简介
能量既不会产生也不会消失吗？如果没有太阳，地球上还会有生命吗？人类的能量来源以及代谢的比例如何？现代文明越来越依赖什么能源？我们的日常生活中必需的能量输入是什么？全球年均耗能是多少？到目前为止最大规模的可再生能源是什么？ 《人人都该懂的能源新趋势》从我们所认知的能量，生物圈中的能量，人类历史中的能量，现代世界中的能量，日常生活中的能量，以及未来的能量等6个方面解读能源的历史、现状及未来，让你对无处不在的能源获得一个全方位的认知，为你解答以上关于能源的种种疑惑，助你读懂能源的前世今生，寻获人类的未来之路。
作者介绍
瓦茨拉夫·斯米尔 加拿大皇家学会（科学院）会员，曼尼托巴大学特聘的荣誉退休教授。一直以来从事能源、环境和人口变化方面的研究，已经出版了食物生产及营养等方面的30多本专著，并发表了500多篇论文。
部分摘录：
可再生能源：生物质能、水能、风能、太阳能 只有在通过先进技术将精选作物和树木大规模集约化地转化为液态、气态燃料或电能之后，生物质能才能变成未来能源供应中的重要一员。但这一策略存在3大基本缺陷：
· 第一，正如第2章解释的那样，光合作用固有的能量密度非常低，因此如果要大规模地生产生物质燃料，需要占用大量耕地，而且还必须是耕地，这样才能维持高产量。
· 第二，通过收获粮食、饲料、木材、放牧以及故意焚烧草原和森林，人类已经占用了生物圈净初级能源生产中高达40%的份额，大规模燃料生产会进一步加重生物圈的负担，进而损害生物多样性并导致更严重的环境恶化。
· 第三，大规模生物质能源生产的总体成本非常高，不管是经济成本、能量成本还是环境成本。
此外，由于植物质的功率密度很低（见图6-2），因此需要非常宽广的土地。例如，假设具有每1万平方米15 t的高产量和很高的燃烧效率，就算只用人工种植的木质生物质替代全世界1/4的化石燃料，也需要将比欧洲和美国总森林面积还大的地方都种上树，这显然是不可能的。如果全美国的汽车都使用玉米生产的乙醇做燃料，那么就必须将该国所有的农田都用来种植这种能源作物，这显然也不可能。
对于人口密集的几十个国家，即使有限地种植生物质作物也是不合理的，因为这些国家已经很缺乏用以保证基本粮食供应的可耕地了，因此它们成了主要的粮食进口国。建立和种植新的生物质人工林会导致天然草原、湿地和低地热带森林进一步消失，仅有巴西和美国等少数几个国家可以将大份额的农田用来大规模种植燃料作物。
此外，很多能量分析都表明，美国用玉米生产乙醇的过程会导致能量净损失，因为机械、化肥、灌溉和谷物发酵成乙醇的过程都会消耗能量。另一些分析则表明有较少的净能量收益，但如果能高效且低成本地对纤维素和半纤维素进行酶促转化，那我们不仅可以使用玉米粒的淀粉生产乙醇，还能使用玉米的秸秆和叶片来生产，那就可以极大地提升总体的能量平衡。相对而言，巴西的乙醇生产使用的是甘蔗，能获得正的能量回报，因为其发酵过程可由甘蔗渣即榨干甘蔗茎中的甜汁后留下的纤维残留物来提供燃料。但就算生物质作物及其处理过程有净能量收益，种植这些作物也会造成不良的环境影响，其中最显著的问题包括日益加重的土壤侵蚀、土壤致密化以及从肥料中流失的氮和磷对地下水和地表水的污染（这会导致水体富营养化 (100) ）。
未来我们也许会对微生物进行生物工程改造，使其可将非淀粉植物质转化为价格合理的液体燃料。但在此之前，我们应该继续有效利用所有的生物质废料，包括伐木厂和木材厂的木屑、无须用来保护土壤免遭侵蚀或回收营养物质的农作物残留物，并将基于生物质的液体燃料生产限定于农田富余国家的热带甘蔗。在生长条件优良或有很多可用荒坡的地区，可以扩大家用薪材林或用于获取商业木材的速生树种的种植范围。尤其是在荒地上植树造林时，不仅可以改善该地区的燃料供应，还能减少土壤侵蚀。但是，为了可靠的粮食供应以及控制环境问题，任何期待用生物质燃料驱动现代城市化文明的梦想都该止步于此。
水力发电是现代最大规模的非化石燃料一次能源，成本较低，具有适应高峰用电需求的高适应性，而且大多数大型水库都有多种用途，比如，可用作灌溉和饮用水水源、防止下游洪水灾害的保护措施还可用作娱乐场所和水产养殖场所。这些因素综合起来，足以使水力发电成为远离化石燃料的一种最理想的选择。不仅如此，事实上从全球范围来看，这种清洁的可再生能源大部分都未得到开发，国际大坝委员会（ICOLD）估算认为，全球经济可行的潜在项目每年可产生略高于8 PW·h的电能，差不多是当前年发电量的3倍。可以想象，剩下的水电项目潜力其实分布不均。欧洲、北美、澳大利亚和日本已经尽其所能开发了大规模的水力发电容量（但还有建造微型电站的潜力），但拉丁美洲的开发量还不到25%，亚洲低于15%，非洲甚至仅开发了5%的水电潜能。
由于这几个洲未来对能量的需求最高，因此这些尚未开发的潜能似乎应该备受欢迎才对，但现在出现的情况是这些地区的水电开发并不如20年前人们预测的那样快速和全面，这是因为水能在人们的认知观念中发生了重要的转变：从一种清洁的、可再生的且对环境友好的资源变成了一种更具争议性的资源，人们开始担忧其对社会和环境造成的破坏，并质疑其经济可行性。其结果是国际和国内对装机容量达数吉瓦的电站等超大型工程的反对声音日益高涨，政府和国际贷款机构为此类开发项目提供资金的意愿也明显下降。瑞典已经禁止在该国的大部分河流上再兴建水电站，挪威也已搁置所有计划，美国在1998年之后，其大型水坝的退役速度已经超过建造速度，而亚洲和拉丁美洲的许多国家已经出现了公众强烈抗议新项目的情况，其中具有代表性的是印度。
对大型水坝的担忧
2000年，世界水坝委员会（WCD）发布了一份报告，其中强调：除了重视传统上占主导地位的发电（以及灌溉或供水）的经济效益，还应同等重视对社会和环境造成的影响。尽管近来的一些批评完全出自意识形态方面的目的并且显然有些过度，但毫无疑问大型水利工程确实会造成许多严重的社会和环境方面的问题。建造大型水库时需要重新安置很多人，许多水库积淤严重，河水流动的平均时间变长，而且水库事实上也是温室气体排放源（很像化石燃料），因为被淹没和腐烂的乔木与灌木会释放二氧化碳和甲烷。
新的担忧已经出现，因为我们看到越来越多时间久远的水坝出现了不可避免的退化，而当这些水坝退役并被拆除时，又会导致额外的成本，这些问题在水坝建造时没有得到重视或没有得到足够的重视。我们只能推测这样的大型结构的最终寿命，也没有通过制定更好的策略来解决过度淤积和水库泥沙过早填充的问题，这会缩减水库的使用寿命。在亚洲部分季风气候地区，受严重的森林砍伐的影响，某些水库的预期使用年限被削减了一半之多，所有这些原因综合到一起使得剩余的水电潜能不可能再像20世纪那样得到积极开发。
但就算水电站的建造不会遇到任何阻碍，新的水电容量也只能满足部分预期需求，而且还必须侵占广阔的河谷、森林、草原、定居点和农田。现有水电站的平均功率密度 (101) 大约等于1.7 W/m2 ，占用了大约175 000 km2 的土地。如果在21世纪上半叶将所有剩余的水电潜能都利用起来，那么新的水库将占据大约500 000 km2 土地，面积相当于西班牙的国土面积。但我们也能以更小的规模收集水能，而且很多亚洲、非洲和拉丁美洲国家在建设容量小于10～15 MW的小型水电站方面都有很好的潜力，这样的电力水平自然无法为一个人口稠密的国家提供全国性的供电，但却足以保障一个偏远地区或岛屿的用电。
