從能源形態(tài)上看，人類加以利用的主導(dǎo)能源經(jīng)歷著從固態(tài)（薪柴、煤）、液態(tài)（石油）到氣態(tài)（天然氣、氫），將來再到等離子態(tài)（核聚變時(shí)的氘和氚）的演進(jìn)和變化；我們有時(shí)甚至不得不思索是否背后有只無形的手在操控，以至于這種演進(jìn)的過程看起來既按部就班，又水到渠成。如果有的話，那只能是大自然“精心設(shè)計(jì)”的巧手。

從時(shí)間上看，人類社會(huì)能源更替的時(shí)間也在加快，從薪柴過渡到煤，人類社會(huì)用了幾千年；而從煤過渡到石油，用了幾百年；之后的能源更替的周期就越來越短。可以說，人類社會(huì)利用能源的進(jìn)程中，能源的品位、清潔度以及形態(tài)方面的演進(jìn)變化預(yù)示著能源更替過程的方向指向，能源更替的時(shí)間則標(biāo)記著新舊能源的生命周期，這一切構(gòu)成了能源更替過程的脈絡(luò)，使得我們由此可以窺知能源開發(fā)與利用過程的基本貌相。

事實(shí)上，能源利用史已經(jīng)告訴我們，在通常沒有外力干預(yù)的一般情況下，人類社會(huì)的能源利用體系將會(huì)呈現(xiàn)“固體-液體-氣體-等離子體”這樣一條平穩(wěn)、自然的升級(jí)過程，其顯著特征就在于“脫碳化”，從最不清潔、化學(xué)結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的低效能源逐漸發(fā)展為越來越清潔、化學(xué)結(jié)構(gòu)越來越簡單的高效能源。

我們現(xiàn)在所廣泛利用的燃料體系盡管具有能量集中，開采方便等優(yōu)點(diǎn)，但并非是最有效率的能量載體。其中，碳?xì)浔仁亲铒@著的評(píng)價(jià)指標(biāo)。我們知道，碳元素與氧元素反應(yīng)結(jié)合過程中會(huì)釋放能量，但以同等的比例來看，碳所集聚的能量實(shí)際上要比氫少，因此，當(dāng)我們?nèi)紵細(xì)浠衔锶缑禾俊⑹鸵约疤烊粴鈺r(shí)，尤其是含碳量較為豐富的煤時(shí)，氫所含有的高能量部分地被碳所含有的低能量所抵消了?；剂纤奶荚蕉啵尫诺哪芰肯鄬?duì)就越少。薪柴幾乎全部是碳元素，因此它的能量密度很低。煤炭中所含的碳元素與氫元素的比例大致為1比1，石油中碳元素與氫元素的比例大為1比2，以甲烷（CH4）為主要成分的天然氣中比例為1比4,因此，煤炭是化石燃料中能量密度最低的。如果我們完全摒棄碳而改燒純凈的氫，自然就不會(huì)出現(xiàn)能量抵消的現(xiàn)象。事實(shí)上，作為能量密度極高的燃料，氫的能量密度遠(yuǎn)高于汽油，氫所產(chǎn)生的能量幾乎是同等質(zhì)量的汽油所產(chǎn)生能量的三倍。這就是我們看到的基本趨勢，我們也有理由堅(jiān)信并堅(jiān)持這一趨勢。

我們不妨依照上述的趨勢而行，把對(duì)石油的替代作為探討的焦點(diǎn)。我們知道，石油的能源替代品相當(dāng)之多，如生物柴油、乙醇燃料、煤制甲醇、煤變油、二甲醚、天然氣、核電、太陽能、風(fēng)能、氫能等等不一而足。其實(shí)，這些替代品是良莠不齊的，我們通過上述的幾條準(zhǔn)則對(duì)這些替代品的優(yōu)劣加以評(píng)判。既然能源替代過程是有方向指向的，是從左邊向右邊進(jìn)行的。那么顯然，尋找石油的替代品最好在石油的右邊進(jìn)行（見圖5-1）。而生物柴油、乙醇燃料、煤制甲醇以及煤變油等看起來可以替代石油的新能源，其實(shí)并不符合這一要求。制造生物柴油的主要原料如油菜、大豆，制造乙醇燃料的主要原料如玉米、小麥，其本質(zhì)上都是與薪柴毫無差別的陸地生物質(zhì)資源。既然同類的薪柴已經(jīng)被替代了，那么生物柴油、乙醇燃料反過來要替代石油顯然不合時(shí)宜。煤制甲醇、煤變油這些煤化工產(chǎn)品也存在同樣的情況，其無非是從固態(tài)變成液態(tài)，改頭換面了而已，其本質(zhì)上仍舊是煤，用煤替代石油顯然不合時(shí)宜。