环境和气候问题日渐突出，全球人口一直增长，怎么样才可以满足未来巨大的能源需求呢？德国学者克里斯蒂安·霍勒等人合著的《未来能源：我们能做些什么》，是一本关于能源的科普图书。书中梳理了太阳能、风能、水电、核能等可再次生产的能源的现状与应用前景，并结合简明趣味的图表，呈现了这些能源的利用条件和转化率。该书不仅为能源相关从业者、研究者提供了可再次生产的能源的应用方向和投资机会，也为读者了解并参与未来能源转型开拓了思考空间。不可不察的是，未来并不遥远，能源的任何变动和创新，都将直接影响着每个人的生活。我们是到了该改变的时候了。

  宇宙中发生的一切都需要能量。整个宇宙都是能量的游乐场。没有了能量，就没有运动，没有辐射，没有思想，什么都没有，能量是一切的开始。对人类而言尤其如此，因为我们是能量消耗者。轮船、飞机和汽车，机器运作、农业生产、家居生活、电子科技类产品的使用……一切都需要能量才能运行。

  早年间，猎人和采集者从环境中满足了他们的能源需求。但是，即使是最早的农业文明，也已经需要控制某些形式的能量为人所用，例如水能或风能，并且大力发挥生物质能的作用，用以制作人类和牲畜的食物，以及用于烹饪和取暖的木材。

  在大约２００年前的工业化过程中，随着机器的投入使用，人们开始大力推广和使用全新的能源：我们几乎动用了地球上的能源储存。煤、石油和天然气从地里被开采出来，这些原料的单位体积内的包含的能量特别高，还可以通过提炼厂的复杂工艺进一步浓缩。例如，这些原料可以使飞机从地面起飞，使汽车速度更快。同时，它们还可以转化为电能，这是我们所知道的最高形式的能量，因为它可以长距离分布，并且几乎可以用于任何事情。

  正是这种电流，让我们可以使用电脑、冰箱、空调、智能手机、平板电脑和电视机。相比之下，一万年前的猎人没有这些能源装备，只能步行。即便是在１９世纪，大多数人出门仍然靠步行，也没有定位系统。但是现在，随着越来越多的人享受着现代的、能源密集型的生活方式，能源消耗也在不断增加。

  《未来能源》采用了一个生动形象的比喻，用以帮助读者对“什么是能量”形成更具体的感知和理解：假设一个自行车手，每天连续骑行１０小时，可以产生１千瓦时的能量。你可以用这１千瓦时洗３分钟热水澡，或者驾驶电动汽车前行６公里……以此类推，所有的能源消耗活动都可以被量化换算。

  可以确知的是，如今，人类对能量的需求越来越大，已经达到了几乎无法被满足的地步。然而，地球上的能源消耗非常不均衡，并且与财富有着很大的关系。一般来说，富人会比穷人消耗更多的能源。例如，在印度，人均能源消耗量仅为德国的五分之一。难道印度人民不想和德国人民拥有一样的生活水平吗？但是这只有在能耗显著增加的情况下才有可能。

  此外，世界人口仍在持续增长，仅在１９７３年到２０２０年间，世界人口就翻了一番，因此，全球能源消耗总量可能会继续上升。

  过去，我们只知道插座里有电，这电到底是从哪儿来的，我们压根没关心过。然而，这样的时代已经快要过去了。

  我们的星球正在通过无数现象发出警报，人类的生存正在受到威胁。人类已经把这个星球变成了一个海陆空的垃圾场。现在，我们自食恶果。历时数百万年所形成的化石能源通过煤、石油和天然气给人类提供了温暖，并且让我们能够开展各种活动，但它们也改变了大气，使地球不断变暖。这正是大自然做出的反应，以一种非常自然的方式：冰川在萎缩、永久冻土在融化、海平面在上升、海洋在酸化、干旱时间越来越长、降雨越来越多、天气变得越来越极端、平均气温不断上升。另外，导致全球变暖的温室气体的浓度还在不断增加。

  此外，化石能源的储存是有限的，虽然它们还能持续使用数十年，煤甚至可以持续更长时间，但总有一天会用完。

  《未来能源》指出，人类的解决方案只能是：摆脱所有排碳的东西。不再燃烧煤、石油和天然气，而是使用可再生能源。但是，这并不简单。

  太阳能或许是最适合的替代者。太阳是地球的能源供应者，几乎所有可供使用的能源，例如风能和水能，都直接或间接地由太阳提供。从技术上讲，能够最终靠两种方式利用太阳的辐射。显而易见同时也是最古老的方法，是利用辐射给水加热，即所谓的太阳能热能，第二种方式是使用现代技术，进行太阳能光伏发电。

  太阳能在人类生活中的应用已经较为普遍，太阳能热水器、太阳能路灯随处可见，应用太阳能发电的光伏电站和光热电站也越来越多。在新能源小镇里有恢弘的光伏阵列，有自带充电的光伏车棚。干净整洁的阡陌旁，竖起了成串的新能源路灯。这都是太阳能给生活带来的改变。

  与此类似，风能设施也变得越发常见。在全球范围内，无论是在陆地上还是靠近海岸的海上，都能看到风力发电装置。

  但是，太阳能和风能都对自然气候的要求较高，显然无法完全成为煤、石油和天然气的“平替”。由于太阳能和风能无法持续稳定地提供能量，人们必须考虑如何平衡这些波动。随着可再生能源的不断发展，强大的存储装置和储能技术将变得越来越重要。相信在不远的未来，能量消耗问题会得到有效解决。

  与此类似，水能、波浪能、潮汐能、地热能的情况也差不多，只能在小范围内为本地的能源供应做出贡献。

  核能倒是对自然环境不那么挑剔。１９５４年，全球第一座用于大规模发电的民用核电站在苏联投入使用。从那时起，各种类型的核裂变反应堆相继被开发出来。目前，全球有大约４４０座核电站，其中美国最多，约１００座，远超其他国家，其次是法国，约５０座。总体而言，核能满足了全球１０％以上的电力需求。

  但是，核能又面临着成本高昂、大规模扩建核电站时间长、铀矿开采难、存在安全风险等问题的困扰。《未来核能》认为，所谓的“第四代”技术虽然很有希望，但因其技术复杂性以及被用于制造核武器的可能性，目前不太可能成为所有人都能获得的能源。鉴于能源转型的紧迫性，等到核裂变的新技术在技术和经济上都适合投放进市场的时候，可能就太晚了。另外，核聚变的未来也还是完全未知的。

  新能源的利用可以让环境得到净化，不会产生过多的有害气体污染环境，并且不用担心资源枯竭问题。然而，新能源的发展还存在起步晚、技术薄弱等问题。

  弄清这一切后，大家可能会感到沮丧。但《未来能源》认为，这没有必要。在该书看来，想要改变现实的窘境，有三个方面至关重要：降低能耗、扩建新能源基础设施、国际合作。

  在许多致力于２０５０年实现二氧化碳中和的研究中，都是以能源消耗减少５０％为前提。但具体如何实现这一点，其实并没有明确方案。经常被提及的方法是提高效率和发展技术，然而，仅有这些还远远不够。

  如果看一下德国过去３０年的最终能源消耗，就会发现尽管效率和新技术都已经有了巨大的提升，能源消耗却根本没有变化。虽然不能从过去推断未来，但考虑到一些行业每年能源消耗的增长率约９％，就会知道未来能源转型不是一件轻松的事情。

  不过，希望还是有的。我们大家可以通过热泵实现供暖电气化，再加上交通电气化，效率明显提高，这样一来，车辆行驶相同的里程、房屋获得相同的温度所需的能量就减少了。与此同时，改用可再次生产的能源、建设隔热良好的房屋也可以减少总能源消耗。但这还不够。人类还得调整自己的日常习惯，在各个方面减少能耗，比如：少坐飞机、私家车，更多地使用公共交通工具，减少使用能耗多的产品，改善饮食习惯等。

  扩建新能源基础设施，主要包括建设风力发电站、光伏设备、储能设施、电网和供暖系统。或许在未来的生活里，房屋后面的风力涡轮机以及屋顶和开放空间的光伏设备，将成为“标配”。此外，对储能的研究表明，人们目前所拥有和正在开发的技术非常多，如电转气、燃气电厂、蓄热器、电池、抽水蓄能，加上控制能耗以及大面积配电，能量储存问题在未来一定会得到解决。

  当然，更重要的还是加强国际合作。如果查看一下关于太阳辐射强度或风速分布的世界地图，就会发现不一样的地区适合发展不同的能源：南欧、非洲和澳大利亚适合太阳能发电，而沿海地区，特别是北欧和北美，很适合风力发电。生物质的使用，也非常大程度上取决于地理位置，还有各国的人口密度。

  如果将能源转型作为一个联合项目来推进，那么所有国家都将受益匪浅。这不仅仅是简单地将能源从一个地区运输到另一个地区，还涉及能源密集型产业的转移和安置，能够带动就业、改善民生。今天，人们已拥有了必要的技术，价格也在承受范围内，在全球许多地方，风力发电站和光伏电站的电力价格现在甚至比燃煤发电还便宜。电力已能以低损耗传输数千公里，对储能设施和氢燃料的深入研究也在大力开展。

  然而，在许多领域，国家之间还缺乏密切合作的政治条件。《未来能源》指出，不仅是政客，民众也应该为能源结构变革做出必要的贡献。我们一定要为节能尽自己的一份力，最重要的是，为后代承担起集体责任。“人类历史上发生过多次技术变革，但从未有过下一代消耗的能源比上一代少得多的情况出现。因此，我们面临着一个巨大的挑战。”