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物质 |瓦茨拉夫·斯米尔
能源转型一直是人类进化的关键决定性过程之一（Smil 2017a）。第一次（长达数千年的）转型是从依赖传统生物燃料（木材、木炭、作物残渣）和有生命的原动力（人类和动物的肌肉）转向越来越普遍地依赖无生命的能源转换器（水车、风车）和用于田间工作和运输的更好的驾驭牲畜。向化石燃料的转型（燃烧产生热量、热电和动能）早在 16 世纪的英国就开始了，但它直到 1800 年之后才在欧洲和北美开始流行，而直到 1950 年之后才在亚洲大部分地区流行起来。这一转型伴随着对初级电力的日益依赖（自 19 世纪 80 年代以来以水力发电为主，自 1950 年代末以来核能发电也发挥了作用）。 1800 年后，从传统生物燃料向化石燃料的转变导致了相对脱碳的逐渐进行，但绝对二氧化碳排放量却大幅增长。相对脱碳最明显的表现是主要燃料的 H:C（氢碳比）比率不断上升：木材的 H:C 比率不超过 0.5，煤炭的 H:C 比率不超过 1.0，最轻的精炼燃料（汽油和煤油）的 H:C 比率上升到 1.8，而天然气的主要成分甲烷（CH 4）的 H:C 比率显然上升到 4.0（Smil 2017b）。每单位能量的二氧化碳排放量则相反：天然气燃烧每千兆焦耳产生的二氧化碳不到 60 千克（kg CO 2 /GJ），而液态碳氢化合物的 H:C 比率在 70-75 千克/GJ 之间，95 千克/GJ 是
战争与能源 |瓦茨拉夫·微笑
爆炸物 其破坏作用由几乎瞬间释放动能而产生的化合物，这种动能要么由内部氧化化学反应产生大量且迅速膨胀的气体（化学爆炸物），要么由重核裂变或轻核聚变（核爆炸物）产生。 洲际弹道导弹 (ICBM) 可从防御井或核潜艇发射的导弹，可携带单个弹头或多个分导式再入飞行器 (MIRV)。 军费开支 一类费用，其定义在不同国家之间差异很大，而且在官方账目中往往被大大低估；例如，苏联官方军费开支仅包括运行和维护成本，而实际总额（包括武器研发和生产）大约要高出一个数量级。核武器 由洲际弹道导弹、中短程导弹或轰炸机或野战炮兵发射的战略和战术弹头、炸弹和弹药，其破坏力通过核裂变或（在热核武器中）核聚变释放。
能源转型 - Vaclav Smil
能源转型并非长期停滞之后突然出现的革命性进步，而是持续展开的过程，逐渐改变用于产生热量、运动和光的能源的构成。这种转型还会用新的转换器取代主要的原动机，并引入更好、更高效的能源最终用途。从历史上看，改变一次能源供应来源最受关注，因为煤炭燃烧取代了传统的生物燃料，而碳氢化合物和一次能源（水电和核电）的使用不断增加又加剧了这种趋势。虽然最近的重点是从化石燃料向可再生能源（现代生物燃料、风能、太阳能）的转变，但未来 20-40 年内最重要的全球转变将是天然气崛起成为世界上最重要的燃料。
这是 - 材料 - Vaclav Smil
本世纪最大的挑战之一是减少或消除全球温室气体排放，主要方法是将全球能源系统从碳基燃料转向低碳或零碳系统。这将是一项艰巨的任务，然而，全球能源供应脱碳的范围、难度和复杂性却被广泛且反复地低估。例如，尽管脱碳过程已经进行了二十多年，但世界对化石碳的依赖每年都在增加，而不是减少。目前，无法确定无碳能源供应的最终构成：多少发电份额将来自风能、太阳能和核裂变？有多少汽车将使用燃料电池或绿色氨而不是电池？这项全球行动的最终成本无法准确估计，但总计将达到数百万亿美元，这意味着在未来几十年里，每年都需要花费全球经济产值的很大一部分（现在约为 100 万亿美元）来实现这一目标。虽然成本本身就令人望而生畏，但近年来人们迟迟才开始关注另一项根本挑战：数十年的能源转型需要巨大的物质需求。这些需求包括用风力涡轮机、光伏电池或核反应堆等非碳转换技术取代超过 4 TW 的化石燃料发电能力（目前集中在大型中央发电站）；用电池或非化石燃料取代道路上的 14 亿台内燃机（汽油和柴油）；找到无需 10 亿吨煤焦炭的铁矿石冶炼新方法；用热泵或其他热源取代超过 5 亿台天然气炉（在家庭、工业和商业场所）；并引入新的
2021年年能纸 - 瓦卡夫微笑
欢迎来到我们第11届年度能源文件。每年，我们都会检查第四大能量过渡的发生时在地面上发生的事情。我们今年的主要重点：为什么过渡需要这么长时间？深度脱碳计划假设电动汽车，电力传输网格，工业能源使用和碳固存发生了巨大变化，但是每个面对能源未来主义者通常都不会对逆风负责。如下所示，许多先前对可再生过渡的预测过于雄心勃勃，因为它们忽略了能源密度，间歇性和现有能源系统的复杂现实。我们跟进去年对看涨的石油和天然气呼叫的更新，并检查拜登的能源议程。我们讨论了中国的稀土金属外交，美国分发了太阳能，并在德克萨斯州停电上的最后一句话结论，并回答了有关电气运输，可持续航空燃料，氢和碳核算的问题。
长期能源预测的风险 - Vaclav Smil
引言 仅在一代人之前，即 1973-1974 年石油输出国组织将原油价格提高了 4 倍之后，对能源问题的长期预测才开始普及。如今，能源预测涵盖的范围非常广泛，从相当狭窄的关注个别勘探、生产和转换技术的能力和性能的预测，到雄心勃勃且高度分散的国家、地区和全球燃料和电力未来的需求和价格模型。其中一些模型可以从作者处免费获得，而其他一些模型（例如 DRI/McGraw Hill 世界能源预测）则要求订阅者每年支付数万美元。在过去 30 年里，我以各种方式为这项工作做出了贡献，首先是对能源对全球环境影响的技术发展进行长期预测 [1]。在 20 世纪 70 年代初，我还开始使用麻省理工学院的 DYNAMO 建立涵盖能源、环境、人口和经济的模型。其中一项练习是长期观察化石燃料燃烧产生的二氧化碳排放及其在未来全球变暖中的作用，该练习于 1974 年出版，当时很少有人对这样的话题感兴趣 [2]。当时最著名的预测是《增长的极限》[3]，它使用 DYNAMO 模拟整个世界，但人们对它的反响让我非常不安
太阳能和风能的缓慢崛起 - Vaclav Smil
到目前为止，风能、太阳能等新型可再生能源以及玉米乙醇等现代生物燃料仅占美国能源供应的 3.35%。能源转型步伐缓慢并不令人意外。事实上，这是意料之中的。在美国和世界各地，每次从一种主导燃料到另一种主导燃料的大规模转型都需要 50 到 60 年的时间。首先是从木材到煤炭，然后从煤炭到石油。美国目前正在经历第三次重大能源转型，从煤炭和石油到天然气。2001 年至 2012 年间，美国的煤炭消费量下降了 20%，原油消费量下降了 7%；与此同时，天然气消费量增长了 14%。然而，尽管天然气储量丰富、清洁且价格低廉，但天然气使用量还需要 10 到 20 年才能超过美国。
我们需要了解脱碳的步伐
编者注：曼尼托巴大学教授瓦茨拉夫·斯米尔被视为能源转型史领域的国际权威。《科学》杂志称他为“悄悄影响世界能源观念的人”。用比尔·盖茨的话来说，“没有哪位作家的书比瓦茨拉夫·斯米尔更让我期待。”在这份政策简报中，斯米尔博士根据他在国际化学史期刊《Substantia》最近一期上发表的研究文章，探讨了脱碳的挑战。他认为，正确认识能源、工程和经济现实意味着全球能源供应脱碳将比不加批判的“绿色”解决方案支持者通常认为的要困难得多，而且需要更长的时间。加拿大政府致力于到 2050 年实现净零碳排放，斯米尔博士对我们在国内和全球面临的挑战的规模和复杂性提供了重要见解。
CALPERS可持续投资2030策略
* Vaclav Smil：现代可再生能源包括风，太阳能，地热和液体现代生物燃料来源：AB Carval高级投资团队，Bill Gates，如何避免气候灾难