2019年8月,世界人口總數突破77億,據聯合國預測,2100年,世界人口將達到110億。隨著世界人口的逐年增加,石油、煤炭、天然氣等化石能源的消耗量也越來越大,未來我們很可能要面對能源枯竭的困境。那麼,當能源枯竭這一天真的到來時,我們應該怎麼辦呢?優酷聯合現代汽車集團出品的科普紀錄片《未來圖鑑》帶來了科學家的新思路,清華大學核能與新能源技術研究院教授毛宗強在節目中表示,其實,關於未來,我們還有很多辦法。
我們面臨的不僅是能源枯竭,還有伴生問題
煤炭作為大自然贈予人類的禮物,是目前擁有最大自然儲量的資源。我們可以用煤炭來產生電力,用煤炭來取暖、冶金,甚至可以用煤炭來生產水泥。但根據世界煤炭協會的說法,目前世界上煤炭總儲量在1.1萬億噸左右,預計在150年後耗盡。所以,在看似龐大的儲量背後,人類資源的消耗缺口也同樣巨大。
作為人類不可或缺的工業燃料、化工原料、以及燃氣原料,天然氣資源與煤炭資源有著同樣的命運。根據英國石油研究機構統計,由於天然氣需求量每年都在不斷增加,如今的天然氣儲量正在迅速枯竭。目前剩下的儲量預計只能維持52.6年。
與全球宏觀經濟息息相關、有著「黑黃金」之稱的石油,更是成為了當今世界上最緊俏的化石能源。根據世界能源統計評估顯示,2017年的石油儲量為1696.6億桶。就算在全球使用量保持現在的情況不變的話,預計也將在50.2年後耗盡。
50年至100年是我們肉眼可見的未來,當化石能源消耗殆盡的時候,人類或許會止步不前,社會可能會在緩慢衰落的平臺期裡土崩瓦解。
同樣令人頭疼的,還有化石能源所帶來的伴生問題。自工業革命以來,人類因為持續燃燒化石能源,向大氣中排入了過多的二氧化碳。這些吸熱性強的溫室氣體逐年積淤在大氣層,將引發溫室效應。據「政府間氣候變化專門委員會」評估報告估計,全球的地面平均氣溫會在2100年上升1.4至5.8℃,屆時,地球會發生巨大的變化,甚至有可能不適宜生物生存。
辦法總比麻煩多,科學家總能抓住解決問題的關鍵
那麼,人類真的會因為能源問題而面臨生存危機嗎?為了尋找答案,《未來圖鑑》主訪人陳銘來到了清華大學核能與新能源技術研究院教授毛宗強的實驗室。在這裡,毛宗強展示了科學家們對抗能源危機以及溫室效應的新思路。
氫元素是宇宙中分布最廣泛的元素,它構成了宇宙質量的75%。毛宗強教授認為,氫是人類未來可以應用的最好的能源。
氫元素的普遍性讓氫能幾乎取之不盡,大自然中,有水的地方就有氫,像風能、電能、太陽能等可再生能源都能在發電過程中通過電解水來產生氫。並且氫具有燃燒熱值高的特點,是汽油的3倍,酒精的3.9倍,焦炭的4.5倍,燃燒效能超過了化石能源,是一種非常高效的能源。
此外,氫的安全性很高,氫氣的燃點比汽油和柴油高,還比空氣輕14倍,很容易就能在大氣中自然擴散,不容易造成意外引燃。
然而這些不是科學家們青睞「氫能」的主要原因,氫能最大的優點在於其清潔性。本期節目中,毛宗強教授在實驗室中為陳銘講解了氫能的清潔特性。目前,科學家把氫能分為「綠氫」、「藍氫」、和「灰氫」。其中「綠氫」是可再生能源制氫,比如從風力發電、水力發電、太陽能發電的附屬產物中提取氫能;「藍氫」則是在用工業副產物中提取氫,並對其加以碳捕集和碳封存,讓氫能在再生的過程中達到清潔標準。這兩種制氫方式目前是科學家們的主攻方向,目的是為了讓氫能脫離「碳」的束縛。
當主訪人陳銘問到毛宗強教授「未來,人類的能源結構會是怎樣的?」時,毛宗強教授很有自信的答道:「未來氫能將會是人類能源升級後的主要能源。」毛宗強教授描繪到,如今技術的進步大大地降低了可再生能源的成本,而氫能這種高效能的清潔型二次能源也將會迎來更大的發揮空間。那時,天藍了,水清了,碳排放少了,冰川不消融了,氣溫增長也緩慢了,人們的生活也更健康了。
《未來圖鑑》是一部具有現實意義的科普紀錄片。它在思考未來的同時,也在不斷地引導人們反思現在。在全部5集當中,《未來圖鑑》從病毒、工業革命、基因編輯、AI危機和能源問題幾大方面剖析了現代人類所面對的現實問題,並以科學家的視角,將觀眾的迷思一一解答。透過《未來圖鑑》,我們看到了一個充滿希望的未來,以及一個可以糾正的現在。我們不必糾結於無法改變的過去,我們只需要在前進的路上做得更好。