如何衡量化石燃料的真实成本

随着石油变得越来越昂贵,确定能源投资方向以获取能源变得越来越重要

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加拿大的油砂项目蔓延在阿尔伯塔省东北部 600 平方公里的土地上。总理斯蒂芬·哈珀称从矿藏中开采石油的工业努力是“一项史诗般的壮举,堪比建造金字塔或中国的长城。甚至规模更大。”

随着传统石油和天然气储量变得越来越难以找到,并且随着需求上升,能源公司正在转向非常规资源,例如油砂,这些资源更难且成本更高。例如,油砂石油的产量在过去十年中增加了两倍,2011 年达到每天 160 万桶。

鉴于需要非常规来源,哪些来源最适合开采?获取这些资源需要异常高的能量——无论是油砂、水力压裂页岩气,还是可以通过注入蒸汽来冲洗出更多石油的旧油藏。为了帮助使用通用指标比较燃料来源,纽约州立大学环境科学与林业学院的生态学家查尔斯·A·S·霍尔创建了一个名为“能源投资回报率”(EROI)的指标。它表示每单位能源支出所提供的燃料能量——能量获取的比率。较高的 EROI 意味着有更多能量可供使用。在反面页和接下来的页面中,我将检查各种燃料来源的投入和产出,以解释它们的 EROI。


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霍尔在谈到石油和天然气时说:“你放眼望去,EROI 都在下降。”他的模型表明,现代经济需要 EROI 至少为 5 的液体燃料;随着 EROI 的降低,社会在能源生产上花费了大量资金,以至于这些成本侵蚀了本可以用于其他方面的资金,无论是教育、医疗保健还是娱乐。

按照这个标准,交通运输部门的选项几乎没有吸引力[参见下两页的顶部插图]。然而,国际能源署(IEA)表示,为了满足日益增长的需求,越来越需要低 EROI 燃料。国际能源署已经警告说,石油价格已进入“危险区域”,威胁着经济增长。电力行业由于可以获得更丰富的资源,因此享有更好的 EROI[参见下两页的底部插图]。

EROI 指标并未评估燃料的所有优点和缺点;值得注意的是,它没有解决温室气体排放的环境成本或供应问题,例如风能或太阳能的间歇性。尽管如此,EROI 揭示了从给定来源可以期望获得多少能量。它还可以突出显示减少污染的努力——例如从燃煤电厂捕获二氧化碳——如何极大地改变燃料的经济承受能力。通过衡量能源投入与能源产出,可以将投资引导到最有效地维持经济运转并有助于建设可持续未来的来源。

数据来源:国际能源署;美国能源信息署;美国农业部;查尔斯·A·S·霍尔等人以及其他研究人员的研究(完整来源列表在线,网址为ScientificAmerican.com/apr2013/eroi

更多探索

重新审视石油峰值后的增长限制。查尔斯·A·S·霍尔和约翰·W·戴,《美国科学家》,第 97 卷,第 3 期,第 230–237 页;2009 年 5 月至 6 月。

EROI(能源投资回报率)新研究。道格·汉森和查尔斯·A·S·霍尔编辑。《可持续性》特刊,第 3 卷;2011 年。www.mdpi.com/journal/sustainability/special_issues/New_Studies_EROI

国家能源与财富。查尔斯·A·S·霍尔和肯特·A·克利特加德。斯普林格,2012 年。

《大众科学》在线
有关 EROI 背后的计算以及查尔斯·A·S·霍尔的问答,请访问 ScientificAmerican.com/apr2013/eroi

大众科学杂志 第 308 卷 第 4 期本文最初以“化石燃料的真实成本”为标题发表于《大众科学》杂志 第 308 卷 第 4 期 (), p. 58
doi:10.1038/scientificamerican0413-58
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