一张图看懂人类能源演进史

华尔街见闻

作者： 应依汝

人类能源利用经历了“火与柴草”、张图“煤炭与蒸汽机”、看懂“石油与内燃机”三大转变。人类如今，演进第四个阶段——“新能源与可持续发展”也正在发生与演变。张图

纵观历史，看懂人类能源利用经历了“火与柴草”、人类“煤炭与蒸汽机”、演进“石油与内燃机”三大转变。张图

在能源利用不断转变的看懂过程中，全球经济架构也在不断变化，人类从以农业为主转向了以工业为主。演进

不过能源转型也让人们意识到了，张图要避免气候变化的看懂灾难性影响就必须减少温室气体的排放。

如今，人类第四个阶段——“新能源与可持续发展”也正在发生与演变。

图中数据来自《Our World in Data》和Vaclav Smil

薪柴时期

在工业革命之前，人们利用木头和晒干的粪肥来取暖和做饭，依靠人力来磨谷物，使用由马或其他动物驱动的马车进行交通运输。

16世纪，随着经济增长，家庭和工业消费的增加推动了对木柴和木炭的需求。然而当时，英国工业发展却遇到了森林资源短缺的瓶颈。

1500-1630年期间，英国的木材价格猛涨7倍，木柴与木炭也因短缺而价格暴涨。

因此，像英国这样的工业化经济体需要一种新的、更便宜的能源。能源转向煤炭，标志着第一次重大能源转型的开始。

煤炭时期

1860年，瓦特发明了改良的蒸汽机，从而大幅提升了人类的生产力水平。

1550年左右，煤炭在英国能源消费结构中的比重开始超过5%；1619年左右，煤炭在英国能源消费结构中的比重超过居主导地位的柴薪，完成了向煤炭系统的转型。转型完成后，随着经济发展及工业革命的推进，煤炭在英国能源消费结构中的比重还在增加，1938年时达到历史峰值（97.7%）。

随着煤炭使用量和产量的增加，生产成本由于规模经济而下降。煤炭也以其高热值、分布广的优点成为全球第一大能源，随之带动了钢铁、铁路、军事等工业的迅速发展，大大促进了世界工业化进程，煤炭时代所推动的世界经济发展超过了以往数千年的时间。

石油和天然气的崛起

1859年，Edwin L． Drake在美国宾夕法尼亚州建造了第一口商业油井，但直到将近一个世纪后，石油才成为主要的能源来源。

19世纪末，人们发明了以汽油和柴油为燃料的内燃机，福特成功制造出世界第一辆量产汽车。这一时期，石油以其更高热值、更易运输等特点，于20世纪60年代取代了煤炭第一能源的地位，成为第三大主体能源。

此后，石油作为一种新兴燃料不仅直接带动了汽车、航空、航海、军工业、重型机械、化工等工业的发展，甚至影响着全球的金融业，人类社会也被飞速推进到现代文明时代。

然而，与此同时，化石燃料大量燃烧也引发了气候变暖、两极冰川融化、极端天气突增等一系列全球性危机。

向可再生能源的过渡

可再生能源是正在进行的能源转型的核心。随着各国加大减碳排放力度，太阳能和风能发电能力正在全球范围内扩大。

以下是过去20年可再生能源在全球能源结构中所占份额的变化情况：

在2000年到2010年的十年间，可再生能源的份额只增长了1.1%。但是2010年到2020年之间，增长速度开始加快，可再生能源的份额保持在3.5%。

此外，当前的能源转型在规模和速度上都是前所未有的，全球气候目标要求到2050年实现净零排放。这本质上意味着化石燃料将在30年内完全消失，可再生能源将不可避免地迅速增加。

继2020年创纪录的一年之后，可再生能源产能增加有望在2021年创下年度纪录。此外，全球能源转型投资在2021年达到创纪录的7550亿美元。

然而，历史表明，仅仅增加能源资源不足以促进能源转型。煤炭的发展需要矿山、运河和铁路；石油的发展伴随油井、管道和炼油厂；电力的发展需要电机和电网。

事实上，能源革命的内在逻辑，就是人类文明发展的需求驱动——原始社会能源主要满足生存需求；封建社会人类生活品质提高，初级工业生产使得对能源的需求量大幅提升；工业革命以来社会文明加快发展，人类对交通、信息和文化娱乐的需求大幅提升；现代工业对能源的需求量达到了前所未有的高度。

无论人类是否愿意，这场正在发生的能源更替都是大势所趋，别无选择。这场革命不仅技术挑战很大，社会和经济成本也都是巨大的。

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