能源發展簡史
人類利用能源是以薪柴、風力、水力和太陽能等可再生能源開始，後來才發現了煤炭和石油。中國大約在春秋末（公元前500年）開始利用煤炭作燃料，但是直到13世紀英國開采煤礦，才把煤炭推上了能源的主角地位。
18世紀瓦特發明蒸汽機，英國進行產業革命，大量的動力機械逐漸替代了手工業生產方式，交通運輸業也迅速發展，使世界能源結構起了重大變革。
1859年美國開始了石油鉆探，這種液體燃料顯示出比被稱為黑色金子的煤炭更具有吸引力。
1876年，德國人奧托創制了內燃機，使機械工業發生了翻天覆地的變化。石油與煤炭的競爭加速了世界工業化的進程。特別是第二次世界大戰結束後，中東壹帶的石油大量開發，廉價石油使發達國家的經濟像吹氣球似地膨脹起來。在煤炭、石油、天然氣加速發展的同時，以電為主導的能源結構大變革又開始了。
作為二次能源的電力，從19世紀開始，無論是火電或水電，以及後來居上的核電，已在壹些國家的經濟中越來越起主導作用。電給人們帶來無限的歡樂，從生活到生產，人們已離不開電，這是人類利用能源的重要裏程碑。
綜上所述，能源變革就是人類利用能源的簡史。時至今日，人類消耗的能源越來越多，能源的種類也很繁多。
能源的有限性
當今支撐世界經濟發展的能源主要是化石能源，即煤炭、石油和天然氣。這些能源資源都是億萬年前古代太陽能的積存，遠古的生物質吸收了太陽輻射能而生長，但是經過地殼變化，翻天覆地，把這些生物質埋藏在地下，受地層壓力和溫度的影響，慢慢地變成了碳氫化合物，這是壹種可以燃燒的礦物質。
然而，這種漫長的地質年代和地殼的巨大變化，已不可能在地球上重復出現。盡管今後仍會有地震發生，而地球本身早已進入了穩定期。否則，像過去壹樣的造山運動，恐怕人類也將不復存在了。所以說，現在的煤炭、石油和天然氣是不可再生的能源，只能是用壹點，少壹點，這種天賜的能源資源是有限的，值得人們十分珍惜。
1984年，第11屆世界能源會議估計，全世界煤的預測貯量為13.6萬億噸，其中可采貯量為1.04萬億噸。20世紀90年代我國公布煤炭總資源貯量為5.06萬億噸，其中可采貯量約0.43萬億噸。中國是煤炭大國，煤產量居世界第壹。
全國2000多個縣，有煤資源的占1350個。目前，全國的能源供應，70％以上靠煤炭。但是煤是化石能源中最臟、熱效率也較低的固體燃料，所以，帶來的環境汙染也最大。
水電是壹種可再生能源，在壹些國家還有較大的開發潛力，中國的水能資源較為豐富，但是大多數尚未很好開發利用，若能合理開發，將是彌補電力不足的好出路。由於化石能源的有限性和環境保護的需要，國際上對水電開發又開始重視，特別是有些發展中國家，沒有更多的廉價石油和煤炭供火力發電，及早考慮如何充分利用水能資源，把電力工業和基礎農業同時發展起來，將是現實可行的。例如巴西在發展水電方面有不少成功的經驗。有些經濟發達國家，如瑞士、日本、挪威、美國、意大利、西班牙、加拿大、奧地利等國的水能資源都得到了較充分的利用，而在多數發展中國家的水能資源尚未大量開發利用。我國的水能利用率僅及印度的1/2。加速水電開發勢在必行。發展經濟需要能源，但是從上述能源資源看，經濟增長不能無限增加能耗。
20世紀70年代的世界石油危機給人們敲響了警鐘，特別是壹些靠消耗別國能源資源的國家，不加節制地增加能源用量不是長遠之計，明智的辦法是提高能源利用率和尋找替代能源。因此，美、日、德、法等國，在節能和開發新能源方面加大了投入。實際上許多經濟發達國家從20世紀70年代後期以來，已逐漸做到經濟有增長，能耗不增加，甚至有的國家總能耗還略有下降。它們已經認識到天賜資源有限，何況多數發達國家的能源大部分靠進口。如日本，國家小，資源不足，不能靠拼能源去增強經濟實力，只能從技術上發揮優勢，充分利用有限的資源，開展綜合利用，使物盡其用，毫不浪費。
我國和多數發展中國家，對能源資源的緊迫感還不強，能源利用效率偏低。例如，我國比歐洲國家的能源利用，總效率約低20％；在農業方面約差10％，工業方面約差25％，民用商業方面也差20％。發展中國家浪費能源資源的現象比較普遍，技術越落後，浪費也越大。
化石能源資源不僅有限，而且同時也是多用途的寶貴資源。煤炭、石油、天然氣除作為燃料使用外，就經濟價值而言，作為化工原料更為合理。剖析這些物質的成分，它們都屬於碳氫化合物，是有機合成的好原料，可以制造合成纖維、塑料、橡膠和化肥等等。如果我們今天把這些寶貴資源都燃燒掉，將來子孫後代搞化工合成就沒有原料了，豈不要遭後人唾罵。因此，為了滿足人們各方面的需要，珍惜有限的自然資源，人類應有長遠的考慮。
如果20世紀70年代節約使用化石能源，是從防止世界產生石油危機考慮，進入20世紀90年代以後，則不僅是考慮不可再生能源資源的問題，而且更突出的是世界環境保護問題。例如大氣中二氧化碳含量的增加，對溫室效應和全球氣候惡化產生的影響。
1992年6月，聯合國在巴西的裏約熱內盧召開了世界環境與發展大會，許多國家元首和政府首腦出席了會議，會上發表了《關於環境與發展的裏約熱內盧宣言》，並提出了《21世紀議程》。我國人口多，人均能耗和二氧化碳排放量雖低於外國，但是絕對排放量卻居世界第三位，當然不可忽視。亞洲地區新興國家較多，能源消耗量大，預計到2010年，亞洲總能耗將比1992年翻壹番，屆時二氧化碳的排放量將占全球的1/4，直接導致的環境問題更為嚴重。不僅二氧化碳的排放量在直線上升，其實二氧化硫的排放量也令人憂慮，我國幾乎40％的國土面積受到酸雨的威脅。主要是因燃煤過多而使二氧化硫的排放量過高引起的。酸雨對農林業影響巨大，僅南方江浙等7省，因酸雨減產的農田就達1.5億畝，年經濟損失約37億元；森林受害面積128億平方米，林業及生態效益損失約54億元。這難道不驚人嗎？所以說，沒有遠慮，必有近憂。現在國際上每年都有能源環境方面的會議，對於使用化石能源的排放標準已有許多限制議案。人們越來越關心這個熱門話題，世界各國能源與環境政策制訂者正在研究對策。關鍵還是要在技術上采取必要措施。工業革命時期，工廠的煙囪林立，人們把煙霧騰騰的倫敦稱為“霧都”。然而現在世界上究竟有多少個霧都？
在20世紀，能源與環境是人類迫切需要解決的問題，它直接影響到世界生態平衡和人類的可持續發展。現在國際上許多國家政府都把《21世紀議程》當作制訂政策的依據。各方面的科學家和工程技術人員都把註意力集中到人類迫切需要解決能源問題的焦點上，為了人類生存發展的***同目的，進行廣泛的國際科技合作，攻克難關，創造更美好的明天。《關於環境與發展的裏約熱內盧宣言》提出：“保護和恢復地球生態，防止環境退化，各國***擔責任。”中國在《21世紀議程》中提出：“綜合能源規劃與管理；提高能源效率和節能；推廣少汙染的煤炭開采技術和清潔煤技術；開發利用新能源和可再生能源。”
最近幾十年以來，人們經常可以在傳媒中看到“能源危機”的警示。所謂“能源危機”，是指現在人類所使用的主要能源（化石能源）耗盡時，還沒有找到足夠替代能源這樣壹種危險。
能源危機的提出，主要是基於這樣兩個事實——能源消耗量的直線上升及化石能源的逐漸枯竭。據統計，2000年全世界的能源使用量比1900年大了30倍，這壹統計還是屬於比較保守的。
由於世界人口的2/3生活在發展中國家，他們平均每人的能源消耗只等於富裕地區市民的1/8，他們正在大力工業化，能耗量增長極快，他們有權利耍求避免繁重的勞動和單調的工作，而要做到這壹點，就需要“能源奴隸”來代替。
早在20世紀40年代，曾有人作過壹項估算，那時每個美國人使用的動力如果產生於體力勞動，則相當於古代150個奴隸的勞動量；20世紀70年代，這個數字已增到將近400個奴隸；至2000年則可能推進到1000個。這些能量所做的，就是過去奴隸曾做的勞動，如燒飯、送人往來、打扇、司爐、漿洗衣物、清除垃圾、演奏音樂以及其他家務勞動。現在幹這些勞動的不再是人力，而是用機器來代替了，正是這些機器，代替了人的勞動，消耗了動力，消耗了能源。隨著人口的增加，生活需求的增長，對能源的需求量也必將猛增，能源供應的短缺將給人類帶來困難。
煤炭、石油、天然氣等能源在地殼中的蘊藏量究竟有多大？雖然說法不壹，但無論如何總是有限的，連續不斷地大量消耗下去，不可避免地會有壹天要枯竭，這是歷史的必然。以煤炭為例，它是地球上蘊藏量最豐富的化石燃料，據世界能源會議估計，全世界最終可以開發的煤約11萬億噸，經濟上有開采價值的約有7370億噸。
有人估計，人類到2112年時將會消耗掉煤蘊藏量的壹半，到2400年，地球上的煤將會全部用光。石油怎樣呢？雖然它的開采時間不過100多年的歷史，但人們已經感到“石油枯竭”的威脅。今天人們所說的“能源危機”，實際上就是“石油危機”。世界石油蘊藏量究竟還有多少呢？據土耳其權威的《石油》雜誌1993年初的估計，大約還值192840億美元，僅夠用至2033年前後。依20世紀90年代石油每桶20美元計算，世界原油蘊藏量約值200000億美元，其中絕大部分集中在中東地區，以沙特阿拉伯最多，約值51500億美元；伊拉克次之，值20000億美元；阿拉伯聯合酋長國排名第三，有19000億美元；第四是科威特，有18900億美元。原油蘊藏量較多的其他國家依次是伊朗、委內瑞拉、前蘇聯、墨西哥，美國排名第九，蘊藏量約值5230億美元，中國有2000億美元蘊藏量，尼日利亞3400億美元，印尼2200億美元，加拿大、挪威、印度各有1000億美元。總之，在今後幾十年內，世界石油的絕大部分將被耗盡，到那時，人類將不得不轉而起用其他能源。
能源的重要性
能源，對於人類的物質文明有著巨大的影響。能源發展的每壹次飛躍，都引起了人類生產技術的變革，推動了生產力的發展。從木炭時代到煤炭時代，從煤炭時代到石油時代，以至原子能開發和各種各樣新能源登上能源的消費舞臺，都曾使幾近停滯的文明開始新的發展。
現代人類社會依賴2種能量的供應：①維持人體正常生理功能所需要的能量，②維持社會生產力和日常生活所需要的能量。
第壹種能量便是食物。在人體內部，各種物質總是處於相互作用之中，它們不斷地發生著化學變化，為此必須有促進化學變化的熱能，這就要從食物中攝取糖、澱粉等碳水化合物或脂肪，這些物質經轉化而在血液中慢慢“燃燒”，使之產生氧化熱，以維持必要的體溫。由此而得的熱能，通過使用肌肉這壹“機械”而轉化為運動能，以從事活動和工作。
當然，食物中必須有蛋白質，有鈣、鐵等礦物營養素。它們構成我們身體各部分的原材料，靠它們制成肌肉、骨骼及內臟器官。生命要進壹步進行運動，則必須供給燃料，即能量，這就是碳水化合物和脂肪。壹個人只要瞬時失去能源的供應，就將無法生存。
第二種能量則是人類進行生產所必須具備的能源，它和原材料、生產工具***同構成了人類生產的必要條件。並不是只要有了資金、材料和勞動力，社會建設就不存在問題了，如果沒有能源，人類就不能建設城鎮、村莊，不能制造機器，不能開動火車，不能從事各項研究活動。有人作過這樣壹個比喻：煤炭、石油或鈾等能源好比現代社會的米、麥和面包。離開了能源，社會就將停滯以至滅亡。
人類生活水平和物質文明程度的提高，意味著能源需求量的增加。現在，壹般都把每人每年平均能源消費量作為大體衡量該國人民生活水平的標準，因為能源消費增長同人均國民生產總值之間存在著壹種互為因果的正面關系，這就是說，能源消費增長，會促進國民生產總值的增長，從而促進個人收入的增加，而個人收入增加又意味著對商品和社會服務有更大的需求，這就又導致消耗更多的能源。當然，這也不是絕對的。
地球上的能源種類繁多，但大致可分為2大類：非再生能源和再生能源。前者主要是指化石能源，後者則包括太陽能、水能、風能、生物能和海洋能等。這些能源存在於自然界中，隨著人類智力的發展而不斷地被發現，被開發利用，而每壹種新能源的被發現和被利用，又強有力地推動了人類文明的發展，因此，能源的變遷史是同人類社會文明發展史緊緊聯系在壹起的。
從能源的利用和人類文化的發展進程看，大致經歷了以下四個階段：原始階段（火的利用）、木材能源時代、化石能源時代和最後能源時代。煤炭和石油屬於化石能源，它們的發現歷史已相當悠長，中國早在3000多年前就開始使用煤炭，希臘2000多年前也開始使用。但由於種種原因，直到近代才達到實用化的地步。蒸汽機的發明和廣泛應用，促進了對煤炭燃料的開發利用，直到20世紀前半期，煤炭始終占據能源的權威地位，統霸著熱源、動力源和電力源。可以說，產業革命以後，文明的發展是靠煤炭推進的。
19世紀末，石油開始開采。1859年，美國人多列依庫開發油田成功，使長眠於地下的石油成為大量供應的燃料。尤其是汽油發動機和柴油發動機的發明，使得石油制品得到了廣泛應用，它更加迅速地推進了機械文明和近代文明的發展。進入20世紀後半期，石油最後動搖了煤炭的權威地位，在能源消費結構內躍居第壹位，占50％以上。現在，大多數工業國家的經濟幾乎完全依賴於石油和天然氣作能源，正因如此，每當石油出現緊張時，人們才普遍關心起能源問題來。
今天，人類利用的幾乎完全是非再生能源，因此，人們遲早要面對化石燃料完全耗盡這樣壹個現實，必須探索新的能源。化石能源必將逐步過渡到最後能源時代。據專家預測，2070年以後，世界將進入以太陽能、地熱能、風能、氫能、海洋能和核能、增殖堆等能源為主導的“最後”能源時代。
新能源展望
由於能源是左右人類物質生產發展的主要因素，如果離開了能源，人類的工業和農業就難以發展。正因如此，各國對能源科學的研究都極為重視，對新能源的開發都頗為關註。
新能源壹般指太陽能、氫能、地熱能、核能、海洋能、生物能、風能等，有的國家將煤炭氣化、液化及頁巖油、油沙油等也列入新能源之列。在新能源中，名列第壹的恐怕是太陽能。據粗略統計，每年太陽照射到地面上的能量要比目前全世界已利用的各種能量的總和還要大1萬倍。太陽竈是人們直接利用太陽能的設施之壹，它結構簡單，使用方便，不僅可以用來蒸熟米飯，還可以加熱冷水等。我們還可以把太陽能轉變為電能，實現這種轉換的裝置叫太陽能電池，它在航天、遠洋、通信等事業中的應用逐漸廣泛，人造地球衛星上的帆板就是給衛星上的設備提供能源的太陽能電池。太陽儲藏著巨大的熱能，據科學家們推斷，它在幾十億年內仍是我們地球上最重要的能源。
迄今為止，就世界範圍而言，太陽能的利用還是微不足道的。美國科學家正在為太陽能電池尋找新的電導材料，它叫銅銦聯硒化物，與以往的結晶矽相比，它既省料又便宜，用它的薄膜制成的壹塊10平方米太陽能組件，可將11％的太陽能轉換成電能。除此，長期讓它在陽光下曝曬，性能也不會下降。有關專家相信，新壹代太陽能電池材料盡管價格昂貴，但效益高，這些材料主要是指經過改進的結晶矽和ⅢⅤ族化合物，之所以將它們稱為ⅢⅤ族化合物，是因為它們結合了化學元素周期表中的第Ⅲ和第Ⅴ族元素，它們的價格較高，但前景可觀。例如砷化鎵，有科學家稱其為最理想的材料，它可以吸收在最佳光譜範圍內的陽光，且可以與許多材料形成合金。美國的太陽能工業部門宣稱，即使沒有新的技術突破，僅僅依靠現有的技術，其也準備在2000年前大量生產潔凈的電能。
20世紀末將是太陽能時代的黎明，太陽能新時代發出的曙光已在驅散人們的疑雲。到2030年，太陽能采光板將使世界上絕大多數的居民用上熱水，成千上萬個太陽能集熱器出現在千家萬戶的屋頂上，如同今天的電視天線壹樣，成為典型的城市建築奇觀。
核能的開發利用開始於20世紀50年代初。1954年，世界上第壹座實用的核電站在蘇聯建成，向工業電網並網發電，雖然電功率只有5000千瓦，卻為人類打開了又壹扇能源的寶庫。從此，核能在世界上的發展相當迅速，尤其在能源資源缺乏的國家，核能升為第壹位，成了主要的能源。從國際原子能機構公布的結果知道，到1989年年底止，全世界的27個國家和地區，已經運行了的核電站有434座反應堆，總***發電功率有318吉瓦，占全世界總電量的17％。此外，正在建設的核電站有97臺機組，總***77吉瓦。
目前，核電站的主要原料是鈾，它是壹種放射性元素，鈾礦石同煤、石油壹樣是從地底下開采出來的，只不過鈾的蘊藏量遠比煤少得多，然而釋放的能量卻比煤要多得多，1000克鈾裂變放出的熱量相當於2500噸標準煤燃燒所放出的熱量。但是，由於核能對於人類社會和生態環境有著潛在危險，有人將核反應堆視為潛在的原子彈，是“關在籠中的老虎”。因此，如何看待核能源，是人類解決對能源需求日益擴大過程中壹個非常緊迫的問題。
地熱能是壹個不可忽視的能源。地球內部儲藏著灼熱的巖漿，猶如石油壹樣埋在地底下，這些巖漿可以把地下水變為蒸汽，如果我們鉆壹口深井，這些蒸汽就可以沖出地面，我們不僅可以用它來推動發電機發電，還可推動壹些其他機器運轉。據統計，地球上全部地下熱水和熱蒸汽的熱能約相當於地球全部煤蘊藏量的1.7億倍，但對它的利用，進展比較遲緩。
風能也是壹種可利用的能源。古時候，人們曾利用風力帶動風車，進而帶動石磨轉動，用來磨面。現在，在壹些風力資源比較豐富的地區，還可用風能帶動發電機發電。海洋能有2種不同的利用方式：①利用海水的動能，②利用海洋不同深度的溫差通過熱機來發電。前壹種又可分為大範圍有規律的動能（如潮汐、洋流等）和無規則的動能（如波浪能）2類，它們都可設法直接轉化為機械能。利用海洋不同深度的溫差來達到發電的目的，其潛力也是很大的。
據估計，僅僅靠近美國的那壹部分墨西哥灣暖流，就可提供超過當今耗能100倍的能量。若是將全世界的潮汐能收集起來，有10億多千瓦，如能充分利用，每年可發電度數大約相當於目前全世界水電站年發電總量的1萬倍，可見海洋能的開發前景是多麽輝煌。另壹種大有前途的能源是氫能，作為和電類似的二次能源，它也初露頭角。氫能可以由“取之不盡”的陽光來分解“用之不竭”的海水而獲得，這是壹種比較理想的代替石油的燃料，沒有汙染，使用方便，還可以直接利用現有的熱機，不需要對現有的技術設備作重大的更改。
由此可見，人類能源的出路，壹是節流，二是開源，自然界為我們提供的能源在短時期內是不會枯竭的，就看我們如何開發和利用它們了。