在過去幾千年人類利用能源的進(jìn)程中，占社會主導(dǎo)地位的能源分別經(jīng)歷了從薪柴到煤炭，從煤炭再到石油的變革；而每一次變革，便帶來了能源從低品位到高品位的提升。與之相伴的是，人類社會也經(jīng)歷了從原始時代、蒸氣時代、再到大工業(yè)時代的革命性飛躍。

在從薪柴到煤炭，再到石油，這種能源從低品位向高品位更替的過程中，人類首先關(guān)注的是能源的品位問題。而與此同時，人類又自覺不自覺地遵循了從低清潔能源向高清潔能源演進(jìn)的能源利用規(guī)律。如圖1-1所示。

薪柴 煤炭 石油 天然氣 氫氣

100 C 10 C C CH4 H2

圖1-1 能源的替代過程

在能量密度可比的條件下，如果把石油中的碳含量作為一個碳單位，那么簡單意義上可對比得到，薪柴的碳含量是一百個碳單位，煤炭的碳含量是十個碳單位。因此，煤炭相比薪柴更清潔，石油相比煤炭更清潔；而天然氣中由于含有氫元素，相比石油則更清潔，到了氫能源，由于其不含碳元素，燃燒后的產(chǎn)物是水，因此可看作是“零碳排放”的高清潔能源。當(dāng)然，這里沒有考慮氫能源生產(chǎn)獲取過程中產(chǎn)生的碳排放。由于自然界中單質(zhì)的氫相當(dāng)稀少，氫元素主要以化合態(tài)存在。假如氫能源獲取過程是通過其他含碳和氫元素的化合物轉(zhuǎn)換而來，如以天然氣為原料制氫；或者通過含氫但不含碳的化合物轉(zhuǎn)換而來，如通過電解水制氫。前者在生產(chǎn)過程中直接產(chǎn)生了二氧化碳?xì)怏w排放；后者盡管在生產(chǎn)過程中沒有直接產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w排放，但在將煤、石油或天然氣等能源轉(zhuǎn)換為電能的過程中產(chǎn)生了二氧化碳?xì)怏w排放，相當(dāng)于間接產(chǎn)生了排放。因此，從這個角度講，氫能也并不完全是“零碳排放”的高清潔能源。

由此可見，能源革命其實質(zhì)就是“脫碳的革命”，即如何將高碳排放能源替代為低碳排放能源。整個能源史可以說是脫碳的歷史，整個社會的經(jīng)濟(jì)運行方式也就是從高碳經(jīng)濟(jì)向低碳經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)變的過程。能源革命的終極目標(biāo)就是無碳能源，人類利用能源的總趨勢是從低效、高污染向高效、零污染演進(jìn)。

可以想像，在二百多年前，沒有煤炭這種高品位能源的應(yīng)用，人類社會還停留在伐薪燒炭、人畜并力的原始階段，瓦特自然無法開動蒸汽機，人類也就不可能跨入蒸汽時代；同樣，沒有石油這種更高品位的能源，萊特兄弟也無法開動飛機，我們也就經(jīng)歷不了大工業(yè)文明的輝煌。

正是由于能源更替的客觀規(guī)律使然，石油替代煤炭從而成為人類社會主導(dǎo)能源的步伐才如此輕便，同時也促進(jìn)了人類社會向更高文明形態(tài)的更迭與轉(zhuǎn)變。同樣由于這個規(guī)律使然，石油終究將擺脫不了被其他更高層次的能源替代的命運。我們無需對此感到失落與恐慌，我們所能做的便是順應(yīng)這種更替進(jìn)程，積極開拓下一代能源。