用更为普及，并极大的提高了能源利用
效率，在此基础上发展了新式光能制冷取暖太阳房，以及光能驱动车。

风能也成为先进的绿色能源，风力发电经过两个多世纪的技术革新，已经在效率、成本等方面达到了顶峰。

风能利用的早期，制造风能机械，利用风力发电是风能利用的两项主要内容。

风力发动机是一种把风能变成机械能的能量转化装置。

后来由于风能机械的绝迹，人类主要利用风能发电，通过不断的改革创新，发展了大型风塔，台风飓风发电机械，高空强对流捕捉机等风力发电工业。

二十四世纪末，由于其他能源的快速发展，风能逐渐走向衰落。

核能可谓是近古时期延续至今的老工业，然而在近代能源发展中，传统的铀－235等重原子核裂变核电站逐渐绝迹，核聚变控制技术的突破，使氘聚变核电站普得以及。

近古时代的几次核泄漏悲剧写在每一本能源史教科书中，二十三世纪中期，由于裂变核电站的大量发展，私有小核电站没有严格的安全管理，发生了极其严重的核泄漏、爆炸事件。

铀－235等重原子核裂变时，会产生200多种放射性同位素。

虽然大部分同位素半衰期短，可以在很短时间内衰变，但仍有一些，主要是锕系元素的半衰期长，会对人类造成几百万年的危害。

除了放射性外，裂变堆的核燃料及裂变产物如钚等，还有很强的化学毒性。

而氘、氚等聚变反应中产生的氦，是没有放射性的。

如果不在聚变堆中加入铀、钍等裂变材料，那么聚变堆产生的放射性废物，主要是泄漏的氚，以及聚变时释放的中子、质子，引起聚变堆结构材料活化而生成的。

聚变堆产生的放射性，比裂变堆少得多。

聚变堆由于活化产生的放射性废物主要是固体。

而裂变堆产生的放射性废物，加上裂变堆核燃料后处理过程中生成的废物，不少是气体和液体。

气体或液体放射性废物的处理，比固体困难些。

出于安全性的考虑，政府关闭了许多小型私人核裂变核电站，鼓励发展核聚变核电站。

在可以预见的地球上人类生存的时间内，水中的氘，足以满足人类未来上千亿年对能源的需要。

因此地球上的聚变燃料，对于满足未来的需要来说，是无限丰富的；聚变能源的开发，基本解决人类的能源需要，消除了近古时代的能源危机。

现代部分（公元二十四世纪末至今，即2477年）
经过四百多年的探索与改革，人类对能源的认识更加全面深刻，利用也越来越高效、环保、可持续。

距离石油社会近四百年的今天，我们回顾能源发展的轨迹，就能更深切的体会到今天我们身边的能源怎样推动了科技、社会的进步。

在核能方面，和近代后期聚变核能的应用没有太大的区别，主要的发展在于反应安全的
进一步强化，核电站的广泛建设普及，以及核能成本的降低。

由于氘、氚的开采成本降低，核电站反应堆的批量化建设，核能已经成为当今社会最为廉价的能源之一。

我们在郊区，甚至城市的外围已经可以看见一些小规模核电站，尽管核电站仍然标志着放射性、危险，这些核电站的安全性已经相当高，不会给城市的居民带来安全、健康隐患。

当代，太阳能的技术革新比较显著。

一方面，近代开始研发的太阳光发电已经投入应用，极大提高了地面太阳能的利用。

同时，多国航天局已经在近地空间建立太阳能电站，主要为空间站、星际飞船、大型宇宙探测器提供能量。

这些太空航站、飞船自身也带有太阳光发电机。

太空太阳能利用减少了太阳光在大气层的能量损耗，也便于直接向太空运转的大型机械供电。

由于其他新能源的开发，在效率和成本上遇到瓶颈的风能逐渐退出了历史舞台。

现代新发展的能源包括地热能和海洋能。

人类对地球的探索日趋深入，寓居地也不仅限于气候宜人的地面。

近几个世纪全球气候一直在变暖，尽管石油时代的“温室效应”已经被彻底解决和修复，处于气温上升期的地球仍然没有停止缓慢升温的脚步。

通过对南极冰帽的化学定型，冰山、冰川的融化已经变得相当缓慢。

然而二十一世纪海平面的急剧上升却难以弥补。

许多我们在地貌历史和古代城市历史的教材上见过的地方，早已在海平面数十米以下。

因而人类将居住地一步步向广袤的大海延伸。

温差能、潮汐能和波浪能的发展日益成熟。

近几十年，地下（地面100米以下）城市研究开发的热潮也掀起了地热能的研究和推广应用。

如今，科学家和高科技能源企业正致力于降低地热能发电的成本，使之能与核能匹敌。

展望未来，我们还将期待更多清洁、高效、低成本的能源得到应用。

清洁能源带来的，不仅仅是经济的可持续发展，更是我们今天所享受的绿色家园。

能源工厂的占地面积减小，对环境的影响也被减到最低。

这是我们今天所熟悉的工厂，以及居住在森林中的工人们。

见不到太多的道路，城市外围的长途交通在地下和空中，工人们的“航车”，即飞行机动车一般降落后停在地下停车场。

我们在牛马漫步的泥土小路上行走，我们的办公地，工厂和住宅小巧紧凑，然而舒适和方便都是由高度发达的科技和能源创造的。

回归生命的本原目的，也许才是这一段艰难的能源发展史的最终目标。

图 三。