人类能源发展史（能源科普-人类能源时代简介）

各位看官看到这个标题，也许在大小媒体上听的耳根子都生老茧了，比如“新能源”、“绿色能源”以及“可再生能源”等等。能源是关系到人类的生存和发展问题，每一次的能源革命都是人类在改造自然、利用自然的胜利；每一次能源革命都能够给人类带来物质文化的巨大提升；每一次能源革命都能够进一步解放人类走向更高文明。

能源时代划分

人类自演化以来，能源利用形式多种多样，每一种能源形式的变迁，都是人类生产关系产生巨大的影响——大部分战争都是因为货潜在因为能源而起的。我姑且把人类能源革命化分为六个阶段，即 “自然能源时代”、“柴薪时代”、“煤炭时代”、“石油、天然气时代”、“绿色能源时代”以及“核聚变能时代”。

一、自然能源时代:

“自然能源时代”的人类主要依靠自然界的能源生活，处于茹毛饮血的梦寐时期，基本没有什么能源需求，有点类似原始森林里的动物。该阶段,人类主要食物来自于大自然渔猎采集，一个地方食物吃的差不多了就迁移，不停的迁移寻找新的食物。这个时期，人类生产力及其低下，人类过着饥寒交迫的日子，基本上没有什么能源可利用，唯一可以认为人类利用的能源，那就是太阳的光照，“晒太阳”可以被人类利用进行取暖。

人类茹毛饮血

二、柴新时代:

中国有个传说，大约在6000千余年前，燧人氏时代，人类还处于蒙昧阶段，燧人氏偶然发现啄木鸟用尖长的嘴在树木身上小窟窿里找虫子吃，由于虫钻得深，啄木鸟嘴巴够不上，只好用尖硬的嘴去钻，不料却钻出浓烟火种。燧人氏受到这个启发后，人类钻木取火就从此开始了。

西方传说，普罗米修斯为了给人类造福，就冒着生命危险，从太阳神阿波罗那里去偷走了一个火种。主神宙斯站在奥林匹斯圣山上，发现人间烟火袅袅，立刻追查是谁盗走了天火。当他得知是普罗米修斯触犯了天规，但普罗米修斯盗走火种送给人类，给人类带来了光明，成为人们敬仰的神灵。

以上中西方关于火的传说，足以看出“火”对人类影响很深远。有了火，人类可以以柴薪作为原料，告别茹毛饮血时代，可以将食物烧熟，更便于消化。有了火，不再完全依靠太阳给的热量，在刮风下雨、寒冬腊月时，可以躲在山洞里烤火取暖。自此，人来开启了第一次能源革命，即“柴薪时代”的到来。“柴薪时代”从人类的刀耕火种时代一直到农业经济时代，这个时代人类生产生活水品极低，社会发展缓慢；

人类钻木取火

柴薪就是人类以自然界生长的木柴作为燃料的一种能源，属于不可再生能源。柴薪利用贯穿着整个人类的文明发展史。据估计，人类以柴薪为能源的时代的历史长达百万年。在煤炭和石油未被开发出来之前，一直是人类的主要能源利用形式。柴薪至今仍是许多发展中国家的重要能源。由于人类长期以来对柴薪大量无节制的使用，造成了一系列环境问题，也给人类自身的生存环境带来了严重的影响，如林地日减、土地荒漠化、干旱等等。世界性环境问题的日益突出使人们意识到了树木对人类生存的重要性各国都花了相当大的力气改善森林植被，节制对树木的砍伐，广泛造林。

三、煤炭时代：

18世纪从英国发起的技术革命是技术发展史上影响深远的第一次工业革命，它是以蒸汽机的诞生为开始，以蒸汽机作为动力机被广泛使用为标志。它开创了以机器代替手工劳动的时代。蒸汽动力推动机器，甚至牵引火车，人类正式进入工业化时代，即“煤炭时代”。

人类发现和使用煤炭，约有3000多年的历史了,直到十二到十七世纪左右，即1710年左右，蒸汽机才大量应用，才使得煤炭得到广泛应用，人类逐步实现了能源的第二次革命，从柴薪时代逐步过渡到煤炭时代。这个时期，真正的开启了能源驱动世界的时代，煤炭作为蒸汽机的主要燃料，给世界源源不断提供动力。落后生产方式的自耕农阶级消失了，此时的人类生产、生活水品得到了极大地提高。

蒸汽机

蒸汽机设备

煤炭是不可再生能源；分布广、储量大，开发和利用难度不大，发热量和燃烧效率不高，输送和使用不方便，灰渣、粉尘多，易污染环境。

四、石油、天然气时代：

虽然几千年以来，原油已被人类用于各种用途，但先进的钻井技术、使用内燃机为产品加工和使用汽油发动机等都是始于1800年代，因此人们广泛承认石油时代始于19世纪初。19世纪70年代，科学技术的发展突飞猛进，各种新技术、新发明层出不穷，并被迅速应用于工业生产，大大促进了经济的发展。当时，科学技术的突出发展主要表现在三个方面，即电力的广泛应用、内燃机和新交通工具的创制、新通讯手段的发明。这就是第二次工业革命。伴随着第二次工业革命，人类能源从煤炭逐步过渡到石油时代，天然气的使用也是近几十年开始的，人类使用能源逐步进入“石油、天然气时代”。“石油时代”是近40年开始得到大量应用，创造了人类空前的物质文明；

海上钻井平台

以石油、天然气为主要能源（仍然是利用它们燃烧反应所释放的热能）。石油、天然气有广泛的工业用途，同时石化产品在人们的生常中也被大量地使用着,是当今世界最重要的动力能源和近代有机化工的重要合成原材料。.

石油是不可再生能源；发热量高，开采、运输、使用方便，属于高质量的能源；会产生污染。

五、绿色能源时代

煤、原油、天然气等不可再生能源，在自然界中经过亿万年形成，短期内无法恢复且随着大规模开发利用，储量越来越少总有枯竭一天的能源。我们每天都在消耗大量的能源，用掉一点，便少一点。石油从目前的探明储量看，预计到2040年，最多到2050年就要用完；天然气预计多用到2090年；而煤炭的情况好一些，估计可以再用200年甚至300年，核能（裂变）原材料预计也只能用约70年。

能源消耗时间表

注：计算基准不同，时间数据会有出入。

与此同时，化石能源的碳排放带来的环境污染也日趋严重，减排任务相当艰巨。2009年12月18日在哥本哈根召开的世界气候会议的主要议题是工业化国家减少温室气体的排放目标与帮助发展中国家适应气候的变迁。由于欧美等发达国家的消极态度，最后没有达成实质性协议。可见，世界性的减排、低碳之路任重而道远！

化石能源污染链

面对化石能源日益枯竭和环境污染，我们该怎么办呢？

“绿色能源”代表的是“”“无污染、可再生”的意义。柴薪、煤炭、石油以及条燃气都是有污染，且不可再生能源。人类要想可持续发展，要找到可持续发展的能源。经过不断的探索，太阳能、水能、风能、生物质能、波浪能、潮汐能、海洋温差能、地热能等不断的得到开发应用。

绿色能源利用

太阳能的应用：

太阳能一般是指太阳光的辐射能量；

太阳能是指太阳所负载的能量，它的计量一般以阳光照射到地面的辐射总量，包括太阳的直接辐射和天空散射辐射的总和。太阳能的利用方式主要有：光伏（太阳能电池）发电系统，将太阳能直接转换为电能；太阳能聚热系统，利用太阳的热能产生电能；被动式太阳房；太阳能热水系统；太阳能取暖和制冷。自古人类懂得以阳光晒干物件，并作为保存食物的方法，如制盐和晒咸鱼等。

太阳能利用

优点：太阳能具有普遍性，是属于清洁能源，可以说是取之不尽、用之不竭。

缺点：太阳能毕竟是有日夜之分、强弱之分。 受到地域、季节等条件限制。

风能发展和利用：

风能是指地球表面大量空气流动所产生的动能。风能是指风所负载的能量，风能的大小决定于风速和空气的密度。我国北方地区和东南沿海地区一些岛屿，风能资源丰富。据国家气象部门有关资料显示，我国陆地可开发利用的风能资源为2.53亿千瓦，主要分布在新疆、甘肃、内蒙古和东北地区。此外，我国海上风能资源也很丰富，初步估计是陆地风能资源的3倍左右，可开发利用的资源总量为7.5亿千瓦。人类已经使用了风力几百年了。如风车，帆船等。

风能的利用

优点：建成后运营和维护成本低；风能是可再生能源，很环保，很洁净。

缺点：风电是间歇性和不稳定的；风场资源有限，而目前的离岸风力发电成本还是太高。

核裂变能的应用：

核能（或称原子能）是通过核反应从原子核释放的能量，核裂变，又称核分裂，是指由重的原子核（主要是指铀核或钚核）分裂成两个或多个质量较小的原子的一种核反应形式。原子弹或核能发电厂的能量来源就是核裂变。其中铀裂变在核电厂最常见，热中子轰击铀-235原子后会放出2到4个中子，中子再去撞击其它铀-235原子，从而形成链式反应。

目前核裂变能发电在一些国家作为清洁能源得到普遍应用，作为清洁能源

核裂变能利用

优点：核能发电不会造成空气污染；核电厂所使用的燃料体积小，运输与储存 都很方便。

缺点：核能为不可再生能源。核电厂会产生放射性废料；核电厂的反应器内有大量的放射性物质，若有核泄漏，会对生态及民众造 成伤害。

潮汐能的应用：

潮汐能是指从海水面昼夜间的涨落中获得的能量。海洋能是潮汐能、波浪能、温差能、盐差能和海流能的统称，海洋通过各种物理过程接收、储存和散发能量，这些能量以潮汐、波浪、温度差、海流等形式存在于海洋之中。例如，潮汐的形式源于月亮和太阳对地球的吸引力，涨潮和落潮之间所负载的能量称之为潮汐能；潮汐和风又形成了海洋波浪，从而产生波浪能；太阳照射在海洋的表面，使海洋的上部和底部形成温差，从而形成温差能。所有这些形式的海洋能都可以用来发电。

潮汐能利用

优点：不消耗燃料、没有污染、不受洪水或枯水影响；取之不尽且用之不竭；数量和产生时间通常都极容易预计。

缺点：成本较高、技术复杂的缺陷；库区淤积、设备腐蚀等问题；有些地区涨退潮不明显，发电效率不大

生物质能应用：

生物质能是指能够当做燃料或者工业原料，活着或刚死去的有机物。生物质能最常见于种植植物所制造的生质燃料，或者用来生产纤维、化学制品和热能的动物或植物。许多的植物都被用来生产生物质能，包括了秸秆、芒草、柳枝稷、麻、玉米、杨属、柳树、甘蔗和藻类生质燃料、沼气（甲烷）、牛粪等。

生物质能，就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用。

特点：可再生性；低污染性；广泛分布性，总量丰富。

生生物质能利用

绿色能源还有很多种，以上是主要的几种形式。“绿色能源时代”在高度物质文明的支撑下，考虑了人与环境的和谐共处，解决人类可持续发展问题；

六、核聚变商时代：

核聚变研究是当今世界科技界为解决人类未来能源问题而开展的重大国际合作计划。与不可再生能源和常规清洁能源不同，聚变能具有资源无限，不污染环境，不产生高放射性核废料等优点，是人类未来能源的主导形式之一，也是目前认识到的可以最终解决人类社会能源问题和环境问题、推动人类社会可持续发展的重要途径之一。

核聚变原理图

核聚变是在极高的温度和压力下才能让核外电子摆脱原子核的束缚，让两个原子核能够互相吸引而碰撞到一起，发生原子核互相聚合作用，生成新的质量更重的原子核（如氦），中子虽然质量比较大，但是由于中子不带电，因此也能够在这个碰撞过程中逃离原子核的束缚而释放出来。大量电子和中子的释放所表现出来的就是巨大的能量释放，但目前核聚变是以氢弹的形式爆炸产生能力，还无法以可控的形式让核聚变释放能量为人类所用。

商用可控核聚变装置

可控核聚变反应目前还面临着无法攻克的难关，首先，要达到一亿度的高温，本身非常困难。此外，还要维持一亿度的高温进行反应。我们国家能做到保持一百多秒可控核聚变，虽然国际领先，但远远不够。相信通过人类的不断努力，可控核聚变一定能够实现商业运转，人类能源最终得到解放，那会让人类彻底的摆脱了发展的瓶颈，消除了人类因能源引起的纷争，世界最终走向大同。

,