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不可再生能源的全球危機(jī)下，能源轉(zhuǎn)換已至。

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(jìn)入了工業(yè)文明。200多年化石能源的使用，在給人類社會(huì)帶來(lái)巨大進(jìn)步的同時(shí)，也給人類社會(huì)造成了日益嚴(yán)峻的環(huán)境問(wèn)題和氣候問(wèn)題。不可再生能源緊缺的全球危機(jī)下，能源轉(zhuǎn)換已至。

不論是歐盟2010年發(fā)布的“能源2020”計(jì)劃選擇了綠色能源之路，還是日本政府在2015年“國(guó)家復(fù)興戰(zhàn)略”中明確要重新重視核能；不論是美國(guó)政府2014年發(fā)布“全方位能源戰(zhàn)略”，強(qiáng)調(diào)占據(jù)未來(lái)世界能源技術(shù)的制高點(diǎn)，還是印度政府2015年宣布大規(guī)模發(fā)展綠色能源，能源問(wèn)題都已經(jīng)上升為各主要國(guó)家的核心戰(zhàn)略議題。

人們從來(lái)沒(méi)有像今天這樣重視能源，當(dāng)人們?cè)僖淮蚊媾R著一場(chǎng)能源迭代時(shí)，也意味著一個(gè)全新的能源時(shí)代正在加速到來(lái)。能源迭代有無(wú)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(lái)的能源世界會(huì)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(lái)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(duì)能源生產(chǎn)和能源消費(fèi)產(chǎn)生革命性影響。但在更大的時(shí)間尺度下，草木能源才真正是人類文明發(fā)展的起點(diǎn)。顯然，人類絕大部分時(shí)間都靠草木能源賴以生存，并以此到達(dá)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(fèi)的物質(zhì)，比如植物、動(dòng)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(chǎng)所，比如洞穴、草棚等。

草木生生不息，但其生長(zhǎng)受地域限制且每年生長(zhǎng)的數(shù)量也有限。這個(gè)時(shí)代人們隨水草而居，一個(gè)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(duì)能源的轉(zhuǎn)化是極其簡(jiǎn)單的。對(duì)“火”及自身的關(guān)系的認(rèn)識(shí)是古人發(fā)明的一項(xiàng)重要的能源操控技術(shù)，從對(duì)雷電引起的森林或草原的野火的恐懼，到學(xué)會(huì)用火來(lái)燒烤獵物以熟食，再到用火來(lái)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(jī)，燒煤把水變成蒸汽、蒸汽驅(qū)動(dòng)機(jī)器來(lái)替代人做粗笨費(fèi)力的工作，進(jìn)而啟動(dòng)了工業(yè)革命，以化石為主要能源的紀(jì)元自此開(kāi)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(guó)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(guó)的能源轉(zhuǎn)型始于1550年，至1619年左右完成，歷時(shí)約70年。

1550年左右，煤炭在英國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的比重開(kāi)始超過(guò)5%；1619年左右，煤炭在英國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的比重超過(guò)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(jì)發(fā)展及工業(yè)革命的推進(jìn)，煤炭在英國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的比重還在增加，1938年時(shí)達(dá)到歷史峰值（97.7%）。

第二次能源轉(zhuǎn)型以美國(guó)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(guó)的能源轉(zhuǎn)型始于1910年，到1950年完成，歷時(shí)僅約40年。1950年，石油在美國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的比重（38.4%）首次超過(guò)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(jī)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(zhǎng)，當(dāng)然也造成了日益嚴(yán)峻的環(huán)境問(wèn)題和氣候問(wèn)題。并且，化石和核裂變能源都是有限資源，這也意味著，對(duì)化石能源的開(kāi)采是有限而非無(wú)窮的。

因此，可持續(xù)新能源，如太陽(yáng)能、地?zé)?海洋熱、自然機(jī)械能（風(fēng)能、潮汐以及其他自然機(jī)械能）等，不得不逐漸取代化石能源成為支撐社會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)和人們生活的主力，下一場(chǎng)能源革命也將由此展開(kāi)。

新能源革命猶有困境

盡管熱/海洋熱、自然機(jī)械能（風(fēng)能、潮汐以及其他自然機(jī)械能）等也作為新能源被寄予革新能源開(kāi)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(yáng)能。太陽(yáng)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(yáng)的光熱并沒(méi)能讓其他行星萬(wàn)物生長(zhǎng)，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(yáng)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(jī)碳體，然后把多余的氧氣釋放到空氣中。

從能量的角度來(lái)說(shuō)，光合作用過(guò)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(jī)碳體物質(zhì)，既增加了能量的功率密度，也減少了整個(gè)體系的紊亂程度（熵減少）?；酁樯衿娴墓夂献饔?，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(gè)能源操控的榜樣。

從可再生性和儲(chǔ)量來(lái)看，太陽(yáng)能則是唯一能夠保證人類能源需要的來(lái)源。世界上水能資源理論儲(chǔ)量只有39萬(wàn)億千瓦時(shí)/年，風(fēng)能資源理論儲(chǔ)量為2000萬(wàn)億千瓦時(shí)/年；而太陽(yáng)能資源理論儲(chǔ)量高達(dá)150000萬(wàn)億千瓦時(shí)/年?？梢哉f(shuō)，新能源中只有太陽(yáng)能才是代表未來(lái)的真正的能源，其它潮能、地?zé)崮?、風(fēng)能、水能等都是煤炭、石油等能源的補(bǔ)充能源，而太陽(yáng)能將對(duì)煤炭、石油等實(shí)現(xiàn)真正的能源替代。

無(wú)論是上一輪、還是下一輪能源革命，科技技術(shù)都是驅(qū)動(dòng)能源變革的重要因素?？茖W(xué)家通過(guò)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(jìn)而發(fā)明新機(jī)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(huì)深刻地驅(qū)動(dòng)各方面的科技和社會(huì)變化。

然而現(xiàn)在，雖然人類已經(jīng)意識(shí)到能源問(wèn)題帶來(lái)的挑戰(zhàn)，并且在尋求未來(lái)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(méi)有找到很好的辦法。

從能源技術(shù)開(kāi)采的情況來(lái)看，盡管除了海洋能主要還是在實(shí)驗(yàn)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(yáng)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(fèi)總量中的比重，加起來(lái)依然還不到16%。并且，還沒(méi)有一種單一能源在消費(fèi)中的比重超過(guò)10%。

從能源治理看，能源問(wèn)題不是一個(gè)國(guó)家、一個(gè)民族的問(wèn)題，所有國(guó)家和民族，是緊密綁在一起的人類命運(yùn)共同體。地球上的所有生命的命運(yùn)，都最終取決于人類的選擇。問(wèn)題在于，人類雖然已經(jīng)認(rèn)識(shí)到這個(gè)問(wèn)題，但是在摒棄分歧、實(shí)現(xiàn)合作以達(dá)成全球統(tǒng)一行動(dòng)。實(shí)現(xiàn)有效的能源治理，還存在嚴(yán)重的問(wèn)題。

實(shí)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(dòng)——原始社會(huì)能源主要滿足生存需求；封建社會(huì)人類生活品質(zhì)提高，初級(jí)工業(yè)生產(chǎn)使得對(duì)能源的需求量大幅提升；工業(yè)革命以來(lái)社會(huì)文明加快發(fā)展，人類對(duì)交通、信息和文化娛樂(lè)的需求大幅提升；現(xiàn)代工業(yè)對(duì)能源的需求量達(dá)到了前所未有的高度。

隨著高碳能源在開(kāi)發(fā)利用過(guò)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(wèn)題，能源生產(chǎn)和消費(fèi)的生態(tài)需求再次進(jìn)入新的能源發(fā)展歷程。無(wú)論人類是否愿意，這場(chǎng)正在發(fā)生的能源更替是大勢(shì)所趨，別無(wú)選擇。這場(chǎng)革命不僅技術(shù)挑戰(zhàn)很大，社會(huì)和經(jīng)濟(jì)成本也都是巨大的。

在“可持續(xù)新能源”時(shí)代成為一個(gè)美麗新時(shí)代前，人類社會(huì)也需要有更多的合作，需要放下成見(jiàn)一起攜手去建設(shè)屬于人類的未來(lái)文明。