人人都該懂的能源新趨勢（簡體書）

1.我們所認知的能量：熱力學定律和度量方法

能量科學的進化

能量，轉化，效率

量化單位的必要性

2.生物圈中的能量：大自然的運作方式

太陽輻射及地球“退還”的能量

空氣和水，能量運動的媒介

地球的熱能，重塑地球的力量

光合作用：反應與速率

異養生物的新陳代謝和位置移動

能量網與能量流，生態系統中的能量

3.人類歷史中能量：肌肉、工具和機器

人類的能量：食物、代謝、活動

覓食型社會：采集者、狩獵者、漁獵者

傳統農業的基礎與進步

生物質燃料，熱與光之源

工業化之前的城市：運輸和制造

機器的崛起

4.現代世界中的能量：化石燃料驅動的文明

煤，第一種化石燃料

原油，開啟內燃機時代

石油與天然氣，主導這個時代的碳氫化合物

電能，清潔能源的首選

電能的兩大源頭

能量與環境

5.日常生活中的能量：從膳食到電子郵件

食物攝入：能量的延續與轉變

家用能量：熱、光、運動和電子設備

交通運輸的能量：道路汽車和火車

高飛遠舉的強大能量：飛機

隱含能量：商品的能量成本

全球相互依存，能量的連鎖關係

6.未來的能量：趨勢和不可預測的未知

能量需求，差異、轉變和局限

可再生能源：生物質能、水能、風能、太陽能

不可能的預測

隱含能量：商品的能量成本

在購買商品和服務時，人們常會問“多少錢”，但在 OPEC首輪油價大幅提價之前，只有能源開支占到了總生產成本大部分的公司才會詳細跟蹤它們的能源支出情況，以便更好地管理或減少這些支出。隨著能源價格上漲，許多計算產品能量成本的研究也隨之出現，從大宗工業產品（基本金屬、建筑材料和化工產品）到消費類產品（如汽車、計算機），再到食物。這類信息沒有改變普通西方消費者的消費方式，他們依然完全不清楚日常產品和服務的總體能量成本或相對能量成本，但這些信息對想要降低能量成本的生產商來說卻非常有用，只有詳細了解了各個工藝過程或產品組件的燃料和電力需求量，生產商才有尋找改進管理方式的機會以及進行技術改良的基礎，進而盡可能地減少這些開支。

只有當單一過程且僅有少數幾個明顯的直接能量輸入（比如高爐生產生鐵時的焦炭、碳氫化合物和電）時，能量成本分析才會簡單，而當目標是分析乘用車等復雜的工業產品的總體能量成本時，分析過程將變得非常復雜，而且在分析範圍的選擇上還存在爭議。完整的能量分析不僅應納入汽車組裝過程中使用的能量，而且還應包含隱含在結構材料（金屬、塑料、橡膠、玻璃）以及汽車電子控件中的燃料能量和電能。第三級能量成本分析需要確定用於生產主要材料和建造生產設施的資本設備的成本。下一步是分析實現所有這一切的能量成本，但這時候已經很清楚了，更高層級的能量輸入在總體能量成本中的份額會迅速變小。一件產品的第一級和第二級能量成本通常就占到了總體能量成本的80%～90%。

無須驚訝，很多已公布的能量成本數據的數值都幾乎一樣，這說明很多先進的工業技術得到了廣泛的應用或全世界都在用相同的工藝或產品。正如之前的章節提到的那樣，目前全世界僅有兩家大型客機制造商，而生產這些客機發動機的公司也僅有3家，分別為通用電氣航空發動機公司、普拉特·惠特尼集團公司、羅爾斯·羅伊斯股份公司。比較不同國家的情況又可以發現，很多基本一樣的產品的能量輸入卻大相徑庭，這種差別源自工業基礎設施和管理方面的差異。我會根據產品產出的總體情況而衡量的重要程度，談談少數最重要商品的能量成本，它們來自4個關鍵類別：大宗原材料、工業大批量生產、主要消費品、基本食品，並且我會把所有的數值表示成每噸最終產品的千克油當量（kgoe）或噸油當量（toe）。

基本建筑材料的生產很簡單，木材、沙和石材等材料可以直接獲取，磚、水泥和玻璃等僅需熱處理，盡管現代伐木工作幾乎已經完全實現機械化，1 t木材的能量成本僅有0.1 toe左右，最高效的磚、幹墻和水泥生產的能量成本也相差不多。制作混凝土時的總能量成本不超過25 kgoe，但用鋼筋加固它的能量成本接近其3倍。在房屋建造常用的材料中，耗能最高的保溫材料和平板玻璃均超過每噸0.5 toe。將這些輸入整合到整個建筑物中，可以算出北美地區的普通三居室獨座房屋的總能量成本在12 toe左右，每層1 000 m²的百層摩天大樓的能量成本超過2萬toe。在商業建筑和高層住宅中，總能源成本最高的最常用材料是鋼。

全球相互依存，能量的連鎖關係

在前工業化時期，日常活動所需的燃料絕大多數都來自離定 居點非常近的或者運輸距離非常短的地方，比如，村莊燃燒的木柴來自附近的林地、樹林或森林以及已收獲田地的農作物剩餘部分。過去也曾有一些更長距離運輸木材或木炭的情況，但直到采煤變得非常廣泛且采用了鐵路和蒸汽動力運輸之後，跨國燃料輸送才變得普遍起來。從煤到原油和天然氣的能量過渡以及電力重要性的增長都極大地改變了能量供應的模式。但是，在我們的日常生活中，又有誰想過這些了不起的長距離能量關係呢？

英格蘭用來發電的煤可能是通過大型散裝貨輪從南非運來的；用於生產英國鋼材的煉焦煤很可能船運自遙遠的澳大利亞；紐約的汽車中燃燒的汽油可能源自2 000 km外墨西哥灣的海底泵出的原油，這些原油在得克薩斯州完成精煉，然後被沿海油輪運到新澤西；東京一戶人家用於煮飯的天然氣可能來自卡塔爾，通過天然氣油輪跨越近14 000 km 運來；而一家德國家庭的照明用電則可能源自挪威一座水電站中的水流。

在全球範圍內，能量在國際貿易總值中所占的份額越來越高，2000年時大約為8%，而在 2003年時已將近11%，其中最主要的出口類別是高附加值的制成品。全球燃料貿易總額在1999 年增至4 000億美元，並在2003年時達到了7 500億美元，超過食品出口約40%。世界前5大能源出口國分別為沙特阿拉伯、加拿大、挪威、阿拉伯聯合酋長國和俄羅斯，其出口總值占