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点燃火种:突破能源发展临界点
价值中国推荐 2017-08-22 22:17 能源评论2017年第5期 解读此文 收藏此文

  文·胡森林

  从古人生火的经历开始,能源事业的发展,能源利用深度与广度的每一次拓展,都无一例外地伴随着能源利用方式的突破与变革。我们可以把这些突破与变革,形象地称之为“点燃火种”。

  “点火”工具在进化


  古人最早从雷电引起的森林大火中认识了火这种自然现象,它带来了光明和温暖,可以驱赶野兽,让食物味道更鲜美,于是古人开始保留火种,但因为各种原因,火种总有熄灭的时候。后来人类发现了摩擦生火现象,终于在反复实践中掌握了击石、钻木等人工取火方法。这是旧石器时代一项特别重大的成就,它结束了茹毛饮血时代,人类从此有了人工创造出来的能量,再也不用生活在寒冷和恐惧之中。火的使用带来了饮食和工具的变化,使人类的体力和智力都得以发展,改造自然界的力量得以增强,交流和思想也得以扩展。恩格斯在《反杜林论》中曾评价道:“就世界的解放作用而言,摩擦生火还是超过了蒸汽机。因为摩擦生火第一次使得人支配了一种自然力,从而最后与动物界分开。”

  钻木取火,从能源利用的角度看,是将机械能转化为热能,进而引燃薪柴的过程。从物理性上来说,薪柴是一种生物质能,薪柴燃烧是生物质能利用的最初、也是最普通的形式,人类的薪柴时代因为掌握了生火技术而得以开启。

  时过境迁,尽管人类现如今早已从使用薪柴这种初级能源,进化到了更高级、更多样的能源利用形态,但透过薪柴时代到煤炭时代、油气时代、电力时代的变迁的表面,我们可以发现,每当一种新的“点燃火种”的方式出现,就会突破能源发展的临界点,带来能源使用方式的巨大变革。或者可以说,新“点火”工具诞生的那一刻,才是造就能源使用进化的决定性瞬间。

  在薪柴时代,用击石和钻木的方式“点燃火种”,石头、燧木是“点火”的工具和触发器;化石能源登上历史舞台后,人类进入了蒸汽时代,利用煤炭和石油驱动机器和交通工具,蒸汽机、内燃机成为“点火”工具;随后进入电力时代,人类学会了生产和输送电能,用电驱动各种设备和电器,从火电到水电、核电,再到风电、光伏发电,各种发电机组成为“点火”工具。每一种“点火”方式的出现,都推动能源产业进入了一个新时代。

  现在,钻木取火的场景已经远离,但它依然具有特别的象征意义。我们所熟悉的画面,如孩子用凹凸镜聚集太阳光点燃纸片,男人用打火机点燃香烟,主妇旋转按钮点燃煤气灶,司机点燃火花塞发动汽车,工人按下开关启动风机,甚至一声“点火”命令之后火箭与飞船訇然上天……在这林林总总的情形中,尽管能源品类和“点火”工具已经发生了翻天覆地的变化,我们依然能够从中截取出“点燃火种”这一关键场景,虽然其外在形态迥然各异,但内在原理并无二致。

  关键一招孕育在偶然中

  经过成千上万年的发展与积累,人类对能源的认识已经今非昔比,今天,能源已经是围绕在我们身边须臾不可缺少的事物,在能源产业这个大家族中,有众多的称谓和名词,其中的一部分是我们耳熟能详的,也有不少概念人们知之不多。从能量形态上说,有动能、势能、机械能、光能、热能、电能、化学能、核能、生物质能等,它们是能量存在的本质属性。这些能量储存在不同的物质载体中,如薪柴、煤炭、石油、天然气、铀、风光水、潮汐波浪、盐差温差等等。各种能量要为我们所利用,需要生产、转化和储运能源的各种基础设施,如煤炭开采设备、油气生产装置和管道、水电站、火电机组、核反应堆、太阳能电池板、光纤光缆、电池等等。在这些基础设施当中,将能量储存体中的潜在能量释放出来的,是不同的激活介质,它们包括石头、燧木、蒸汽机、内燃机、火花塞、电路板等等。这些激活介质,是将潜在能量转化为现实能源的关键因素,正是它们点燃了“火种”。

  科学发展的脚步不停,人类了解与认识到的能量形式、能源品种也还在不断增加,目前,不仅能量形式之间可以互相转化,不同能源品种之间也可以转化,如当前广受关注的煤制油、煤制气。就目前所知道的用能方式而言,有一些我们已经能够熟练地驾驭,也有很多还无法有效率地加以利用。也就是说,还有新的“火种”有待点燃。我们可以乐观地期待,一旦点燃新的“火种”,再一次突破能源发展的临界点,将催生出新的能源格局和版图。

  这种新的“火种”将来自哪里,新的“点火”方式将以何种面目出现,还无从得知。不过可以肯定,它将是能源供给端和用能需求端共同作用的结果。目前看来,“点燃火种”的关键一招或临门一脚,有两种呈现形式。其一,依靠全新的技术,让之前人类不知道、不了解或者不能开发利用的能源存储体为我们所用;其二,在一个日趋复杂化的社会中,技术的突飞猛进推动着社会朝着熵增的方向快速发展,如果能够克服现有技术的负面作用,从负熵中挖掘能源发展的潜力,即便在能源形态稳定不变的情况下,用能体系和用能方式的革新,也有望开创能源发展的新版图。

  不过,这两种形式都带有“可遇而不可求”的属性。能源发展并非是纯线性的,并不完全取决于技术,虽然技术至关重要。歌德曾将历史比做“上帝的神秘作坊”,在历史进程中,偶然与必然总是互相交织的,能源的演进也是如此,燧木和石头存在了亿万年,直到有一天人类掌握了钻木和击石的方法,火才最终为人类所驾驭。格拉姆曾费劲心机想找出让发动机转动的方法,却直到一次“搭错线”才豁然开朗。偶然的发现,不经意的契机,甚至天才的灵光一闪,都有可能是砸在牛顿头上的那只苹果。这个过程是漫长的,然而我们无需为眼前的不确定而灰心,毕竟,如鲁迅先生所说:“石在,火种是不会绝的。”

    (作者系中国人民大学国际能源战略研究中心研究员)
责任编辑:Karen
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