单位面积能耗决定未来能源选择

　　几个世纪之前，发展中国家依靠风车、水磨和植物等“可再生能源”获取能量。今天，那些曾经的发展中国家已经变成了“发达”国家，煤炭、石油、天然气成为这些国家的首选能源。但这个化石能源唾手可得的时代不会持续太久，如果当前的商业模式不会发生改变，石油和天然气的产能高峰将在未来50年内到达顶点，煤炭的峰值也将于本世纪末到来。科学家也建议，为了环境，人类应减少对化石能源的使用。

　　那么，当人类不可避免地需要停止使用化石能源时，世界将从何处获取能量？回到曾经的“可再生能源时代”可行吗？那些我们曾经使用过的风车、水磨和能源作物能否满足当今日益增长的能源需求、维持人类现有的生活方式？

　　关于这个话题的讨论早已有之。有人说，地球每天从太阳吸收的能量足以满足全球一年的能源需求，太阳能是未来能源的不二选择。也有人力捧风能，认为这一能源从理论上说足以满足整个世界的电力之需。当然，对新能源持反对态度的同样大有人在，在这些人眼中，可再生能源“毫无希望、缺乏持续性并且价格昂贵”。

　　如果要对未来世界的能源做出有利选择，人类必须冷静下来，仔细地研究一些数字。我们的生活方式带来多大的能耗？我们拥有多大的土地？我们能生产出多少能源，成本是多少？

　　当今的世界，全球人均每天消耗的电力为56度，这是什么概念？相当于全天打开56盏功率为40瓦特的电灯泡所耗的电力。而全球人口的平均密度约为每平方公里50人。如果想知道可再生能源是否能满足一个国家的电力需求，必须知道该国单位面积内的能耗。

　　目前全球单位面积能耗的平均值为0.1瓦特/平方米。从国家范畴来看，单位面积能耗最高的国家是巴林，人口密度很高的巴林每平方米的能耗超过10瓦特。最低的数据来自非洲的博茨瓦纳和苏丹，每平方米的能耗不足0.01瓦特。处于中间水平的国家有很多，包括沙特、南非和墨西哥，这些国家的单位面积能耗基本与全球平均水平相当。中国在1990年的时候曾经接近这一平均水平，但目前已经偏离基准线很远。美国的单位面积能耗则是全球平均水平的3倍。至于日本及欧洲的发达国家如德国、英国，虽然能效较高，但因人口密度大、工业发达，这些国家的单位面积能耗同样超过全球平均水平。

　　为什么需要了解单位面积的能耗？原因很简单：几乎所有的可再生能源都产自陆地，如果能够量化可再生能源在同样单位面积内的产能潜力，便可以知道能源需求能否得到满足。

　　比如在沙漠地区修建的太阳能电站，每平方米的平均发电功率为15至20瓦特，而在著名的德国巴伐利亚州太阳电厂，这一数据为5瓦特。再比如苏格兰，这里的一座水电厂每平方米的平均发电功率为11瓦特。对于建在合适位置的风电厂，每平方米的发电功率大概在2.5瓦特左右。欧洲最优质的能源作物每平方米内的发电功率则大致为0.5瓦特。

　　那么，在不考虑环境、经济和社会条件限制的情况下，人类能否依靠可再生能源“舒适”地生活下去？这是一个很简单的计算过程。如果一个国家的单位面积能耗同全球平均水平一致，即每平方米0.1瓦特，对比前面的数据：0.5瓦特、2.5瓦特、5或者20瓦特，全部大幅超过0.1瓦特。这意味着，只要这个国家的国土面积之中有20%种植着能源作物，或者4%的土地上拥有风电厂，要么就按照德国巴伐利亚的模式在2%的国土面积上修建太阳能电厂，全国的能源需求足以由可再生能源代劳。

　　当然，这只是一个理论上的理想状态。世界各国单位面积能耗各有不同，并且不断变化，即便是那些目前和全球平均水平相差无几的国家，其能耗也在逐年增加。但这无疑能给人类带来一个颇具启示意义的全新视角。

　　对于每平方米的能耗超过全球平均水平的国家，新能源势必要得到足够重视。尤其是那些单位面积能耗超过1瓦特的发达国家，比如英国、德国、荷兰、比利时和韩国，这些国家必须让新能源深入乡村等边远地区，以提高整个国家单位面积的产能。如果无法实现新能源的大范围普及，那就不得不大幅削减能耗、使用核能或者从周边人口密度较小的国家进口“多余”的可再生能源。实际上，核电站的单位面积发电功率远高于其他形式的新能源，每平方米可达1000瓦特，同时核电站及铀矿的占地面积也相对较小，如果安全能得到保障，核能大有用武之地。

　　气候变暖的威胁已经让不少国家开始描绘“后化石能源时代”的能源蓝图了，随着时间的推移，会有越来越多的国家加入。无论最终制定了何种能源规划，都应充分考虑国民对生活水平的期待及其将带来的能耗。当今的欧洲，人均每天的用电量高达120度，相当于全球平均水平的两倍还多，但是随着欧洲人对节能型生活方式的逐步认可和新能源日新月异地发展，未来的欧洲有望在保证高品质生活的基础上将人均用电量降至60度。

　　那么未来的新能源结构应如何构建？可以考虑让风能、沙漠太阳能和核能“三分天下”，在能源基础结构中各占1/3的比例。举例说来，一个人若想得到日均20度的风电，那么他大概需要一个占地面积330平方米的风电厂，或者说，他需要和600位朋友共同分享一个装机容量为2000千瓦的风电涡轮；换成沙漠太阳能，得到同样的电力，需要占地面积约为50平方米的太阳能电站，大小相当于一座典型的英国住宅；核能则能更为轻松地完成这一任务，一座现代的核电站，只需动用其装机容量的百万分之一，即可日产20度电。

　　以人口总数为6100万的英国来说，如果采取这一能源结构，国土面积的10%将布满风电工厂，大小相当于威尔士；太阳能电厂所占的面积约为5个伦敦；50座核电厂占地面积大概是50平方公里。

　　制定这样的一个未来能源计划需要付出巨大努力，但同时也是可预见的。致力于打造新能源未来的国家需要停止空谈，即刻采取行动。