化石燃料大概还能再用两三百年。都用完了之后,人类该怎么办?
那么这些化石燃料还能支撑人类多久呢?这个问题目前没有准确的答案,但是根据已知的情况,研究人员普遍认为地球上的化石燃料大概还能维持两三百年,这就让人担心了。在不太遥远的未来,当地球上所有的煤、石油、天然气都用光了,人类该怎么办?下面来讨论一下。
科学家告诉我们,煤、石油和天然气是由远古生物形成的,这些生物成长所需的能量来自太阳。换句话说,我们现在使用的化石燃料中所蕴含的能量,其实就是这些远古生物所储存的太阳能。
核聚变反应一直在太阳的核心进行。我们可以简单的理解为,在高温高压的环境下,氢核不断聚合成氦核,在这个过程中,因为质量的损失而释放出巨大的能量。
科学家认为,如果人类学会了太阳的这项技能,将来就不会为能源发愁了。为什么这么说?这是因为氢是宇宙中最丰富的元素,在地球上随处可见。一个简单的例子是,每个水分子包含两个氢原子。
重要的是核聚变释放的能量是煤、石油、天然气等化石燃料无法相比的。据计算,如果1千克氢气进行核聚变,将释放630万亿(6.3 x 10 14)焦耳的能量,大约相当于燃烧2万吨标准煤产生的能量。
正因为如此,全世界许多科学家都致力于可控核聚变的研究。然而,由于受控核聚变需要长时间保持极高的温度和压力,人类还需要很长时间才能完美实现受控核聚变。
因此,在实现“可控核聚变”之前,人类应该考虑其他方法。数据显示,每一秒,地球接收到的太阳辐射量为1.73x1017W,大致相当于燃烧500万吨标准煤产生的能量。所以人类最重要的途径就是直接利用太阳辐射到地球的能量。
其实人类早就在尝试这样做了。目前,我们利用太阳能发电主要有两种方式。第一种方式是我们先将太阳能转化为热能,然后通过各种方式将热能转化为电能,如半导体(或金属材料)热电发电、碱金属热电转换、磁流体发电等。当然,我们也可以用“烧水”的方式来发电。
1887年,物理学家海因里希·鲁道夫·赫兹发现了一个奇怪的现象,即在一定情况下,当光线照射到金属上时,金属内部的电子会逃逸,从而形成电流,这就是后来所说的“光电效应”。
目前人类采用的另一种方式是利用“光电效应”原理。当人们把不平整的半导体或半导体-金属组合体放在阳光下时,不同部分之间会产生电位差,从而形成电压。
目前人类在这一领域还面临着成本高、能量转换率低、缺乏合适的储存电能的配套技术、太阳能电池板寿命短等诸多问题,但这些问题与受控核聚变面临的问题完全不在一个层次上。相信随着人类科技的进步,在不久的将来会一一解决。
令人欣慰的是,在过去的日子里,人类在太阳能发电领域不断取得进步。2004年,人类利用太阳能产生的电力仅占全球发电量的0.01%左右,而今天,这一比例已经超过了3%。科学家乐观估计,到2040年,这个比例可以达到20%,到2050年。如果是这样的话,那么即使地球上的化石燃料可以维持两三百年左右,未来的人类也会有替代能源。
总之,我们不必担心当地球上的煤、石油、天然气等化石燃料全部用完时,人类会怎么办。理论上,只要太阳不熄灭,人类就可以一直使用这种取之不尽的能源。但是,一个不容忽视的问题是,科学界普遍认为,人类使用化石燃料时,会向地球大气中释放大量温室气体,这是目前全球变暖的主要原因,所以我们应该尽量少用化石燃料。