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化石能源将被替代?优酷《未来图鉴》揭示科学家最新研究成果

2021-01-11 12:13 TOM   

2019年8月,世界人口总数突破77亿,据联合国预测,2100年,世界人口将达到110亿。随着世界人口的逐年增加,石油、煤炭、天然气等化石能源的消耗量也越来越大,未来我们很可能要面对能源枯竭的困境。那么,当能源枯竭这一天真的到来时,我们应该怎么办呢?优酷联合现代汽车集团出品的科普纪录片《未来图鉴》带来了科学家的新思路,清华大学核能与新能源技术研究院教授毛宗强在节目中表示,其实,关于未来,我们还有很多办法。

我们面临的不仅是能源枯竭,还有伴生问题

煤炭作为大自然赠予人类的礼物,是目前拥有最大自然储量的资源。我们可以用煤炭来产生电力,用煤炭来取暖、冶金,甚至可以用煤炭来生产水泥。但根据世界煤炭协会的说法,目前世界上煤炭总储量在1.1万亿吨左右,预计在150年后耗尽。所以,在看似庞大的储量背后,人类资源的消耗缺口也同样巨大。

作为人类不可或缺的工业燃料、化工原料、以及燃气原料,天然气资源与煤炭资源有着同样的命运。根据英国石油研究机构统计,由于天然气需求量每年都在不断增加,如今的天然气储量正在迅速枯竭。目前剩下的储量预计只能维持52.6年。

与全球宏观经济息息相关、有着"黑黄金"之称的石油,更是成为了当今世界上最紧俏的化石能源。根据世界能源统计评估显示,2017年的石油储量为1696.6亿桶。就算在全球使用量保持现在的情况不变的话,预计也将在50.2年后耗尽。

50年至100年是我们肉眼可见的未来,当化石能源消耗殆尽的时候,人类或许会止步不前,社会可能会在缓慢衰落的平台期里土崩瓦解。

同样令人头疼的,还有化石能源所带来的伴生问题。自工业革命以来,人类因为持续燃烧化石能源,向大气中排入了过多的二氧化碳。这些吸热性强的温室气体逐年积淤在大气层,将引发温室效应。据"政府间气候变化专门委员会"评估报告估计,全球的地面平均气温会在2100年上升1.4至5.8℃,届时,地球会发生巨大的变化,甚至有可能不适宜生物生存。

办法总比麻烦多,科学家总能抓住解决问题的关键

那么,人类真的会因为能源问题而面临生存危机吗?为了寻找答案,《未来图鉴》主访人陈铭来到了清华大学核能与新能源技术研究院教授毛宗强的实验室。在这里,毛宗强展示了科学家们对抗能源危机以及温室效应的新思路。

氢元素是宇宙中分布最广泛的元素,它构成了宇宙质量的75%。毛宗强教授认为,氢是人类未来可以应用的最好的能源。

氢元素的普遍性让氢能几乎取之不尽,大自然中,有水的地方就有氢,像风能、电能、太阳能等可再生能源都能在发电过程中通过电解水来产生氢。并且氢具有燃烧热值高的特点,是汽油的3倍,酒精的3.9倍,焦炭的4.5倍,燃烧效能超过了化石能源,是一种非常高效的能源。

此外,氢的安全性很高,氢气的燃点比汽油和柴油高,还比空气轻14倍,很容易就能在大气中自然扩散,不容易造成意外引燃。

然而这些不是科学家们青睐"氢能"的主要原因,氢能最大的优点在于其清洁性。本期节目中,毛宗强教授在实验室中为陈铭讲解了氢能的清洁特性。目前,科学家把氢能分为"绿氢"、"蓝氢"、和"灰氢"。其中"绿氢"是可再生能源制氢,比如从风力发电、水力发电、太阳能发电的附属产物中提取氢能;"蓝氢"则是在用工业副产物中提取氢,并对其加以碳捕集和碳封存,让氢能在再生的过程中达到清洁标准。这两种制氢方式目前是科学家们的主攻方向,目的是为了让氢能脱离"碳"的束缚。

当主访人陈铭问到毛宗强教授"未来,人类的能源结构会是怎样的?"时,毛宗强教授很有自信的答道:"未来氢能将会是人类能源升级后的主要能源。"毛宗强教授描绘到,如今技术的进步大大地降低了可再生能源的成本,而氢能这种高效能的清洁型二次能源也将会迎来更大的发挥空间。那时,天蓝了,水清了,碳排放少了,冰川不消融了,气温增长也缓慢了,人们的生活也更健康了。

《未来图鉴》是一部具有现实意义的科普纪录片。它在思考未来的同时,也在不断地引导人们反思现在。在全部5集当中,《未来图鉴》从病毒、工业革命、基因编辑、AI危机和能源问题几大方面剖析了现代人类所面对的现实问题,并以科学家的视角,将观众的迷思一一解答。透过《未来图鉴》,我们看到了一个充满希望的未来,以及一个可以纠正的现在。我们不必纠结于无法改变的过去,我们只需要在前进的路上做得更好。

 

责任编辑: WY-BD

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