470多年以前,伟大的航海家麦哲伦和他勇敢的水手们历尽千辛万苦,用了3年多时间,完成了第一次环球航行。当人们张大嘴巴,睁着惊诧的眼睛,听他们介绍美丽的异国风光、富饶的沿海岛屿、热带丛林中的冒险经历、惊涛骇浪里的生死搏斗时,大家开始感觉到我们的地球是多么的巨大,在它里面蕴藏着的资源无穷无尽,足以让子孙万代生生世世地享用下去。
然而,今天,当宇航员坐上宇宙飞船,只用一小时左右的时间,就绕地球一周时,大家心目中的地球已经明显地缩小了。人们不由自主地开始考虑:我们的地球究竟有多少资源可继续慷慨地供我们挥霍使用?又需要多少能量才能保证人类社会继续繁荣昌盛呢?
在我们这颗行星上,现在生活着60亿男女老少。根据统计,我们每年消耗的能量约为0.27Q(Q是一个新的能量单位,1Q相当于燃烧360亿吨标准煤所释放的能量)。这个数字还将随着人口的增长和生活质量的改善而继续增长。
据估计,100年以后全世界的人口最终将稳定在120亿左右。那时,全球的能量需求将是多少个Q呢?
经过详细地分析,动力学家们认为,到了2100年,由于矿物资源日益减少,人们不得不转向开发品位较低的贫矿(品位是指矿物的含量),这样取得每吨原料所需的能耗将会显著地增加。为了养活众多的人口,人们将在土地上大量使用化学肥料以增加作物产量,还要大面积地实行人工灌溉,以开垦原来不适于耕作的荒地。这样一来,每吨粮食所需的能耗也将大幅度地提高。由于石油短缺,那时的交通工具得用新的燃料(很可能是氢气)来代替。生产氢气要比开采地下的石油复杂得多。更令人头痛的是,这时地球上的淡水资源也不够了。很多地区得像现在的海湾国家那样,消耗大量的能量来淡化海水。
此外,还有一个不容忽视的情况。我们每年开采出来的煤、石油、天然气,以及各式各样的矿产多达数百亿吨。经过利用和加工,最后只有1%~2%变成了制成品,其余都成为废物而进入了生物圈。为了防止我们美丽的地球变得污秽不堪,使人难以忍受,我们还要增加一大笔能量开支,用于对废物进行适当处理。
这样一算,到那时,要让120亿居民达到工业发达国家的现有水平,我们全球每年的能量需求大概为7.2Q。
现在让我们回头来看一下地球的家底。我们可以把地球上不可再生的能源看作地球几亿年来的积蓄,把可再生的能源看作地球每年的收入。
我们已探明的不可再生能源的储量是十分有限的,总共只有23.8Q。它已很难满足日益增长的能量需求。即使把地下埋藏的资源全部挖掘出来,总计也不超过400Q,至多只能供人类节省地使用几百年。由于这些资源在其他工业领域(如化学工业)中也有重要用途,因此今天更必须综合平衡,节省使用。
可再生能源总计在一起,可得到一个相当可观的数字,约为2Q/年。但实际使用中,除水能外,其他各种能源过于分散,经济上至今得不偿失,对解决大规模的能量需求起不了重大作用。
那些我们习惯使用的常规能源并不能满足子孙万代的需要。为了获得持久的能量供应,必须把立足点移到强大新能源的开发上来。现在最有希望的新能源有两个,即太阳能和核能。