Manitoba大学环境地理系教授

　　美国总统奥巴马要在世界最大的经济体进行一场能源革命，目的是把可再生能源和“绿色”科技带入美国，乃至整个世界，以逐步减少对传统能源的依赖。这场革命给环境，战略和经济都能带来的好处，在环境上，减少了对碳释放化石能源的使用，从战略上来说，减少对政局不稳定国家的石油天然气的依赖，从经济的角度来看，可以创造数百万个薪酬较高的工作机会等。这些都是无可争议的事实，但未来可操作的可能性有多大呢？

　　在第一次人类文明的发源地中东和东亚，绝大多数初级能源在古代社会已经被使用。其他的能源资源也已经被使用了数千年，直到第一次工业革命之前，人们仅没有发现一种初级能源(在自然资源中蕴藏的能源)：重元素中的同位素，也就是核裂变能产生热量，产生的蒸汽来推动涡轮发电机，此类技术直到20世纪50年代才得以使用。

　　传统和现代对能源使用的根本区别不在于是否使用更新或更好的能源，而在于如何更有效、经济、可靠以及方便地发明和大规模利用“初级能源”———将初级能源转换成为机械动力、电能或是热能。根据利用初级能源的不同阶段，我们可以将历史分成几个时期。

　　从第一批类人猿到对动物最初的驯化阶段这个最漫长的阶段，人类自身劳力是唯一可利用的能源。随后就是驯化后的动物，然后逐渐出现了驯化动物之外的机械动能，例如利用自然资源动能的帆船以及轮子。

　　直至瓦特在18世纪80年代改进蒸汽机的发明，利用燃烧的热能，人类数百万年来对能源的利用才出现了根本的突破。此后一直到20世纪头十年，西方社会都孜孜不倦探索，如何改进蒸汽机能源的能效。

　　19世纪30年代，水轮机的出现取代了水车时代，19世纪80年代还有两个标志性的时刻，奔驰、戴姆勒和迈巴赫发明的以汽油为动力的奥托循环内燃机以及帕森发明的蒸汽涡轮机。19世纪90年代迪塞尔进行了改进，发明了内燃柴油发动机。

　　到了20世纪初期，燃气轮机出现了，直到20世纪30年代才有了可工作的原型(火车和飞机)出现，到了20世纪50年代才大规模被使用。

　　现在被广泛使用的机械动力驱动的水陆空交通工具，以及以汽油为燃料的内燃机，从19世纪80年代以来一直没有改变过。

　　现在，世界上绝大多数的电能都是由化石能源的蒸汽涡轮和核能产生，皮尔森在120年之前就已经发现了这个原理，只是规模和效率方面不如现在的技术产品。如果不是20世纪30年代怀特和奥海因发明了航空喷气涡轮机，跨越洲际的飞机可能还需更多周折。

　　在奠定经济发展基础的原动力上，以上历史现实可得出三点明显被忽视的结论。首先，由于现有的原动力被使用在大量的设备以及相关的基础设施上(普遍价格昂贵且应用广泛)，原动力的发展处于几乎停滞的状态。自从100年多年前的水轮，蒸汽轮，内燃机能的发明以及50年前的气能首次商业化应用以来，几乎没有什么创新。

　　其次，任何原动力的转换时间都要花费相当长的时间，至少经过数十年的努力。即使在现在，例如，蒸汽动能在短期内不会取代气能。近期的发展表明，内燃机汽车也不会被电能汽车或是燃料电池汽车迅速取代。如果有这样的幻想往往不现实。

　　最后，原动力被应用越广，它被取代的时间就会越长，100年前，人类消耗煤和少量的油能源，速率是0.7TW。到了2008年，商业能源主要利用汽油和水能核能，消耗的速率是15TW。显然，要想取代如此高速率的消耗，替代产品的难度会越来越大。

　　例如，如果世界的电能有20%是由风能产生，让我们放宽到25%的风能(相比于由蒸汽产生的核能电站75%)，我们需要安装单位1.25TW的新设备，即使有了超大的单位3MW的设备，我们还需要超过40万个新的高塔和巨型三角风刀。这至少也需要数百年的时间。

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