世界上的能源能维持多久？

【专家解说】：可放心，资源损耗是严重，但会有新能源的 统计数据表明，目前世界上75％的能源来自于矿物燃料的燃烧，而这些燃烧是人类最大的健康污染源，也是地球温室效应的罪魁祸首。火力发电、交通运输和各种加热过程都需要燃烧大量的煤炭、石油、柴油、汽油和木制品，在燃烧过程中，这些矿物燃料会排放大量的有害气体颗粒，导致人类呼吸系统障碍和癌症。从全球角度来看，目前全球面临的最严重的环境问题之一，就是温室气体在大气当中的含量持续增加，这是导致全球气候变化的最重要的原因。联合国希望世界各国花大力气进行可再生能源，包括太阳能、风能、地热能源、生物能源和水利资源的开发和应用，同时加大对现有矿物能源进行技术更新和改造，以减少有害气体的排放。 科学家研究发现，在地表面几千米处存在着温度逾千度的灼热岩石层，可以设想，火山爆发喷发出的火红岩浆就源于此。科学家称这种热能为岩石地热资源。如果能把灼热岩石中的热能取出变成电能，石头也能发电。在此之前，科学家曾发明了利用水文地热资源进行发电的方法，即把地下蒸汽或温泉的能量转化为电能，这种电能已占总发电量的0．3％。如何把地下岩石中的热能取出来发电，是许多能源专家长期以来的梦想。 英荷“罗雅·达奇舍”石油公司正计划把这一梦想变成现实。不久前，该公司在萨尔瓦多组建了一个地热财团，准备利用先进的工艺技术解决岩石地热资源利用问题。根据这家财团的岩石地热开发方案，工程技术人员将利用先进的勘探技术在萨尔瓦多寻找地下灼热的岩石，然后通过钻探技术建立水压注入系统。利用这个系统，地面冷水能够深入地下，并通过灼热岩石转化为热水或过热蒸汽返回地面，从而获取热能。在地面上再将热能转化为电能。按“罗雅·达奇舍”石油公司专家核算，他们能够建造功率为2000－5000千瓦的岩石地热发电站。 “罗雅·达奇舍”石油公司技术部经理达尔利说：“萨尔瓦多方案”是他们公司地热利用宏伟计划的一部分，公司计划在未来五年内投资5－10亿美元扩大岩石地热开采规模，让地下灼热的岩石在不远的将来成为人类主要能源之一。 太阳能 科学家预测，在10至15年内，地球上阳光充足地区将会出现大量太阳能热电厂，向世界各国提供洁净电能。 20世纪初，研究人员就开始在屋顶采用槽式聚光镜获取能源：先将黑色管子里的油加热到400摄氏度，当油流过热交换器时，将水蒸发成蒸汽，然后用蒸汽来推动涡轮发电机。随着时间的流逝，在研究人员不断努力下，太阳能发电技术获得巨大改进。目前，槽式太阳能发电的转换效率已经达到15％，也就是说1／6的入射光能可以转换成电能，而太阳能电池板的转换效率只能达到10％。80年代末，美国研究人员在加利福尼亚建成一座功率为354兆瓦的太阳能热电站，它相当于一座中型热电站。但是，槽式热电站的劣势是占地面积大，它需要一条长 150米 ，宽 6米 的槽，其发电成本是煤炭、石油或天然气的3倍。 槽式发电并非是太阳能发电的唯一途径，有工程技术人员采用了别的方案，如塔式发电。他们采用上百个单反射镜（定日镜）从东向西跟踪太阳，反射镜将太阳光束照射到塔顶的热交换器上，交换器把吸收到的热导入盐溶液，加热后的盐溶液被泵到塔底，产生推动涡轮机的蒸汽。利用盐溶液的方法虽说不错，但溶液对管道和容器会产生腐蚀作用，为此，科学家准备用空气替代盐溶液，用空气来传导热能。为解决空气导热性能差的缺陷，研究人员研制出一种“容积接收器”，其原理类似吸水海绵，可将空气加热至1200摄氏度。当热空气通过该接收系统时，系统吸掉空气中的大部分热量，并将加热后的空气直接鼓入涡轮机，推动涡轮机发电。该方案将来是否会取代槽式发电方案，目前还没有定论。从理论上说，塔式热电站的太阳能利用率可以达到25％。重要的是塔式热电站还存在一定的技术问题，而槽式发电在技术上已经成熟。 去年9月，西班牙政府通过一项新的法令，将原来每度电价从3欧分提高到15欧分。为此，西班牙计划于2004年建造一座欧洲最大的太阳能槽式热电站。为提高太阳能的利用率，研究人员将吸附管内的油换成水，这样既可以节省昂贵的油，还可以将水直接蒸发。但在用水代替油的技术试验成功之前，吸附管内仍以油作为热载体。从目前进展情况看，该技术有可能在5年内实现，届时太阳能的利用率有望提高到20％以上。除成本低于太阳能电池板外，太阳能热电站在太阳下山后仍能靠白天存储的热能来发电。存储热量需要储油罐或装载盐溶液的容器，这就要求有大的场地。将来肯定会有比上述热载体更好的介质，发现它们只是时间问题。总之，研究人员研究目标明确，近几十年内大型太阳能热电站将为人们提供若干个百分点的电能。 太阳能发电前景喜人，从目前看，太阳能发出的电每度为15欧分，尽管它的价格只是太阳能电池板发电的1／4,但它还是比用化石燃料发出的电要高，没有可靠的财政资助难以维持。专家们倒是持乐观态度，他们认为，10至15年后，太阳能热电站发出的电可以降至5至7欧分，可形成与传统发电展开竞争的态势。 来自二氧化碳的能源 前不久，日本德岛工业技术中心的纳卡米希·亚马萨基在美国新泽西州的一次化学工业会议上宣布，他找到了一种用二氧化碳在比较低的温度和压力下，生产出较重的碳氢化合物（例如有三个碳原子链的丙烷和有四个碳原子链的丁烷）的方法。由于汽油就是一类长链碳氢化合物，他的报告引起了很大轰动。 虽然亚马萨基的研究还需要进行严格鉴定，但如果他能用二氧化碳生产更重的有5～12个碳原子长链的碳氢化合物，就有可能用二氧化碳生产出汽油。以前，许多科学家试图用碳和氢混合生产碳氢化合物，但结果都不理想。因为这种实验要在很高的温度下进行，而且产量少得可怜。 现在，亚马萨基把温室气体二氧化碳作为碳原子源，把盐酸作为氢原子源来生产碳氢化合物。他将发电厂排出的二氧化碳气体引入反应罐，并在反应罐中进行加压和加热，温度约为 300摄氏度 ，压力达100个大气压。对生产碳氢化合物来说，这样的温度和压力是非常低的，然后将二氧化碳和盐酸混合，此时的加热加压条件还不能得到碳氢化合物，于是亚马萨基利用铁粉作催化剂。目前，他用这种技术已生产出相当多的甲烷、乙烷、丙烷和丁烷，这些碳氢化合物在冷却时以气态形式排出，如果能改进催化剂的性能，就有希望生产出像汽油这类碳链更长的碳氢化合物，成为非常有用的燃料。 但如果这种技术不能生产更有价值的长链碳氢化合物，例如在室温下呈液态的石油，它就不可能和现在的生物反应器相竞争，因为喜欢吃二氧化碳的细菌等微生物有一种特殊的才能，可使二氧化碳和氢产生碳氢化合物，能在生物反应器中产生甲烷。 宇宙能源 一位量子物理学家曾这样描述“零点能”：“在自然界，完全真空就是没有任何东西，但真空中实际上是充满着忽隐忽现的粒子，它们的状态变化十分迅速，以至于无法看到。即使是在绝对零度的情况下，真空也在向四面八方散发能量。”顾名思义，“零点能”就是物质在绝对温度为零度下在真空中产生的能量。 为什么在真空中会存在“零点能”呢？著名物理学家海森伯提出了“测不准原理”，他认为“不可能同时知道同一粒子的位置和动量”。科学家们说，即使在粒子不再有任何热运动的时候，它们仍会继续抖动，能量的情形也是如此。这就意味着即使是在真空中，能量还会继续存在，由于能量和质量是等效的，真空能量就会导致粒子一会儿存在、一会儿消失，能量也就被科学家称为“起伏”的状态中诞生。 从理论上讲，任何体积的真空都可能包含着无数的“起伏”，因而也就含有无数的能量。 早在1948年，荷兰物理学家亨德里克·卡西米尔就曾设计出探测“零点能”的方法。 1998年，美国洛斯阿拉莫斯国家实验室和奥斯汀高能物理研究所的科学家们，用原子显微镜测出了“零点能”。科学家们宣称，宇宙空间是广袤无垠而又高度真空的，真空“起伏”蕴含着巨大能量。 也许，在21世纪，科学家将会给人类带来惊喜，宇宙空间将成为人类新的“能源基地”。可以说，宇宙将成为人类的“新油田”，会有无数的“钻井平台”漂浮在宇宙中，“钻取”真空中取之不尽的“零点能”，为人类未来生存和可持续发展提供新动力。