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滕海鍵:人類開(kāi)發(fā)利用能源的歷史進(jìn)程與啟示

金臺(tái)資訊發(fā)布時(shí)間:2022-09-19 11:40:54  作者:滕海鍵
  能源的開(kāi)發(fā)和利用既是人類文明史的重要內(nèi)容之一,也是人與自然發(fā)生互動(dòng)關(guān)系的一個(gè)主要方面。人類探索利用新能源及開(kāi)發(fā)新的能源利用技術(shù)的腳步從未停止過(guò)。歷史上曾經(jīng)歷多次重大能源變革,每一次新能源的開(kāi)發(fā)利用和技術(shù)突破,都極大地促進(jìn)了生產(chǎn)力的提高和文明的進(jìn)步。近代以來(lái),能源的重要性與日俱增,那些能源豐富及能源技術(shù)創(chuàng)新領(lǐng)先的國(guó)家和地區(qū),其經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度往往更快。今天,能源更是關(guān)乎各國(guó)民生與可持續(xù)發(fā)展乃至國(guó)家安全的重大戰(zhàn)略問(wèn)題。

  人類歷史上第一次意義重大的能源進(jìn)步,是對(duì)火的控制和利用。大約五十萬(wàn)年前,直立人就已經(jīng)學(xué)會(huì)了用火。對(duì)于史前人類而言,火的作用不可小視?;鹗谷祟愖叱隽巳忝嬔臅r(shí)代,增強(qiáng)了體質(zhì),提高了智力,人口數(shù)量隨之增加,活動(dòng)范圍不斷擴(kuò)大。晚至距今一萬(wàn)年以前,除了南極以外,地球上所有大陸都有了人類的足跡。通過(guò)用火來(lái)獲取有機(jī)物中累積的太陽(yáng)能,使人類首次支配了一種自然力,這是人類文明史上的一個(gè)巨大進(jìn)步。

  從生態(tài)環(huán)境的角度來(lái)看,人類歷史上第二次重大能源進(jìn)步是距今萬(wàn)年前后農(nóng)業(yè)的發(fā)生。通過(guò)種植作物與馴養(yǎng)家畜,人類更有效地把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為食物、熱量和動(dòng)力。農(nóng)業(yè)文明時(shí)代的燃料是薪柴,動(dòng)力有人力、畜力、風(fēng)力和水力等。距今約六千年前,烏克蘭大草原上的人們將馬馴化為馱獸,來(lái)拉運(yùn)貨車和戰(zhàn)車,用以騎乘。公元1000年左右在波斯出現(xiàn)了風(fēng)車,此外在中國(guó)沿海及荷蘭等多風(fēng)地區(qū),也經(jīng)常能看到風(fēng)車。1650年的荷蘭,在需要抽水的農(nóng)村,至少矗立著8000座風(fēng)車。水車源自中亞和東亞,從歐亞大陸到北非,在大河溪流之畔,經(jīng)常能看到水車。

  化石能源的開(kāi)發(fā)和利用是人類歷史上第三次影響深遠(yuǎn)的能源進(jìn)步。化石能源是一種儲(chǔ)存了太陽(yáng)能的生物質(zhì),經(jīng)由漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代形成。迄今為人類開(kāi)發(fā)利用的化石能源有泥炭、煤炭、石油和天然氣等。泥炭是一種初級(jí)化石能源,這種能源在多沼澤的荷蘭儲(chǔ)量豐富。荷蘭是第一個(gè)采用泥炭為主要燃料和動(dòng)力的國(guó)家,由此開(kāi)啟了人類利用化石能源的時(shí)代。英國(guó)本土藏有豐富的煤炭資源,且有很長(zhǎng)的煤炭利用史。在此基礎(chǔ)上,18世紀(jì)的英國(guó)發(fā)生了近代史上最重要的能源技術(shù)革命,即高效利用煤炭的蒸汽機(jī)的發(fā)明和應(yīng)用。這一變革使英國(guó)突破了制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展的能源瓶頸,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)騰飛并確立了世界頭號(hào)強(qiáng)國(guó)地位。源于英國(guó)的化石能源技術(shù)革命開(kāi)啟了近代世界工業(yè)文明的歷史大幕,極大地促進(jìn)了工業(yè)化國(guó)家生產(chǎn)力的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。

  不過(guò),以煤炭為燃料的蒸汽機(jī)龐大笨重,燃煤還會(huì)造成嚴(yán)重的空氣污染。由煤炭制成的煤氣儲(chǔ)存與運(yùn)輸成本高,并且有爆炸危險(xiǎn)。被發(fā)現(xiàn)的石油是一種比煤炭能量更高且更容易儲(chǔ)存和輸送的化石燃料。起初人們對(duì)石油的需求不大,直到19世紀(jì)中葉,當(dāng)人們了解到無(wú)法再依賴鯨脂照明時(shí),才開(kāi)始對(duì)石油產(chǎn)生了更大的需求。幾乎同時(shí),從石油中蒸餾煤油的技術(shù)取得突破,由此掀起了第一輪石油開(kāi)發(fā)熱。

  19世紀(jì)末,以石油為燃料的內(nèi)燃機(jī)被發(fā)明出來(lái)。此后不久,效率更高的柴油機(jī)和渦輪機(jī)先后問(wèn)世。19世紀(jì)末20世紀(jì)初,隨著內(nèi)燃機(jī)的發(fā)明、應(yīng)用和改進(jìn),汽車和飛機(jī)被制造出來(lái)并應(yīng)用于生產(chǎn)和生活中。一個(gè)多世紀(jì)以來(lái),發(fā)動(dòng)了轎車、卡車與拖拉機(jī)的內(nèi)燃機(jī),可以說(shuō)是地球上最有影響力的發(fā)明之一。整個(gè)20世紀(jì),人類嚴(yán)重依賴石油,使石油成為決定國(guó)際事務(wù)、影響世界歷史變遷的主要因素之一。

  晚近得到開(kāi)發(fā)利用的化石燃料是天然氣。天然氣是儲(chǔ)藏于地層中的烴類和非烴類氣體混合物。現(xiàn)代意義上的天然氣開(kāi)發(fā)利用始于20世紀(jì)20年代的美國(guó),最初主要作為照明、取暖和炊煮的燃料。在美國(guó),二戰(zhàn)后特別是20世紀(jì)70年代以來(lái),隨著輸送管道網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的發(fā)展,天然氣在居民生活和工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。1965年以后,天然氣在西歐一些國(guó)家也得到較快發(fā)展。如今,天然氣在很多國(guó)家都成為一種不可或缺的能源,特別是在民用生活領(lǐng)域。

  19世紀(jì)中葉,對(duì)更為便捷靈活的動(dòng)力和交通運(yùn)輸條件以及更充足照明的需求促進(jìn)了人類歷史上新的一次重大能源進(jìn)步的發(fā)生——電力的發(fā)明和應(yīng)用。到19世紀(jì)末,西方社會(huì)迅速進(jìn)入了電氣化時(shí)代。電力被人類學(xué)家視為現(xiàn)代文明的重要標(biāo)志和象征。電力引起許多國(guó)家,包括十月革命勝利后的蘇俄的高度重視。1920年,列寧在全俄國(guó)民大會(huì)上講道:“共產(chǎn)主義是蘇維埃力量加上整個(gè)國(guó)家的電氣化。”內(nèi)戰(zhàn)后蘇聯(lián)建設(shè)了許多發(fā)電廠。美國(guó)也建設(shè)了越來(lái)越多用來(lái)發(fā)電的水壩,這些水壩及其產(chǎn)生的電力在美國(guó)研發(fā)原子彈時(shí)發(fā)揮了重要作用。

  20世紀(jì)尤其是20世紀(jì)下半葉,人類在能源開(kāi)發(fā)利用的道路上又取得了重大突破,通過(guò)控制原子核的變化——核裂變和核聚變來(lái)獲取巨大的能量。20世紀(jì)三四十年代,納粹德國(guó)和美國(guó)等都進(jìn)行了核裂變實(shí)驗(yàn)。通過(guò)實(shí)施曼哈頓工程,美國(guó)取得成功并于二戰(zhàn)結(jié)束前在日本廣島和長(zhǎng)崎投下兩顆原子彈。二戰(zhàn)后人類希望和平利用核能。20世紀(jì)50年代,蘇聯(lián)、英國(guó)和美國(guó)先后建設(shè)用于發(fā)電的核反應(yīng)堆。其后,世界大部分工業(yè)化國(guó)家紛紛建造自己的核反應(yīng)堆用來(lái)發(fā)電。然而,頻發(fā)的核事故消解了人們對(duì)核電的熱情,發(fā)展核電也遭遇了越來(lái)越大的阻力。

  相比化石能源與核裂變,受控核聚變因其能產(chǎn)生巨大能量而備受期待。核聚變產(chǎn)生的放射性物質(zhì)不多,也不會(huì)產(chǎn)生二氧化碳及其他污染物。未來(lái)氫聚變是一種理想的選擇,但技術(shù)突破依然是一個(gè)極大的挑戰(zhàn)。

  回顧人類對(duì)能源開(kāi)發(fā)利用的歷史,可以得出以下幾點(diǎn)啟示。首先,人類開(kāi)發(fā)利用的能源類型一直在拓展,能源開(kāi)發(fā)利用技術(shù)也在不斷進(jìn)步。這種拓展和進(jìn)步的動(dòng)力源于既有能源結(jié)構(gòu)對(duì)人類生存和發(fā)展的制約。從根本上說(shuō),是人類對(duì)更有效率的生產(chǎn)和更便捷生活的追求提供了原動(dòng)力。其次,能源結(jié)構(gòu)的演進(jìn)有歷史的階段性。能源的轉(zhuǎn)型往往是一種緩慢的、長(zhǎng)期的過(guò)程,一個(gè)新能源時(shí)代的到來(lái)并不意味著原有能源利用方式的消失。再次,在歷史發(fā)展的進(jìn)程中,能源的豐富與能源類型的轉(zhuǎn)換固然重要,但更重要的是能源技術(shù)的創(chuàng)新及能源新用途的發(fā)現(xiàn)。在很多情況下,并非因獲得豐富的能源,而是能源技術(shù)創(chuàng)新造就了不同國(guó)家和地區(qū)發(fā)展的差異。最后,隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展和人口的增加,人類對(duì)能源的需求也一直在增長(zhǎng),不斷增長(zhǎng)的需求與能源稀缺構(gòu)成了一對(duì)矛盾,由此也成為引發(fā)各種社會(huì)沖突的一大根源。

  目前,在能源問(wèn)題上人類依然面臨諸多挑戰(zhàn):首先是對(duì)煤炭、石油和天然氣等化石能源的過(guò)度依賴。目前尚無(wú)其他足夠豐富廉價(jià)的能源取代化石燃料,由此也導(dǎo)致化石能源短缺與巨大的能源需求的矛盾。其次,化石燃料是導(dǎo)致空氣污染和氣候變化的二氧化碳等有害氣體的主要來(lái)源,這將使對(duì)流層溫度升高,南北極冰蓋消融和海平面上升,進(jìn)一步破壞全球生態(tài)平衡,引發(fā)一系列環(huán)境問(wèn)題。

  基于化石能源短缺及其環(huán)境影響,推動(dòng)實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型和替代顯得十分緊迫。迄今,能源多樣化已經(jīng)成為一種現(xiàn)實(shí)選擇和趨勢(shì),諸如太陽(yáng)能、海浪和潮汐及地?zé)岬?,都已成為人類利用的新能源。不過(guò),這些能源在現(xiàn)有能源利用結(jié)構(gòu)中僅占很小比重,而且還存在著不少局限。另外,挖掘現(xiàn)有能源潛力的技術(shù)創(chuàng)新也是解決能源短缺的一條重要途徑。對(duì)于個(gè)人來(lái)說(shuō),應(yīng)增強(qiáng)能源節(jié)約意識(shí),轉(zhuǎn)換消費(fèi)觀念,倡導(dǎo)極簡(jiǎn)生活方式,減少能源消耗和浪費(fèi),為建設(shè)生態(tài)文明作出貢獻(xiàn)。

  (作者:滕海鍵,系遼寧大學(xué)環(huán)境史與經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展研究院教授)

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