能源质量下降与经济衰退

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点


许多人认为,美国和欧洲市场的衰退主要是金融行业不可持续行为的结果。但是,一些批评家正在质疑——能源质量下降是否是这些负面转变的主要因素?德克萨斯大学奥斯汀分校杰克逊地球科学学院的研究员凯瑞·金博士认为,这个问题的答案很可能是“是”。而且,并非只有他一人持有这种观点——包括罗伯特·艾尔斯教授和查尔斯·霍尔教授,以及加拿大帝国商业银行世界市场前首席经济学家杰夫·鲁宾在内的批评家也表达了他们的信念,即能源质量曾经是(并将继续是)我们经济实力(或弱点)的主要驱动因素。

金博士的研究重点是一个名为能源投资回报率(EROI)的指标。在他的工作中,他努力定义 EROI 包括什么以及意味着什么——希望这能让我们比较我们目前正在或可能很快将依赖的不同能源的效率,以为我们的生活提供动力。在金博士发表于《环境研究快报》出版物中,他从另一个有趣的维度讨论了 EROI,这个维度被称为能源强度比(EIR),它将经济学引入其中。


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能源投资回报率(EROI)

能源投资回报率(EROI)的概念描述了这样一个事实:为了获得能源,我们(通常)必须使用能源。EROI 是衡量我们使用多少能源来获取我们想要的能源的指标。

例如:我们用来驱动车辆(通常通过火花点火发动机)的汽油首先以原油的形式从地下泵出。然后将这种石油运输到炼油厂,然后加工成汽油(以及柴油和许多其他精炼石油产品)。然后将这种汽油通过管道和卡车运送到加油站,然后再泵入我们的汽车。在每一步,我们都使用能源来使我们的汽油离我们最终想要的东西更近一步——油箱中的汽油可以用来带我们去我们想去的地方。

计算上述过程的能源投资回报率(EROI)表明,我们从汽油中获得的能量比我们投入到系统中使其到达我们汽车的能量更多。这是我们喜欢传统汽油的原因之一——付出少量能量就能获得大量动力。这也是反对玉米乙醇的论据之一,玉米乙醇需要投入大量能量,但可能获得的能量较少。

能源强度比(EIR)

能源强度比(EIR)是能源资源的能源强度,除以一个国家的经济能源强度(单位 GDP 的能源)。低经济能源强度意味着可以用极少量的能源实现高经济价值。

金博士在他的信中指出,过去 65 年中最严重的衰退都发生在能源质量显着下降之后(以每种燃料的 EIR 衡量)。他表示,能源质量(以 EIR 衡量)可能是当前经济衰退的一个促成因素——这是维持廉价、丰富能源供应以确保经济增长的另一个论据。金博士认为,“如果我们现在不从根本上改变我们生产或消费能源的方式,就不要期望经济增长能像过去二十年那样多。”

查看下图,由金博士创建,其中绘制了 EIR 与时间的关系图。经济衰退的情况用实心灰色条纹表示。

由金博士撰写

“[我的研究]结果表明,EIR 是美国石油、天然气、煤炭和电力 EROI 的一种易于计算且有效的替代指标。EIR 与之前的 EROI 计算结果非常吻合,但增加了有关供应链内能源资源质量的额外信息。此外,石油和天然气以及煤炭的 EIR 和 EROI 在过去 40 年的两个时间段内均呈下降趋势,并且这两个时间段都发生在经济衰退之前。”

参考文献:C. W. King. 美国能源生产和支出的净能量指标——能源强度比。环境研究快报,2010;5 (4): 044006 DOI: 10.1088/1748-9326/5/4/044006

[注:我去年在我的个人博客 Global Energy Matters 上的两篇文章中首次撰写了关于金博士研究的文章。]

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