地球的資源還夠我們?nèi)祟惱速M(fèi)多長(zhǎng)時(shí)間？

【專家解說(shuō)】：要看你說(shuō)得什么能源。比如石油、天然氣等那些很早以前就一直用的能源可能不可能用太久，但是比如核能、水能、風(fēng)能、太陽(yáng)能、地?zé)崮埽ㄐ滦湍茉矗┑饶切┛赡苓€可以用相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，目前世界上75％的能源來(lái)自于礦物燃料的燃燒，而這些燃燒是人類最大的健康污染源，也是地球溫室效應(yīng)的罪魁禍?zhǔn)??；鹆Πl(fā)電、交通運(yùn)輸和各種加熱過(guò)程都需要燃燒大量的煤炭、石油、柴油、汽油和木制品，在燃燒過(guò)程中，這些礦物燃料會(huì)排放大量的有害氣體顆粒，導(dǎo)致人類呼吸系統(tǒng)障礙和癌癥。從全球角度來(lái)看，目前全球面臨的最嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題之一，就是溫室氣體在大氣當(dāng)中的含量持續(xù)增加，這是導(dǎo)致全球氣候變化的最重要的原因。聯(lián)合國(guó)希望世界各國(guó)花大力氣進(jìn)行可再生能源，包括太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮茉?、生物能源和水利資源的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，同時(shí)加大對(duì)現(xiàn)有礦物能源進(jìn)行技術(shù)更新和改造，以減少有害氣體的排放。 科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，在地表面幾千米處存在著溫度逾千度的灼熱巖石層，可以設(shè)想，火山爆發(fā)噴發(fā)出的火紅巖漿就源于此。科學(xué)家稱這種熱能為巖石地?zé)豳Y源。如果能把灼熱巖石中的熱能取出變成電能，石頭也能發(fā)電。在此之前，科學(xué)家曾發(fā)明了利用水文地?zé)豳Y源進(jìn)行發(fā)電的方法，即把地下蒸汽或溫泉的能量轉(zhuǎn)化為電能，這種電能已占總發(fā)電量的0．3％。如何把地下巖石中的熱能取出來(lái)發(fā)電，是許多能源專家長(zhǎng)期以來(lái)的夢(mèng)想。 英荷“羅雅·達(dá)奇舍”石油公司正計(jì)劃把這一夢(mèng)想變成現(xiàn)實(shí)。不久前，該公司在薩爾瓦多組建了一個(gè)地?zé)嶝?cái)團(tuán)，準(zhǔn)備利用先進(jìn)的工藝技術(shù)解決巖石地?zé)豳Y源利用問(wèn)題。根據(jù)這家財(cái)團(tuán)的巖石地?zé)衢_(kāi)發(fā)方案，工程技術(shù)人員將利用先進(jìn)的勘探技術(shù)在薩爾瓦多尋找地下灼熱的巖石，然后通過(guò)鉆探技術(shù)建立水壓注入系統(tǒng)。利用這個(gè)系統(tǒng)，地面冷水能夠深入地下，并通過(guò)灼熱巖石轉(zhuǎn)化為熱水或過(guò)熱蒸汽返回地面，從而獲取熱能。在地面上再將熱能轉(zhuǎn)化為電能。按“羅雅·達(dá)奇舍”石油公司專家核算，他們能夠建造功率為2000－5000千瓦的巖石地?zé)岚l(fā)電站。 “羅雅·達(dá)奇舍”石油公司技術(shù)部經(jīng)理達(dá)爾利說(shuō)：“薩爾瓦多方案”是他們公司地?zé)崂煤陚ビ?jì)劃的一部分，公司計(jì)劃在未來(lái)五年內(nèi)投資5－10億美元擴(kuò)大巖石地?zé)衢_(kāi)采規(guī)模，讓地下灼熱的巖石在不遠(yuǎn)的將來(lái)成為人類主要能源之一。 太陽(yáng)能 科學(xué)家預(yù)測(cè)，在10至15年內(nèi)，地球上陽(yáng)光充足地區(qū)將會(huì)出現(xiàn)大量太陽(yáng)能熱電廠，向世界各國(guó)提供潔凈電能。 20世紀(jì)初，研究人員就開(kāi)始在屋頂采用槽式聚光鏡獲取能源：先將黑色管子里的油加熱到400攝氏度，當(dāng)油流過(guò)熱交換器時(shí)，將水蒸發(fā)成蒸汽，然后用蒸汽來(lái)推動(dòng)渦輪發(fā)電機(jī)。隨著時(shí)間的流逝，在研究人員不斷努力下，太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)獲得巨大改進(jìn)。目前，槽式太陽(yáng)能發(fā)電的轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)達(dá)到15％，也就是說(shuō)1／6的入射光能可以轉(zhuǎn)換成電能，而太陽(yáng)能電池板的轉(zhuǎn)換效率只能達(dá)到10％。80年代末，美國(guó)研究人員在加利福尼亞建成一座功率為354兆瓦的太陽(yáng)能熱電站，它相當(dāng)于一座中型熱電站。但是，槽式熱電站的劣勢(shì)是占地面積大，它需要一條長(zhǎng) 150米 ，寬 6米 的槽，其發(fā)電成本是煤炭、石油或天然氣的3倍。 槽式發(fā)電并非是太陽(yáng)能發(fā)電的唯一途徑，有工程技術(shù)人員采用了別的方案，如塔式發(fā)電。他們采用上百個(gè)單反射鏡（定日鏡）從東向西跟蹤太陽(yáng)，反射鏡將太陽(yáng)光束照射到塔頂?shù)臒峤粨Q器上，交換器把吸收到的熱導(dǎo)入鹽溶液，加熱后的鹽溶液被泵到塔底，產(chǎn)生推動(dòng)渦輪機(jī)的蒸汽。利用鹽溶液的方法雖說(shuō)不錯(cuò)，但溶液對(duì)管道和容器會(huì)產(chǎn)生腐蝕作用，為此，科學(xué)家準(zhǔn)備用空氣替代鹽溶液，用空氣來(lái)傳導(dǎo)熱能。為解決空氣導(dǎo)熱性能差的缺陷，研究人員研制出一種“容積接收器”，其原理類似吸水海綿，可將空氣加熱至1200攝氏度。當(dāng)熱空氣通過(guò)該接收系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)吸掉空氣中的大部分熱量，并將加熱后的空氣直接鼓入渦輪機(jī)，推動(dòng)渦輪機(jī)發(fā)電。該方案將來(lái)是否會(huì)取代槽式發(fā)電方案，目前還沒(méi)有定論。從理論上說(shuō)，塔式熱電站的太陽(yáng)能利用率可以達(dá)到25％。重要的是塔式熱電站還存在一定的技術(shù)問(wèn)題，而槽式發(fā)電在技術(shù)上已經(jīng)成熟。 去年9月，西班牙政府通過(guò)一項(xiàng)新的法令，將原來(lái)每度電價(jià)從3歐分提高到15歐分。為此，西班牙計(jì)劃于2004年建造一座歐洲最大的太陽(yáng)能槽式熱電站。為提高太陽(yáng)能的利用率，研究人員將吸附管內(nèi)的油換成水，這樣既可以節(jié)省昂貴的油，還可以將水直接蒸發(fā)。但在用水代替油的技術(shù)試驗(yàn)成功之前，吸附管內(nèi)仍以油作為熱載體。從目前進(jìn)展情況看，該技術(shù)有可能在5年內(nèi)實(shí)現(xiàn)，屆時(shí)太陽(yáng)能的利用率有望提高到20％以上。除成本低于太陽(yáng)能電池板外，太陽(yáng)能熱電站在太陽(yáng)下山后仍能靠白天存儲(chǔ)的熱能來(lái)發(fā)電。存儲(chǔ)熱量需要儲(chǔ)油罐或裝載鹽溶液的容器，這就要求有大的場(chǎng)地。將來(lái)肯定會(huì)有比上述熱載體更好的介質(zhì)，發(fā)現(xiàn)它們只是時(shí)間問(wèn)題?？傊芯咳藛T研究目標(biāo)明確，近幾十年內(nèi)大型太陽(yáng)能熱電站將為人們提供若干個(gè)百分點(diǎn)的電能。 太陽(yáng)能發(fā)電前景喜人，從目前看，太陽(yáng)能發(fā)出的電每度為15歐分，盡管它的價(jià)格只是太陽(yáng)能電池板發(fā)電的1／4,但它還是比用化石燃料發(fā)出的電要高，沒(méi)有可靠的財(cái)政資助難以維持。專家們倒是持樂(lè)觀態(tài)度，他們認(rèn)為，10至15年后，太陽(yáng)能熱電站發(fā)出的電可以降至5至7歐分，可形成與傳統(tǒng)發(fā)電展開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)的態(tài)勢(shì)。 來(lái)自二氧化碳的能源 前不久，日本德島工業(yè)技術(shù)中心的納卡米?！嗰R薩基在美國(guó)新澤西州的一次化學(xué)工業(yè)會(huì)議上宣布，他找到了一種用二氧化碳在比較低的溫度和壓力下，生產(chǎn)出較重的碳?xì)浠衔铮ɡ缬腥齻€(gè)碳原子鏈的丙烷和有四個(gè)碳原子鏈的丁烷）的方法。由于汽油就是一類長(zhǎng)鏈碳?xì)浠衔?，他的?bào)告引起了很大轟動(dòng)。 雖然亞馬薩基的研究還需要進(jìn)行嚴(yán)格鑒定，但如果他能用二氧化碳生產(chǎn)更重的有5～12個(gè)碳原子長(zhǎng)鏈的碳?xì)浠衔?，就有可能用二氧化碳生產(chǎn)出汽油。以前，許多科學(xué)家試圖用碳和氫混合生產(chǎn)碳?xì)浠衔?，但結(jié)果都不理想。因?yàn)檫@種實(shí)驗(yàn)要在很高的溫度下進(jìn)行，而且產(chǎn)量少得可憐。 現(xiàn)在，亞馬薩基把溫室氣體二氧化碳作為碳原子源，把鹽酸作為氫原子源來(lái)生產(chǎn)碳?xì)浠衔?。他將發(fā)電廠排出的二氧化碳?xì)怏w引入反應(yīng)罐，并在反應(yīng)罐中進(jìn)行加壓和加熱，溫度約為 300攝氏度 ，壓力達(dá)100個(gè)大氣壓。對(duì)生產(chǎn)碳?xì)浠衔飦?lái)說(shuō)，這樣的溫度和壓力是非常低的，然后將二氧化碳和鹽酸混合，此時(shí)的加熱加壓條件還不能得到碳?xì)浠衔铮谑莵嗰R薩基利用鐵粉作催化劑。目前，他用這種技術(shù)已生產(chǎn)出相當(dāng)多的甲烷、乙烷、丙烷和丁烷，這些碳?xì)浠衔镌诶鋮s時(shí)以氣態(tài)形式排出，如果能改進(jìn)催化劑的性能，就有希望生產(chǎn)出像汽油這類碳鏈更長(zhǎng)的碳?xì)浠衔?，成為非常有用的燃料? 但如果這種技術(shù)不能生產(chǎn)更有價(jià)值的長(zhǎng)鏈碳?xì)浠衔?，例如在室溫下呈液態(tài)的石油，它就不可能和現(xiàn)在的生物反應(yīng)器相競(jìng)爭(zhēng)，因?yàn)橄矚g吃二氧化碳的細(xì)菌等微生物有一種特殊的才能，可使二氧化碳和氫產(chǎn)生碳?xì)浠衔?，能在生物反?yīng)器中產(chǎn)生甲烷。 宇宙能源 一位量子物理學(xué)家曾這樣描述“零點(diǎn)能”：“在自然界，完全真空就是沒(méi)有任何東西，但真空中實(shí)際上是充滿著忽隱忽現(xiàn)的粒子，它們的狀態(tài)變化十分迅速，以至于無(wú)法看到。即使是在絕對(duì)零度的情況下，真空也在向四面八方散發(fā)能量?！鳖櫭剂x，“零點(diǎn)能”就是物質(zhì)在絕對(duì)溫度為零度下在真空中產(chǎn)生的能量。 為什么在真空中會(huì)存在“零點(diǎn)能”呢？著名物理學(xué)家海森伯提出了“測(cè)不準(zhǔn)原理”，他認(rèn)為“不可能同時(shí)知道同一粒子的位置和動(dòng)量”?？茖W(xué)家們說(shuō)，即使在粒子不再有任何熱運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，它們?nèi)詴?huì)繼續(xù)抖動(dòng)，能量的情形也是如此。這就意味著即使是在真空中，能量還會(huì)繼續(xù)存在，由于能量和質(zhì)量是等效的，真空能量就會(huì)導(dǎo)致粒子一會(huì)兒存在、一會(huì)兒消失，能量也就被科學(xué)家稱為“起伏”的狀態(tài)中誕生。 從理論上講，任何體積的真空都可能包含著無(wú)數(shù)的“起伏”，因而也就含有無(wú)數(shù)的能量。 早在1948年，荷蘭物理學(xué)家亨德里克·卡西米爾就曾設(shè)計(jì)出探測(cè)“零點(diǎn)能”的方法。 1998年，美國(guó)洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和奧斯汀高能物理研究所的科學(xué)家們，用原子顯微鏡測(cè)出了“零點(diǎn)能”?？茖W(xué)家們宣稱，宇宙空間是廣袤無(wú)垠而又高度真空的，真空“起伏”蘊(yùn)含著巨大能量。 也許，在21世紀(jì)，科學(xué)家將會(huì)給人類帶來(lái)驚喜，宇宙空間將成為人類新的“能源基地”?？梢哉f(shuō)，宇宙將成為人類的“新油田”，會(huì)有無(wú)數(shù)的“鉆井平臺(tái)”漂浮在宇宙中，“鉆取”真空中取之不盡的“零點(diǎn)能”，為人類未來(lái)生存和可持續(xù)發(fā)展提供新動(dòng)力。