煤是固體，所以不需要特殊的集輸技術。幾個世紀以前，用馬車拉煤甚至裝袋都是靠人力來搬運，類似於搬運柴火或木炭。新舊資源置換時，新資源在使用性能和儲運方面必須盡可能接近舊資源。顯然，煤炭有這個優勢。
煤礦開采規模擴大後，煤礦入口處開始使用排煤場。原來的煤炭堆放場只是壹個大箱子，煤車可以把裝的煤倒進去，所以也叫堆放場。排土場對沿山墻挖的煤礦特別有效:煤被傾倒到煤礦出口的排土場後，就存放在那裏，直到卡車拉走；卡車裝煤時，卸煤場底部關閉的門會打開，煤靠自身重力自動落入卡車車廂。因為鐵路，這個儲運技術很重要。目前已成為煤炭儲運的主要設施，壹般位於煤礦入口附近。即使是露天煤礦也有大型的排煤場，把煤卸到過去的鐵路貨車上。雖然要把煤提升到排土場，但是這個過程需要的時間很短，排土場相當於給采煤現場又增加了壹個堆場。
在現代采煤作業中，在煤進入堆放場之前，大塊煤通常被粉碎以使其粒度相對均勻。破碎可以提高最終燃燒的效率，它可能是煤炭零售前所需的唯壹處理過程。煤通常含有大量的硫和礦物質灰分，在銷售和使用前最好去除這些汙染物。但這些汙染物與含碳成分結合緊密，處理難度較大(煤中偶爾會有大塊的黃鐵礦，主要含有硫，可用機械方法分離)。現代工業通常使用煤粉，但在20世紀初，大塊煤在市場上非常受歡迎，因為它們太大了，無法通過篩選篩，所以價格便宜，只是成本價。
煤炭通常采用直達貨運列車運輸，壹般有100節車廂，每節車廂載重量約為100噸。在鐵路和公路的交叉口，壹個騎摩托車的人在等壹輛運煤的卡車經過，運煤的卡車似乎看不到盡頭。這種專門用來運煤的直達貨運列車，運煤到消費地後會立即返回(空車返回)，然後裝滿壹車煤開始下壹次運輸。運煤火車可以把煤運到65，438+0，000英裏以外，甚至更遠的地方的買主手中。目前，美國最豐富的煤田在落基山地區。由於人口密度低，煤炭消耗量適中，這裏生產的大部分煤炭都被運輸到遙遠的、人口更密集的地區。
在有水路的地方，駁船和貨船也被用來運煤。沿著北美五大湖東部開鑿的人工運河伊利運河的目的之壹是運輸煤炭。基於巨大的相互連接的湖泊運輸網絡廉價運輸煤炭(和其他大宗產品)的能力促進了美國這壹地區許多大都市的發展。水路運輸比陸路運輸更有效，但不如陸路運輸直接(自然水路方向不利於運輸，運河有限)。80年代，駁船在美國煤炭運輸中僅次於鐵路，占煤炭運輸的65，438+06% ~ 65，438+07%(註2)。
運煤的內河駁船和遠洋貨輪有壹些區別。駁船的底部是平的，而不是V形的，而且它不是摩托艇。它的優點是成本低，可以往返於淺水河流。但它的缺點是平底設計不能承受風浪，不適合遠洋運輸。即使在經常發生暴風雨的五大湖，它的應用也非常有限。
20世紀70年代，壹種更有效的煤炭運輸方式受到了強烈關註——管道運輸。其實管道運輸是人工挖水路的壹種變種，比任何地面運輸都有效。壹般情況下，可以實現管道運輸。與其他需要重型運載工具的運輸方式相比，管道運輸只需要移動貨物本身。但是，煤是固體，所以需要載體介質。壹般推薦使用水作為這種介質，於是出現了大家熟知的煤漿管道。水介質的使用會抵消節省下來的車輛成本，但兩種運輸方式還有壹個不太明顯的區別，就是內燃機驅動地面車輛的整體效率很低，管道泵的運行效率要高得多。
煤漿管道的主要作用是將煤磨成顆粒形成煤漿或使煤懸浮在水中。因為煤基本不溶於水，所以需要壹些表面活性劑使其保持懸浮狀態。煤和水的密度差不多，有助於兩者的混合。之後，煤漿可以用泵打入管道，輸送給遠方的消費者。最後，煤漿必須在使用地點與水分離。
煤炭管道運輸遇到的不可逾越的障礙是巨大的用水量。美國曾打算在落基山地區和美國東部之間修建壹條輸煤管道，但由於落基山地區屬於半幹旱地區，當地居民反對將其有限的水源供應給更加濕潤的東部地區。管道的支持者向居民保證，他們不會使用飲用水，但會通過打井提取鹽水。然而，居民們質疑抽取地下水可能會影響地下水的循環，甚至使淺層淡水被抽入承壓的鹽水層。研究表明這種情況不太可能，但不能保證不會發生，也沒有足夠的地下結構和滲透規律的資料排除這種可能性。例如，如果存在連接淺層和深水層的不受監控的縱向裂縫，淺層淡水可能會流入較低的地層，以補充產出的鹽水層。鐵路公司基於經濟利益也反對管道運輸，但煤炭的管道運輸最終因為水介質問題無法解決而夭折。最終，反對管道運輸的壹方以否決煤泥管道控制權獲勝。所謂支配權，是指根據法律規定，公路、高速公路、管道可以迫使土地所有者出租或出售其財產領地的通行權。
目前只有黑梅薩管道有重量。它每年從猶他州到加州運送500萬噸煤，相當於每天壹輛半煤火車的運輸量(註3)。到目前為止，大部分煤炭仍然通過鐵路和駁船運輸。煤形成後，遠離其原始植物狀態，儲存簡單直接，只需堆放即可，不會引來白蟻和類似昆蟲，但煤塵會造成環境問題，而且儲煤區也是易燃危險區。
石油和天然氣
流體能源的運輸，特別是在陸地上，比固體燃料效率高得多，也造成很多短期問題。在賓夕法尼亞，在石油工業的第壹個十年，石油是用木桶運輸的。早期的桶每桶能裝42加侖的油。雖然它們不再被使用，但它們仍然被用作油的計量單位。德裏克的名井日產量為65，438+00桶，這無疑為當地制桶商提供了良好的工作機會。但想象壹下，兩年後出現的第壹口高產井，日產3000桶。這對木桶制造商有什麽樣的影響？石油生產商即使買桶，甚至建造儲油罐，也無法儲存如此高的產量。石油從匆忙建造的容器中溢出，從山上流入小溪和河流。產量的增加超過了需求，很快容器就比它所裝的黑金更值錢了(註4)。
19世紀下半葉，道路設計主要針對馬匹或雙輪馬車，城市中的道路多以鵝卵石或磚塊鋪成。在石油工業開始的賓夕法尼亞州西部山區，泥濘的道路阻礙了石油向消費者的運輸。為了約束淤泥，方便重型運油車通行，在馬路對面鋪設了當地的圓木，降低了運油車陷入泥潭的概率，但不具有可持續性。
石油從井裏沖到地面，初期基本失控。油桶的短缺和運油車運送速度的緩慢使石油工業的發展遇到了瓶頸。大量的油被堵在井口，油經常溢出儲罐，因為早期的自噴井壹直在自噴，直到壓力衰減。在德裏克之前，也有石油生產，但只有石油從溪流表面自然泄漏。鉆探後的第壹批井大大提高了產量，從地面收集石油和早期的自然撇油沒有太大區別。壹些石油生產商甚至堵塞了溝壑，形成壹個儲油池。下遊的農民顯然不贊成這項技術。雖然當時沒有環保法規，但大部分經營者都會有意識地盡可能地清理產品。
木桶短缺越來越多，儲運量迅速增加。不久，第壹條石油管道鋪設完畢。從1863到1865，安裝了多條集油管道，與壹條主管道相連，主管道將油輸送到第壹火車站。第壹條大型管道名為Tidewater，連接賓夕法尼亞州西部產油區和賓夕法尼亞州東部邊境以及位於威廉斯波特東部109英裏處的雷丁鐵路油庫。管道於5月1879投產。之前修建的管道最大管徑為3英寸，沒有壹條管道長度超過30英裏，也沒有經過地形變化大的地區。潮汐管道的長度增加了兩倍，達到了當時最長的管道長度，管道直徑達到了6英寸，它在隆冬穿越了阿巴拉契亞山脈(註5)。
鋪設這樣壹條管道的動機不是為了提高效率、保護環境或者節約成本，而是為了打破J. D .洛克菲勒的標準石油公司的控制。洛克菲勒標準石油公司達到足夠大的規模後，策劃了與鐵路部門臭名昭著的回扣交易。這些交易不僅以較低的價格將標準石油公司的石油運輸到其煉油廠，還向標準石油公司支付了額外的費用，這是其競爭對手支付的運費(註6)。這種市場控制使洛克菲勒公司能夠有效地實施買方壟斷——公司購買總產量的大部分，然後可以制定原油價格。第壹條輸油管道主要是在當地油罐車司機不斷提出的運費上漲的壓力下。面對洛克菲勒帶來的新的市場壓力，石油生產商聯手修建了這條史無前例的潮汐管道，以突破洛克菲勒的控制，開辟新的市場。有趣的是，早期的洛克菲勒標準石油公司並不是壹家石油公司，洛克菲勒堅信石油提煉和銷售會更有利可圖。對這些小石油公司來說不幸的是，洛克菲勒迅速回應了他們的動機:兩年內，標準石油公司鋪設了通往克利夫蘭、布法羅、費城和紐約的管道，並恢復了對下遊的控制(註7)。洛克菲勒這種破壞競爭的做法，讓很多市場競爭者和石油生產商承受了破釜沈舟的痛苦，最終導致國家出臺了反壟斷法。許多公司的領導人試圖保持自己的獨立性，對不公平競爭極為憤慨，但標準石油公司的做法打斷了這些公司的脊梁，但洛克菲勒將這種阻礙競爭的做法描述為在動蕩的局勢下建立秩序和提高效率。這場建立秩序的鬥爭確實帶來了意想不到的效果，那就是通過鋪設管道，可以輸送大量的石油，減少漏油事故，從而大大消除了對環境的破壞。
管道很快占領了州際運輸，而且它幾乎在所有方面都有優勢。其產品損耗小，意味著對環境的破壞較小；運輸能力大，能量投入和物質投入小。由於對環境保護的關註趨於立法的邊緣，工程設計應該使管道更安全。ARCO、Exxon和BP旗下的財團集資鋪設Alyeska管道時，在管道上安裝了許多壓力傳感器。管道從阿拉斯加北坡開始，到達瓦爾迪茲港的開闊水域。如果發生泄漏，管道的壓力會降低，泄漏點上遊的壹個閥門會自動關閉，防止更多的油從泄漏點流出，這可能會減少所有事故中的漏油量。
雖然在20世紀90年代有報道稱Aliyeska管道的檢查和腐蝕控制不充分，但其安全性受到質疑。但從技術角度來說，提高管道的安全性是可行的。早在20年前，阿裏耶斯卡管道就采用了壹系列當時先進的工程設計技術，不僅降低了漏油風險，還解決了壹系列環境問題。目前如果這條著名的管道出現了危險，危險程度還不確定，那麽只要有經濟價值，修復技術都是有的。
顯然，管道直徑越大，輸送的流體越多；同樣，給定管道，泵送液體或壓縮氣態流體的壓力越大，輸送量越大(附錄中給出了工程師用於設計的通用方程)。管道造價與所選管道的尺寸和強度成正比，包括管道鋪設在內的施工可能占工程造價的很大壹部分。因此，安裝的管道應具有足夠的輸送能力，以滿足預期的輸送要求。如果有新的油田開發，管道的設計尺寸應滿足總輸量的要求。在低收入國家，產量可能受到需求的限制，因此應優化管道，以滿足交付點的預期能源需求。
大多數現代管道由鋼制成，但現在壹些小型應用有時使用高密度聚乙烯管道。聚乙烯的壓力比鋼管低，所以只限於小管徑，但安裝成本低。它不需要重型挖溝設備和焊機來保證每個接頭。只能用犁設施挖的窄溝來安裝聚乙烯管道，用簡單的熱熔儀器就能完成各管道的連接，比焊接所需時間短，技術熟練程度低。這項技術在向低收入國家的小市場運輸石油和天然氣方面顯示了壹定的前景。Empresa Nacional de Hidrocarbonetos在1991安裝的中型聚乙烯管道，目前為壹個5萬人口的城市供氣。氣體來自30年前發現的壹個氣田，但之前認為該氣田不劃算，無法投產。
油輪
管道輸送液體燃料是壹種有效的方法。20世紀以來，陸上管道輸油量大大增加。然而，在目前的經濟和技術條件下，海外管道的成本太高，因此海運似乎是將產品從生產地運輸到消費地的唯壹可行的解決方案。
第壹艘成功的散裝油輪是“索·羅亞·瑣羅亞斯德”號，由路德維希·諾布爾建造，用於海上運輸俄羅斯制造的石油。該船下水於1878，與裝載桶裝石油或易揮發易爆煤油的船(註8)相差甚遠。二戰期間，美國建造了525艘油輪為盟軍提供燃料。這些油輪的代號為T-2，每艘油輪的總重量為16000噸，包括原油、燃料和自重。這些油輪將近400英尺長，其中許多壹直工作到20世紀70年代。1962年，油輪曼哈頓以8倍於T-2的容量試航，載重量為116000噸，卻只有超級油輪的壹半。到20世紀70年代，油輪已經變得驚人的巨大，所謂的超級油輪占領了市場。這些超級油輪有400多碼長，裝載了200多萬桶石油，靠泊時以半速停止行駛了65，438+0英裏(註9)。超級油輪不經常用於海洋運輸，但大型油輪和更大的超級油輪(分別為VLCC和ULCC)經常使用。
VLCC(大型油輪)，載重量超過20萬噸的油輪；ULCC(超級巨型油輪)，壹艘載重量超過30萬噸的油輪。。油輪尺寸的增加不僅僅是基於“如果大就好，越大越好”，還因為中東、阿拉斯加、南亞巨型油田的開發，石油產能大增，相應的，發達國家需要進口大量石油。國際上對石油的需求持續增長，要求油輪的經濟規模和載重能力空前，以便向工業化的石油消費國輸送更多的石油。
事故對超級油輪的影響令人震驚。過去發生過幾次大型油輪事故，但都沒有像美國水域第壹艘超級油輪漏油事故那樣引起媒體(主要是美國新聞媒體)的關註。卷入事故的壹方是臭名昭著的埃克森瓦爾迪茲號，就在阿拉斯加瓦爾迪茲港外。雖然瓦爾迪茲不能被列為最大的超級油輪(充其量只能算是VLCC)，漏油量也只有11年前法國海岸阿莫科加的斯的六分之壹，但這起事故還是引起了公眾對近海石油運輸行業的極大憤怒(註10)。
具有諷刺意味的是，對海外石油運輸的敵意大多是針對不相關的海上鉆井，但實際上，這些敵意應該是針對超級油輪的使用。但邏輯似乎是:在壹定的進口需求下，雖然使用超級油輪對事故的影響很大，但使用小型油輪意味著增加油輪數量和更頻繁的交換，進而導致更多的事故。本國能源產量不能滿足需求的國家必須依賴進口，而海外石油運輸是壹項高風險活動。關於環境保護政策的討論將留到“能源應用的影響”壹章。
現代超級油輪通過壹系列特殊設計降低了事故發生的可能性和嚴重程度。這些油輪有幾個完全分離的貨艙，這樣壹部分船體的損壞就不會危及整艘貨船(所以巴爾德斯在悲劇發生的淩晨只泄漏了五分之壹的載貨能力)。油輪配有計算機、導航設備、安全和監控設備，但早期的油輪缺乏成熟的技術設備，所以真正成功的油輪設計還需要幾年時間才能出來。第壹艘跨大西洋油輪在裝貨前就把油裝在木桶裏，甚至把提煉出來的煤油放進常規貨船的倉庫裏。當桶移動或破裂時，油溢出到貨艙中，煤油煙被明火燈點燃。在油輪密封艙概念引入之前，有些油輪根本沒有任何屏障系統，波浪會使液貨艙出現波浪，增加了波浪作用在油輪上的沖力，進而增加了油輪傾覆的可能性。現代科技解決了這個問題。
天然氣運輸
用管道運輸天然氣既方便又高效。在石油工業出現之前，天然氣通過管道輸送到大城市，用於家庭和街道照明。然而，天然氣並不是最好的能源。石油工業早期，大量氣體被放空燃燒(這種做法至今未被徹底根除)。即使大多數美國家庭改用天然氣做飯和取暖，天然氣仍然僅次於石油。所以天然氣市場壹直不景氣。1954年美國政府決定控制天然氣價格，也加劇了這種蕭條。天然氣管道運輸的其他障礙是儲氣。
最早的工業氣體是煤層產出的煤氣(如上所述)。壹般認為，蘇格蘭工程師威廉·默多克是使用天然氣的先驅之壹。他於1792在家鄉康沃爾安裝了壹盞煤氣燈。在同壹時期，很多人也做了很多使用燃氣的實驗，其中不乏成功的，比如喬治·迪克森145年前安裝的照明，但Moddock的成功為天然氣行業的發展提供了巨大的動力。在早期，木制管道被用來輸送液體。在天然氣工業出現的前20年，天然氣工業的發展受到了限制，因為氣體無法儲存，多余的氣體被放空燃燒。1816年，塞繆爾·克萊格(Samuel Clegg)研制出了第壹個儲氣罐。水箱是用水密封的，這樣會汙染氣體，但直到20世紀之交才出現幹式儲氣罐。在曼內斯曼穿孔工藝用於制造無縫鋼管之前，鋼管線在市場上並不占據主要地位，但在英格蘭，管道輸氣早在200年前就很普遍，而且據說中國在3000年前就用竹管輸氣了(註11)。
早期成功的木質和鋼質管道壹般較小，工作壓力較低。天然氣通常只流經當地的管道，有壹些調節器來控制油井的自然壓力。當儲層壓力下降到不能再以高於管道壓力的壓力將氣體推至地表時，這個壓力點標誌著壹口井生產壽命的結束，這在本書寫作期間也很常見。如果氣田很大，可以安裝壓縮機以低壓接收產出氣，然後將壓力提高到管道壓力，以保持成本效益。
隨著天然氣需求的增加，鋪設大口徑高壓主管道變得有利可圖。目前有很多燃氣管道的直徑超過3英尺，有的甚至超過5英尺。這些管道向發達國家的天然氣市場輸送大量天然氣，沿途還要經過幾個壓氣站增壓。
為了儲存大量的天然氣或通過管道以外的方式輸送，需要對氣體進行高壓壓縮或在極冷狀態下液化。液化天然氣(LNG)是壹種儲存措施，但也可以作為壹種運輸方式。液化天然氣貨船從世界各地向日本運輸天然氣。跨洋LNG船的儲油量壹般為125000立方米，可裝654380億標準立方米的四分之三(大氣條件下)或近80億標準立方英尺(註12)。
壓縮天然氣(CNG)作為汽車燃料已經吸引了越來越多的關註。CNG可以在汽車油箱有限的空間內儲存足夠的能量。安全壓力下的壓縮氣體儲存不如液化氣體儲存效率高，但在道路上很難保持液化天然氣的低溫狀態。所以，雖然CNG的效率較低，但也足以維持合理的裏程範圍。CNG和LNG已經通過公交車測試，城市裏的公交車已經不用找加油站加油了。分析表明，天然氣的燃料性能較好，但其成本仍略高於柴油(註13)。
生物燃料
大多數用於獲取能源的生物燃料是以木柴或木炭的形式存在的，它們的運輸方式通常是卡車、手推車甚至人工搬運。柴火可以儲存和堆放。在美國和西歐，傳統的方法是用繩子捆綁。1捆柴火通常高4英尺，長4英尺，寬8英尺。1捆松木的化學能含量壹般為2700萬英制熱量單位。木材可以經歷多次幹濕變化的循環，但必須幹燥後才能燃燒。但柴火儲存的主要問題是防止白蟻、螞蟻等小動物咬人。
由於木柴能量密度低，采集和運輸量大，運輸卡車消耗的能量會抵消壹部分從木柴獲得的能量。假設從壹個點出發，向四面八方行駛20英裏去采集柴火，卡車消耗的能量只占柴火化學能的65，438+00%，這個能量會根據卡車的狀況和效率而有所波動。在居民以薪材為主要燃料的國家，薪材本身的質量(體積)嚴重影響薪材商的經濟效益，所以薪材在運出森林前，往往被加工成木炭。
木炭比原木輕很多，大部分水分在轉化過程中揮發，所以木炭的能量密度更高。消費者對木炭的偏好可能也促進了這種轉換，但運輸效率的作用更大(當做飯的燃料成本最多只能占其收入的三分之壹時，這些人不太可能僅僅因為木炭的便利而再支付壹筆費用)，運輸效率的提高足以抵消柴火轉化為木炭過程中損失的能量。效率提高的程度取決於運輸距離。在低收入國家，森林面積逐漸減少，運輸距離可能達到數百英裏。居民(多為女性)外出時，可能要向四面八方走上20公裏(12-13英裏)去拾柴火，運回家做飯。在壹些木柴缺乏的地區，拾柴的活動可能會占用婦女30% ~ 40%的時間。從能量轉換的角度來看，人力比汽車運輸效率更高，但由於耗時較長，生產率很低(圖3.1)。
圖3.1資料來源:紐約州羅切斯特市南希·波爾林夫人。生物燃料的前景無疑在於能否轉化為二次流體燃料(乙醇或氣體)。生物燃料壹旦轉化為二次流體燃料，就和石油、天然氣壹樣有運輸優勢和劣勢。固體生物燃料的轉化受到收集和運輸的限制，因此不容易將其運輸到轉化設施；糞便是生產沼氣的優良原料，但散養動物產生的肥料過於分散，難以收集和施用。壹般來說，在現有廢物流集中的地方，就地生產沼氣是最好的方法。植物產生的酒精最有可能與石油產品混合用於內燃機，其運輸方式與石油相同。