怎么看煤的好坏图解(用数字说话：为什么煤炭枯竭会比预想中到来得早？)

今天与大家分享戴维•麦凯的《可持续能源：事实与真相》。不同于许多关于能源方面的书籍，这本书最大特色是“用数字说话”，通过严密仔细的科学分析和计算，对许多能源体系建设中有争议的问题给予澄清。本书介绍了各种能源的基本特征、基本科学知识、发展潜力，明确各种能源的经济、环境，比较优劣，是能源领域入门级经典读本。

分享书籍：《可持续能源：事实与真相》

作者介绍：戴维•麦凯 (David J.C.Mackay)，剑桥大学物理系教授，于2009年至2014年担任英国能源与气候变化部的首席科学顾问。

分享章节：第二章 第五节 可持续化石燃料

分享理由：在这一章中，作者主要讨论了“可持续化石燃料”这个概念。简单地说，就是在讨论煤炭到底能不能在未来的1000年一直满足人类的能源需求。作者提出了“煤炭枯竭会比人们预想中到来得早”的论点，同时也论证了为什么碳捕集和所谓的“洁净煤”只是权宜之计，而永远不能成为人类能源的最终出路。

“一个不可避免的事实是，在接下来的数十年时间内，化石燃料仍将是能源结构的重要组成部分。”

——英国政府发言人，2008年4月

“我们目前可喜的发展形势是无法持久的。”

——威廉・斯坦利・杰文斯

（Wi!liam Stanley jevons)1865年

我们在前边讨论了减少能耗的主要技术和生活方式的改变。我们发现，转向电动汽车将大幅度降低交通能耗（及摆脱化石燃料）。此外，通过增强房屋隔热性能，并使用热泵代替化石燃料，可以进一步减少供热能耗（及摆脱化石燃料）。因此，是的，我们能够减少能耗。 但是，利用英国自身的可再生能源来满足即使已经大幅减少的能耗，仍然面临巨大挑战。下面我们来讨论非可再生能源生产选择方案。

在化石燃料已探明储量中，最丰富的是煤炭资源，全世界还有16000亿吨。把它们平均分配给60亿人，能否“可持续的”燃烧？ 如果我们提到“可持续的”利用一种有限资源，那代表什么意思？下面给出我个人的定义：如果一种资源可以待续使用1000年，则它的燃烧是“可持续的”。一吨煤炭含有8000千瓦时化学能。如果16 000亿吨煤炭供60亿人使用1000年，则相当于人均每天6千瓦时化学能。标准燃煤电场的发电效率是37%，相当于人均每天2.2千瓦时电力。然而，如果我们考虑气候因素，想必我们不会使用标准燃煤电场。更确切地说，我们会使用洁净煤技术，即“结合碳捕集与封存的煤炭发电技术”，捕集烟囱排放废气中的大部分二氧化碳，将之封存到地下，但这种技术几乎还没有投入使用，并且采用这种技术将会增加很多能源消耗，会将输出的电力削减25%。因此，“可持续的”利用探明煤炭资源仅能提供人均每天1.6千瓦时电力。

图片：碳捕集及封存技术概述

来源：互动百科

我们作个对比，这一“可持续的”煤炭消耗速率是每年16亿吨，而目前全世界每年煤炭消耗就达到了63亿吨，而且还在不断增加。

英国情况如何？英国预计还将剩70亿吨煤炭储量，除以英国人口6000万人，得到人均100吨。如果要维持1000年，则相当于人均每天2.5千瓦时。如果考虑到二氧化碳捕集与封存，则“可持续的”使用煤炭人均每天仅能供应0.7千瓦时电力。

我们的结论很明显：洁净煤仅是权宜之计！

如果我们确实要发展“洁净煤”技术来减少温室气体排放，我们必须小心如实计算。煤炭燃烧过程不仅在发电场，而且还在煤矿排放二氧化碳。煤矿开采会直接排放甲烷、一氧化碳和二氧化碳。对于一座标准燃煤电场而言，这些煤矿开采的排放量会将温室气体足迹提高约2%，因此对于一座“洁净”燃煤电场而言，也有同样的计算问题。如果假设在从天然气井到电场的运输途中有5%的天然气泄漏，这相当于使电场的二氧化碳排放暴涨40%（甲烷是温室效应更强的气体，排放一个单位体积的甲烷相当千8个单位体积二氧化碳）。

新煤炭技术

位于斯坦福的一家公司（参见directcarbon.com）正在开发直接碳燃料电池，可将燃料和空气直接转化为电力和二氧化碳，无须水源或蒸汽轮机，他们声称这一方式的煤电转化效率是标准燃煤电场的两倍。

“一切照常”情景何时终结

1865年，经济学家杰文斯曾作过一个简单计算。当时人们正在讨论，英国的煤炭还能供应多久。一般人倾向用煤炭剩余储量除以煤炭消耗速度，从而得到类似“1000年”的答案。但杰文斯指出，消耗速度不是常数，通常每20年增长一倍，而且“发展”还将使得这一速度继续增加。因此，拿储量除以消耗速度给出的答案是错误的。

相反，杰文斯使用指数增长速率来外推消费量，计算总消耗量将超过预计储量的时间。结果是可用时间短多了。杰文斯没有假设实际消耗量将会按照相同的速度增长，而是指出增长是不可持续的。他为英国读者估算了增长所面临的不可避免的限制，在这些限制变成现实之前仅剩有很短的时间。杰文斯大胆预测，英国“发展”终结的时间是在1865年之后的100年内。他是对的，英国煤炭生产在1910年达到顶峰，到1965年英国已不再是一个世界超级大国。

让我们使用这个方法来估算全世界的情况。2006年全球煤炭消耗量是63亿吨，与储量16 000亿吨相比，人们通常会说“还可以使用250年”。但如果我们考虑到“一切照常”意味着消耗速度在不断增长，答案就完全不同了。假设煤炭用量增长速度是每年2%（这与1930-2000年的平均速度相当），则煤炭将在 2096年用完。如果按照最近10年3. 4％的增长速率计算，“一切照常”终结时间将在2072年之前。其结果不是250年，而是66年！

如果杰文斯仍然健在，我相信，他肯定会预测，除非我们转向其他能源，否则我们可喜的发展形势必然在2050或2060年终结。

以上言论仅代表吕某个人观点，不喜可喷。

不过那啥，大家都是体面人，勿忘风度。