1. Koevolucija energije i civilizacije: Odjeci prošlosti, Poziva na budućnost
1.1 Energija: Temelj civilizacije
Energija je temeljni kapacitet za obavljanje poslova. Ovlače ne samo osnovne ljudske potrebe - poput grijanja i kuhanja - već i vožnje tehnološkim napretkom, Ekonomski razvoj, i društvena složenost. Od vatrenog stvaranja ugljena, Od brodova pogoršanih vjetrovima do nuklearnih žila, Tip, gustina, i efikasnost izvora energije imaju direktno oblikovan ljudskim kapacitetima za transformaciju prirode, Poboljšajte produktivnost, i izgraditi složena društva. Bez kontinuirane opskrbe energijom i poboljšane efikasnosti, Ne bi bilo urbanizacije, Podjela rada, ili globalizacija. Razumijevanje energetske povijesti ključno je razumijevanja samog ljudske civilizacije.
1.2 Povijesne faze upotrebe energije i socijalne transformacije
Promjene upotrebe energije definiraju velike faze ljudske istorije. Zgrada na istoričaru E.A. Wrigleyev okvir i proširi ga u modernu eru, Energetske povijesti možemo podijeliti u tri glavna faza:
Era organska energija (Prapovijen do sredine 18. veka)
Ovaj dugi period oslanjao se na biomasu (drvo, slama), Životinjska snaga, i prirodne snage (vjetar, voda). Gustina energije bila je izuzetno niska (obično <0.5 W / m²), ograničavajući produktivnost, Rast stanovništva, i društvena složenost. Društva bile agrarne, mali, i ranjivi na granice okoliša. Slona i ekološkog naprezanja često slijede prekomjernu upotrebu drvenog goriva.
Fosilna energija era (1760S - 2020S)
Obilježen izumom pare motora, Ova era je vidjela masovnu eksploataciju uglja, ulja, i prirodni gas. Sa visokom gustoćom energije (20-50 w / m² ili više), Fosilna goriva potisnula je industrijsku revoluciju, Globalna urbanizacija, i brzo ekonomsko širenje. Međutim, To je takođe dovelo do preglede, zagađenje, i klimatske promjene.
Održiva energija era (2020s naprijed)
Društvo prelazi na čišćenje, nisko-ugljik, Obnovljivi energetski sustavi kao odgovor na iscrpljivanje resursa i klimu krize. Solarni, vjetar, nuklearan (posebno napredni reaktori), vodonik, a biomasa su ključni izvori. Cilj je blizu nula ili negativnog ciklusa ugljika, predstavljajući ne samo tehnički pomak, već temeljnu promjenu u modelu ljudskog razvoja - od ekstraktivnog do simbiotike. Ova tranzicija će redefinirati globalne industrije, Energetska geopolitika, i upravljanje.
1.3 Vozačke snage iza tranzicije energije
Povijesno, Svaka promjena u energetskim paradigmima rezultat je dugoročne, Višestruki utjecaji, a ne iznenadna transformacija. Glavne pokretačke snage uključuju:
Tehnološki proboj
Inovacija je najpopularniji motor energetskih prijelaza. Od poboljšanih parni motora i motora sa unutrašnjim sagorevanjem do fotonaponskih ćelija visoko efikasnosti, Vetarske turbine velike razmjere, i potencijalno nuklearna fuzija u budućnosti, Tehnološka napretka nisu samo povećala efikasnost vađenja i konverzije energije, već su otvorile i potpuno nove avenije za upotrebu energije. Resursi koji su nekad bili nepraktični ili neefikasni postali su ekonomski održivi.
Oskudica i ograničenja resursa
Ograničenja ili prijetnje iscrpljenosti tradicionalnih izvora energije pokrenule su čovječanstvo da traže alternative. Na primjer, U 18. veku, Brzo rastuća potražnja za drvetom u Britaniji premašila je održivu opskrbu šumama, Pokretanje "Drvene krize,"Koji je direktno stimulirao veliku rudarstvo i upotrebu uglja. Danas, Zabrinutost zbog "vršnog ulja" i konačne prirode fosilnih goriva značajni su globalni motivatori za pomak prema obnovljivoj energiji.
Ograničenja okoliša i pritisci klimatskih promjena
Kako se upotreba energije proširila, Njegov utjecaj na okoliš postao je sve vidljiviji. Teška zagađenje zraka u industrijskim gradovima - kao što su zloglasni London Smog, dovelo do poboljšanja u energetskoj strukturi i tehnologijama izgaranja u krajem 19. i početkom 20. veka. U 21. veku, Globalne klimatske promjene uzrokovane emisijama stakleničkih plinova iz fosilnog sagorijevanja goriva postala je najpouzdaniji izazov čovječanstva, Poticanje zemalja za postavljanje ciljeva za smanjenje ugljika i ubrzati prijelaze zelene energije.
Ekonomska efikasnost i konkurentnost troškova
Kako tehnologije zrele i ekonomiju razmjera stupaju na snagu, Trošak obnovljive energije i dalje opada, što je sve više konkurentnije na globalnom energetskom tržištu. Na primjer, Posljednjih godina, Nivelizirani trošak električne energije (LCOHE) Za solarnu i vjetroelektranu je pala ispod novoizgrađene elektrane fosilnih goriva u mnogim regijama, pružajući snažan tržišni zamah za tranziciju energije.
Geopolitika i energetska sigurnost
Prekomjernost na određene izvore energije mogu predstavljati značajne nacionalne sigurnosne rizike. Globalne naftne krize pokazale su da su zemlje ovisne o uvezenim fosilnim gorivima ranjive na geopolitičku previranje. Razvoj različitih i lokaliziranih obnovljivih izvora energije povećavaju energetsku neovisnost i jača nacionalnu sigurnost.
2. Istorija upotrebe ljudske energije: Od treperenja vatre do titana nuklearne energije
2.1 Starost organske energije: Pokloni i ograničenja prirode (1,000,000 BCE - 1500 CE)
Ovo dugo razdoblje obilježilo je izravnoj interakciji čovječanstva sa prirodnim silama. Pripitomljavanje vatre bila je najznačajnija revolucija rane energije. Dokazi iz Zhoukoudiana u blizini Pekinga ukazuje na to da su rani homo sapiens naučili da kontroliraju vatru 500,000 godina prije. Vatra je osiguravala toplinu za toplinu i kuhanje (uvelike poboljšavajući apsorpciju hranjivih sastojaka), korišten je za pravljenje alata (keramika, gašenje metala), obezbeđena rasvjeta, odbijaju divlje životinje, i pomogao u promjeni okoliša (Farming za usakanje i sagorijevanje). Međutim, rana upotreba požara bila je neefikasna, Sa značajnim gubitkom topline, i prikupljanje goriva (uglavnom drva za ogrjev) bio je intenzivan.
Uz porast poljoprivrednih civilizacija, Biomasa je postala dominantan izvor primarnog energije, računovodstvo za preko 90% potrošnje energije. Poljoprivredna proizvodnja se snažno oslanjala na ljudski i životinjski rad. Iako je ova povećana ovisnost o produktivnosti zemljišta, Također je istaknuo granice održive upotrebe zemljišta i sporog obnovljivosti drva, ograničavanjem razmjera društvenog razvoja. Nekoliko drevnih civilizacija, poput pokojnog rimskog carstva, pretrpio od nestašice za gorivo i degradaciju okoliša zbog prekomjernog krčenja šume, odražavajući inherentne ograničenja ere organskog energije.
Paralelno, Ljudi postepeno su iskoristili prirodne sile. Već 200 Bce, vjetrenjače vertikalne osi korištene su u Persiji za mljevenje i navodnjavanje, demonstrirajući ranu ljudsku domišljatost u korištenju energije vjetra. U dinastiju Han, Kina je široko usvojila čekiće za napajanje na vodu (Shuidui), postizanje hidrauličke efikasnosti otprilike 30%. Iako su ove upotrebe prirodne moći često bile specifične za regiju i mali, Položili su temelje za industrijsku eri Primjene prirodnih sila.
2.2 Uvod u doba fosilnog goriva: Ugljen i industrijska revolucija (1760-1900)
Prva istina “energetska revolucija” počeo sa velikim upotrebom uglja. Sredinom 18. veka, Britanija je imala koristi od obilnih rezervi uglja i suočila se sa "drvenom krizom". Proboj u tehnologiji parne motora, Posebno poboljšanja James Watt u novoposluživani motor 1760-ih, Povećana toplotna efikasnost od oko 1% prevrnuti 5%, Dramatično smanjenje potrošnje uglja. To je omogućeno parni motori komercijalno primijenjeni u rudarstvu, tekstil, metalurgija, i druge industrije.
Parni motori sa ugljem pod uvjetom da su neviđene centralizovane i velike snage, Preobražavajući načine proizvodnje. Tvornice zamijenjene raspršene radionice, i proizvodnja mašina zamijenila je ručni rad, na taj način izazivajući prvu industrijsku revoluciju. Izlaz uglja u Britaniji je porastao od oko 3 milion tona u 1700 to 225 milion tona od 1900, Postati okosnica "radionice svijeta".
Visoka gustina i prevoz uglja uglja (u poređenju sa drvetom) proširio geografski opseg proizvodnih aktivnosti i omogućio nove transportne tehnologije poput željeznica i pare. Ovo je pomoglo demontiranje geografskih ograničenja, potaknuta globalna trgovina, i ubrzana urbanizacija. Jake pozitivne povratne petlje pojavilo se između unosa energije i ekonomske proizvodnje: Ugljen je pružio jeftinu moć → pojačana industrijska produktivnost → ekonomski rast → više ulaganja u energiju r&D i infrastruktura → Daljnja poboljšanja u energetskoj efikasnosti i pristupačnosti. Na primjer, Izlaz BDP-a po toni uglja porastao je od 1,2 £ u 1800 do 4,7 £ po 1900 (Istorijske vrijednosti valute), pokazujući kako se energetska efikasnost i ekonomski prosperitet pojačali.
2.3 Ulja, Električna energija, i nuklearna snaga: Motori moderne civilizacije (1900-2000)
Vek nafte
20. stoljeće često se naziva "ulje vijeka" i "Starost elektrifikacije". Ulja, Sa svojom visokom energetskom gustoćom i jednostavnim transportom i profinjenjem, porastao je za istaknutost. Sazrevanje interne tehnologije motora sa izgaranjem, posebno njegova primjena u automobilima i zrakoplovima, bio je primarni pokretač uljanog nosača. Proizvodnja montažne linije Henry Forda izvršila je automobile pristupačne za obična domaćinstva, i globalna potrošnja ulja poravnala je od oko 190 milion barela u 1910 to 17 milijardu barela u 1970. Ovaj transformirani urbani dizajn, Obrasci mobilnosti, pa čak i geopolitička dinamika. Ulje ne služi samo kao gorivo - njegove nizvodne proizvode, poput plastike, gnojiva, i sintetička vlakna, postali osnovni u modernu industriju i svakodnevni život.
Elektrifikacija revolucija
Istovremeno, Izjava se revolucija elektrifikacije. Kao čist, fleksibilan, lako se prenosi, i kontrolizirani obrazac za sekundarne energije, električna energija značajno poboljšana efikasnost i praktičnost upotrebe energije. U 1882, Thomas Edison izgradio je prvu svjetsku uličnu elektranu-Pearl Street Street Station u New Yorku - markiranjem rađanja moderne snage snage. Novi industrijski sektori napajani električnom energijom (E.g., Električni uređaji, Telekomunikacije), Revolucionirani život domaćinstva (E.g., Električna rasvjeta, Kućni aparati), i dramatično povećana produktivnost. Globalna generacija električne energije porasla je od oko 5 milijarda kWh u 1900 do otprilike 15 trillion kwh by 2000. Struja je postala najvažniji energetski nosač modernog društva, s generacijom u početku zasnovanim na uglju, ali postepeno uključuje hidroelektrane, ulja, i prirodni gas.
Tehnologija atomske energije
Do sredine 20. veka, Čovječanstvo je naučilo iskoristiti atomsku energiju. U 1954, Obninsk nuklearna elektrana u Sovjetskom Savezu postala je prva koja se povezuje s rešetkom, Označavanje ulaska nuklearne energije kao novi energetski oblik sa izuzetno visokom gustoćom. Nuklearna generacija ne proizvodi stakleničke plinove, Zahtijeva minimalno gorivo, i pruža stabilni izlaz. Uprkos krizama poput Černobila i Fukušime koja su izazvala javnu skepticizam i razvoju, Nuklearna energija ostala je glavni izvor bazi električne energije niskog ugljika, računovodstvo 10.4% globalne proizvodnje električne energije po 2020, i služi kao ključni izvor napajanja u zemljama poput Francuske.
Ovo vek energetske evolucije, sa neviđenom skalom i tempom, ima rast stanovništva, Ekonomski prosperitet, i tehnološki napredak. Još, Takođe je zasijao sjeme za buduće izazove.
3. Duboko ukorijenjene dileme prozore i lekcije za tranziciju za tranziciju
3.1 Strukturni izazovi: Resursi, Okruženje, i geopolitika
Izuzetan uspjeh fosilnih goriva također je doveo do neizbježnih strukturnih kontradikcija i dileme u dubokom sjedenju:
Ograničenja resursa i rizici snabdevanja
Fosilna goriva su ostaci organske materije formirane kroz geološke procese prije stotina miliona godina i ne obnovljivi su resursi. Iako se novo dokazane rezerve neprestano dodaju, Ukupne rezerve su u konačnici konačne. Prema statistikama iz BP-a i drugih organizacija, po trenutnoj stopi potrošnje, Dokazane rezerve ulja, prirodni plin, i očekuje se da se ugljen traju 53, 54, i 132 godina, respektivno. Neravnomjerna distribucija ovih resursa znači i da je opskrba energijom visoko koncentrirana u nekoliko regija, što dovodi do potencijalnih rizika od poremećaja i nestabilnosti cijena.
Klimatska kriza i ekološka oštećenja
Sagorijevanje fosilnih goriva primarni je uzrok oštrog povećanja koncentracija atmosferske gasove staklene bašte, uglavnom ugljični dioksid. Uzastopni izvještaji o procjeni IPCC-a istakli su da su kumulativne emisije od industrijske revolucije dovele do globalnog zagrijavanja, Pokretanje ekstremnih vremenskih prilika, Glacijalno topljenje, porast razine mora, i gubitak biološke raznolikosti, Između ostalih ozbiljnih ekoloških kriza. Između 2010 i 2019, Emisija CO₂ iz fosilnih goriva iz ukupno 340 milijardu tona, računovodstvo 31% ukupne emisije od industrijske revolucije. To ne predstavlja samo stabilnost ekosustava, već predstavlja i dugoročne rizike za ljudski opstanak i razvoj.
Geopolitički rizici i sukob okidači
Visoka geografska koncentracija globalnih resursa nafte i gasa učinila je opskrbu energijom ključni faktor međunarodnih političkih borba i geopolitičkih sukoba. Istorijske energetske krize - poput onih u 1973 i 1979. - bili su usko povezani sa geopolitičkim događajima. Petrodollan sistem, organizacije poput OPEC-a, a kontrola glavnih ruta za transport energije svi su doprinijeli složenom geopolitičkom krajoliku, Izrada sigurnosti opskrbe energijom kritična strateška briga za nacije.
Zagađenje okoliša i opasnosti po zdravlje: Pored stakleničkih plinova, Sagorijevanje fosilnih goriva proizvodi velike količine zagađivača zraka, poput čestica, sumporni dioksid, i dušikov oksidi, koji predstavljaju ozbiljne prijetnje ljudskom zdravlju, uključujući respiratorne i kardiovaskularne bolesti. Resursi tla i vode mogu se zagađivati i za vrijeme rudarskog i transportnog procesa.
3.2 Prozor tranzicije i hitnost pod klimatskom krizom
Naučno razumijevanje klimatskih promjena i dalje se produbljuje, i pojavio se široki konsenzus. Međuvladin panel o klimatskim promjenama (IPCC), posebno u svom posebnom izveštaju o globalnom zagrijavanju od 1,5 ° C, izdao je Stark upozorenja: Da biste ograničili porast globalne prosječne temperature na unutar 1,5 ° C iznad preindustrijskih nivoa i izbjegavajte najotkrivene posljedice klimatskih promjena, Globalna emisija stakleničkih plinova mora se smanjiti za oko 45% iz 2010 nivoi po 2030, i neto nula emisije (Neutralnost ugljika) mora se postići okolo 2050.
To znači da se dominacija fosilnih goriva mora brzo ukinuti u naredna dva do tri decenije, činiti način za nula- ili izvori energije sa niskim ugljikom. Vremenska linija je izuzetno uska, zahtijevajući neviđeni tempo i razmjera transformacije energetske sustava. Postizanje neutralnosti ugljika nije lak zadatak - zahtijeva zajedničke napore vlada, preduzeća, Istraživačke institucije, i javnost širom svijeta, zajedno sa koordiniranim inovacijama u politici, tehnologija, i tržišni mehanizmi. Sažetost ovoga “Tranzicijski prozor” predstavlja i definirajuću karakteristiku i najvažniji izazov današnje energetske tranzicije.
3.3 Povijesne lekcije za buduće prijelaze
Osvrtanjem na istoriju upotrebe ljudske energije, Možemo izvući nekoliko vrijednih lekcija:
Tehnološka inovacija kao osnovni vozač: Proboj u parućim motorima, Motori sa unutrašnjim sagorijevanjem, a električni generatori bili su ključni za prošli energetski revolucije. Budući energetski prijelaz takođe uveliko zavisi od kontinuirano razvoja i komercijalizacije tehnologija kao što su obnovljiva energija, nuklearna energija, vodonik, i skladištenje energije.
Razvoj infrastrukture je presudan: Iz kanala i željezničkih mreža za transport uglja, na električne rešetke za prijenos snage, i budućim pametnim mrežama i vodoničnim cjevovodima, Izgradnja i nadogradnja infrastrukture je osnovna za omogućavanje velikog usvajanja novih izvora energije.
Smjernice za politiku je neophodna: Podrška državne politike, poput subvencija, Porezni poticaji, Cijene ugljika, i regulatorni standardi, je vitalno u ranim fazama tranzicije energije. Ovi alati pomažu ulaganja, Smanjite rizik od novih tehnologija, i njeguju tržišta u nastajanju.
Tranzicija energije je sistemski projekat: To uključuje ne samo promjene u proizvodnji energije, već i u prijenosu, distribucija, potrošnja, pa čak i šire ekonomske strukture. Ovo zahtijeva međusektorsko i međudržavne koordinacije.
Društveni prihvaćanje oblikuje tempo: Povijesno, širenje novih energetskih oblika često je praćen društvenom prilagodbom i realizacijom. Samo energetska tranzicija mora dati prioritet pravičnost kako bi se izbjeglo pogoršanje socijalnih nejednakosti i osigurati široku javnu podršku.
Sljedeći će vam članak reći o "Globalnom tranzicijskom putu i preoblikovanju sistema", Pratite ZMS kabl da vam donese više sadržaja.
