主题：【翻译】可再生能源－－消除温室效应 1序 -- hwd99

2 平衡单

自然不会被愚弄 Richard Feynman（译者注，费曼，美国物理学家，1965年诺贝尔奖获得者）

下面讨论能源消费和生产。当前发达国家消耗的能源绝大部分来自化石燃料，是不可持续的。我们依靠化石燃料多久是个有趣的问题，本书不加讨论。我想讨论没有化石燃料情况。

左边栏目关键――能源消费

运输

小汽车，飞机，货车

供热和制冷

照明

信息系统和小电器

食品

制造业

右边栏目－可再生能源生产

风能

太阳能

光伏，光热和生物质

水电

海浪

潮汐

地热能

核能？难以归类到可再生类

我们设计两个栏目，左边栏目，红色部分将列举能源消耗，右边栏目，绿色部分将列举能量生产。我们将一一定量分析每个栏目中每个项目。

本书将要回答我们是否能依靠可再生资源生活？我们将使用所有可使用的再生能源，将它们放在右边栏目中。

在左边栏目，红色部分，我将估计典型中等富裕人员消耗；我鼓励您估计您个人消耗，得出您个人在左边栏目的个人数量。我们将估算出欧洲和美国目前平均能源消耗。

我们的能源消耗包括取暖、交通、制造等，我们不仅计算左边平衡菜单中数字，而且要理解，每个数字来源，能进行多大改变。

在右边绿色部分，我们将估算英国可再生能源生产。这将使我们能够回答“英国能否依靠可再生能源生活”。

我们放在右边的可再生能源是否经济可行是非常重要的，但我们将这个问题放一边，仅仅先将两个栏目枚举完全。有时人们太过关注经济可行性，忽略了整体问题。例如，人们讨论“风能比核能便宜吗？”忘记询问“有多少风能？”“还剩多少铀？”。

最终结果可能如下图：

如果我们发现，消费比预计可再生能源低很多，我们就可以说“好，也许我们能够依靠可再生能源；让我们再看看可再生能源的经济、社会和环境成本，搞清还需要什么研究和开发工作，如果我们的工作充分，也许不存在能源危机”。

另一方面，如果结果如下图：

非常凄惨的前景，结果显示：“不管可再生能源经济型如何，我们没有足够可再生能源支持我们的生活方式，我们必须作出巨大改变”。

能量和功率

很多关于能源消费和生产的讨论都非常混乱，因为能量和功率测量中有很多不同单位，从吨石油当量，到万亿瓦时（TWh），千万亿焦耳（EJ）。除了专家，没有人了解一桶石油或1百万英热单位含义。本书将使用与人们生活密切相关的单位。

我使用的能量单位是kWh，这个单位时用电帐单上所使用的单位。2008年通常英国居民将为电费支付10便士。我们将看到，每天每个人消耗的能源等于数个kwh。

当我们讨论功率时，主要单位是每天消耗电能千瓦时数（kwh/d）。偶尔使用W或kW（1kW＝1000W＝24kWh/d），每天kwh是一个与日常生活相关的单位：大多数人每天消耗能量是几个kwh。例如，一个40W灯泡一直亮着，约消耗1kwh/天。一些电力公司在帐单上，用图表示以kwh/h为单位的能量消耗。我将使用这个单位用于所有能量。包括汽油、天然气和煤炭消耗。让我们澄清一下，对某些人来说，单词“功率”仅仅代表电能，本书将用于所有形式的能源。

如果每天一个千瓦时代表一个仆人提供的服务，则每天数个千瓦时代表几个仆人提供的服务。

人们在口语中交替使用能量和功率。本文将采用科学定义，使用功率代表使用能源的速率。

我们可以使用水龙头放水的水量和放水速率来类比能量和功率。如果您想喝水，你可能需要1升水，你打开水龙头，将产生一股水流，通常以每分钟流出升数计算，即使是涓涓细流，每分钟一升水，你也只要一分钟就能得到1升水。一定时间内获得的水的体积等于流量×时间。

体积＝流量×时间

我们说流量是流体体积传输速率。当我们知道一定时间内传输的流体体积，我们可以计算流量：

流量＝体积/时间

能量和功率有类似关系，能量类似水的体积，功率类似水的流量。例如，开动烤箱，它就会开始消耗功率，消耗速率是1kW。它将持续消耗电能，直到关闭。另一种表述方法是消耗能量，如果一直将烤箱开着，每小时将消耗1kWh，一天将消耗24kWh电能。

烤箱开动时间越长，消耗能量越多。你可以将烤箱功率乘以开动时间得到消耗的能量：

能量＝功率×时间

标准国际能量单位是焦耳J，但这个单位太小了。一个千瓦时等于360万焦耳。

功率是如此有用和重要，它们有水流量没有的东西，它们有自己的单位。当我们谈论流量时，我们用每分钟升，每小时加仑或每秒立方米来度量。表示功率的每秒种焦耳称为一瓦特，每秒种1000焦耳称为1kW。让我们直接使用术语，烤箱是一千瓦。这里我们不 用使用每秒千瓦，每秒已经放到千瓦定义里了。一千瓦就是每秒一千焦耳，类似，我们说核电站产生十亿瓦。因此，十亿瓦能供应一百万烤箱能量。英文种十亿瓦省略为GW。

请注意，我们从不使用每秒一千瓦，每小时一千瓦，每天一千瓦，这些是无效的功率单位。我们可以说每天千瓦时，这样说和写麻烦一些。

最后需要澄清的事情是，如果我说某人使用十亿瓦时能量，我仅仅在说使用了多少能量，不是在讨论使用能量的速率。说十亿瓦时不代表是在一小时内使用的。你可以打开一百万个烤箱使用一小时，也可以打开1000个烤箱，开1000小时。

我将使用功率单位是每天每人千瓦时（kWh/d/p），一个原因是我们容易在不同国家谈论这个单位。例如，当我们在讨论焚烧垃圾时，我们了解到英国每年焚烧产生7万亿瓦时，丹麦产生10万亿瓦时，这是否说明，丹麦焚烧了更多垃圾？每个国家通过焚烧垃圾产生电的功率是一件有趣事实，我想人们更想知道，每人提供用于焚烧的垃圾。根据记录，丹麦每人每天产生5千瓦时，英国每人每天产生0.3千瓦时。因此，丹麦焚烧的垃圾数量，按照人均计算，是英国13倍。为了节省墨水，英文中每人缩写为/p。通过讨论每人涉及的事情开始，我们将以容易理解的书来结束，希望在讨论可再生能源时比较有用。

详细细节

能量不能保存吗？我们谈论使用能量，但是，自然规律说，能量既不能被产生也不能被消灭？

是的，我这样说不精确。一本关于熵的水会解释这件事。当我们用掉一千焦耳能量时，我们实际是将一千焦耳以低熵存在的能量例如，电能，转化为同样数量其他形式的能量，通常有较高的熵，例如，热水或热空气。当我们使用能量时，它仍然在那儿，但我们不能一次又一次使用它，因为只有低熵能对我们才有用。有时，我们使用不同单位来区分这些不同等级的能量：1kWhe代表一千瓦时电能，能源中最高等级。1kWhth是一千瓦时热能，例如，十升沸水。高温物体中所含能量比低温中能量更有用（熵比较低）。第三种能量是化学能。化学能是一种高等级能量，类似电能。

本书中大多数时候我们讨论能量，不讨论熵，这样比较方便，虽然有明显缺点。偶尔这样做会是不准确加大，例如，当我们讨论冰箱、电站、热泵或地热能。

你比较过苹果和桔子？比较不同形式能量，例如用于驱动汽车的化学能和风力发电机产生的电能，是可行的。

通过比较能量消耗和可以产生的能量，我不希望给大家一个错误印象：不同形式能量是等价的，可以相互转换。通过风力发电机产生的电能对汽油发电机来说是无用的。如果你要驱动电视机工作，汽油是没有用的。原理上，一种形式能源可以转换为另一种形式能量，虽然转换常常带来损失。使用燃料发电厂会消耗化学能，产生电能，转换效率约40％。炼铝厂使用电能生产含有高化学能的金属铝，效率约30％。

在总结能源生产和消费时，不同形式能量使用相同单位，但是需要引入转换系数。通常电能价值是同样能量化学能的2.5倍，就是说，1kWh电能等于2.5kWh石油能量，因为我们在电厂使用石油来生产电能，效率为40％，需要2.5kWh石油来生产1kWh电能。本书中，我们通常使用1比1转换比例比较不同形式能量。将2.5kWh石油能量等价1kWh电能不是总是成立。这仅在使用油生产电的情况下，才成立。是的，将化学能转化为电能效率低。但是，电能有时也会被转化为化学能。在将来，如果我们缺少石油，而有丰富电能，我们会电能生产液体燃料。这是我们将使用相反的比例，每kWh石油能量将等于3kWh电能。我使用1比1转换率，得到结果将与别人不同。例如，BP世界能源统计综述使用1kWh等于100/38约等于2.6kWh石油能量，另一方面，英国政府提供的能量统计文摘使用1比1转换率。这里我强调，你可以将一种能量直接转换为另一种。将化学能转换为电能常常浪费能量，反过来将电能转换为化学能也一样。

物理和等式

通过本书，我的目的不仅是用数字来表达我们目前的能源消费和所有可能的可再生能源，而且搞清楚这些数字来源。如果我们采用不同政策来改变这些数字，了解这些数字的来源是起码的要求。除非我们理解能源消耗和能源生产的物理机场，否则我们无法评价各种主张，例如“汽车浪费了所消耗的99％能源，我们应当重修设计汽车，使它们减少至少100倍能量消耗。”这个主张正确吗？为了解释答案，我需要使用等式，例如：

动能＝0.5mv2

但是，我认识到，对许多读者来说，这样的等式是外国语言，因此，我承诺，我将将这些外国语言放在本书末尾。读过高中数学、物理或化学的读者能够读懂这些章节。本书的主线是让所有读者都能阅读，仅使用加减乘除。这对我们国会成员，民选的和非民选的国会代表非常有帮助。

最后，在我们继续以前，我声明我不了解能源一切。我没有所有答案。我提供的数字是公开的，可以修正。事实上，我希望它们被修正，并将在网上修改。我能确信的是，所有与可再生能源相关问题的答案都与数字有关。本书将阐述这些数字，显示我们应如果处理它们，我希望您喜欢它！

• 【索引】有关“全球变暖”问题的讨论整理汇总(三)