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科技文明的衰微:從能源的使用看 科技文明的興起與衰微

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科技文明的衰微:從能源的使用看 科技文明的興起與衰微

摘要

本文從歷史引述,近代科技文明從十七世紀人類使用煤能源開始興起,藉二十世 紀大量使用石油與天然氣而加速發展,並且預期將於二十一世紀因全球能源的枯 竭漸漸衰微。今天我們所使用的能源主要是非再生能源,例如煤、石油、天然氣、

核能等,它們均遵循產量達峰頂即開始枯竭的特性,在經過幾個世紀大量的消耗 後,這些非再生能源都正面臨即將枯竭命運。我們根據未來全球能源總供給量與 全球能源每人年均產值,預測全球可能正接近能源供給的枯竭期。因為現今各國 政府能源政策的短視,缺乏因應全球能源枯竭趨勢的完整配合措施,未來全球經 濟動蕩、人口崩潰、能源戰爭爆發與環境惡化等現象都預期將發生。能源枯竭可 能是人類文明的轉捩點,使科技文明衰微,人群的生活方式發生重大改變。

關鍵詞:能源枯竭、科技文明、非再生能源

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The Decline of the Technological Civilization: The Rise and the Decline of the Technological Civilization from the View of Energy Using

Abstract

Modern technological civilization was originated in the seventh century when mankind started using coal energy. It was accelerated through a large-scale of using oil and natural gas in the twentieth century. It is reaching a declination now because of the depletion of global energy in the twentieth-first century. Coal, oil, natural gas and nuclear energy are all non-renewable energy. They follow the characteristic that once they reach the production peak, the depletion is followed. After a great consumption of these non-renewable energies in the previous few centuries, they are all facing the depletion. Based on the forecast of the global total energy supply and the global energy production per capita, the world is probably approaching an energy depletion stage. Due to the lack of aggressive actions and the short-sighted energy policies from the governments in coping with the trend of global energy depletion, the world is expected to have the impacts on the issues of the economic turbulence, the population collapsing, the outbreak of energy war and the deterioration of environments. The depletion of global energy may be a turning point in human history, thus to cause a declination in technological civilization and to result in a great change in human living.

Key Words: Energy Depletion, Technological Civilization, Non-renewable Energy

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科技文明的衰微:從能源的使用看 科技文明的興起與衰微

壹、 前言

人類的使用能源,是人類歷史上極重要的一件大事,它使人類生活發生極大的 變更,1712年英國人紐考門(T. Newcomen)發明了可以連續工作的實用蒸汽 機,藉蒸汽推動活塞以產生動力。紐考門的蒸汽機開啟了一個能源時代,它使人 類從千萬年來對能源使用的沉睡中覺醒,覺悟到能量是自然的偉大力量,因著能 量的使用使人類得以駕駁動力,帶進生活和生產方式巨大改變,歷史上稱此為工 業革命。工業革命改變了人的生產方式及生活型態,也使文明演進的步調加速 (Bronowski, J. 1967),它縮短了人與人的距離,使世界成為一體,因為工業革命的 發生與科技的使用有關,我們特別將這個文明稱為科技文明。在工業革命之前,

也有過科技的發明,例如中國古代的火藥、羅盤、紡織等技術,但其影響人群生 活及生產方式有限,不若工業革命之後幾個世紀科技的日新月異,成為近幾個世 紀文明進步中最顯著的特徵。

從使用能源的角度來看,近代科技文明的發生起源於使用能源,並且也可能因 全球能源的枯竭而逐漸衰微,因此本文將從能源使用的角度來看科技文明的興起 與衰微。我們要從歷史來回顧,近幾個世紀如何因能源的使用,興起科技文明;

並且也要推論在這二十一世紀之初,當所有非再生能源都傳出即將枯竭警訊,現 代科技文明及人群生活方式可能將面臨的衝擊。

貳、 人類能源使用的幾個階段

人類的使用能源,可以分為幾個階段。十八世紀以前千萬年來,人類還不懂得 使用能源,一切活動均依靠體力,從事於農耕活動,主要被利用的自然界能量為 風力與水力。早在公元前一千五百年腓尼基人(Phoenician) 就懂得藉使用帆船進行 貨物的貿易(Garrison, T. 2002),其能量來自太陽的贈禮(Crosby, A.W. 2008),水車、

風車、帆船等之使用,使人稍微取用一點來自大自然的能力。十三世紀初文獻記 載在英國煤開始被人使用,主要作為燃燒取暖及烹飪用途。石油在歷史上很早就 記載被人使用,例如聖經記載挪亞用歌斐木造方舟,裡外抹上松香,松香的英文 字 pitch是瀝青之意,它是石油的一種固態形式。中國古籍中也曾記載石油被作為 潤滑及照明用途,例如晉朝張華所著“博物志"中提到甘肅玉門一帶產有“石 漆",可作潤滑油來“膏車"。由以上所述可見在十八世紀以前能源曾被利用,

但使用的範圍非常有限,人群的生活仍然非常原始,肌力是人重要且幾乎是唯一 的主要動力機制,這段長的時期可稱為人類使用能源的懵懂期,能源提供人經濟 活動的範圍及影響都非常有限。

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工業革命開始,部分人群發現利用能源作為動力可提高生產力,人群的生產及 生活方式漸漸發生轉變。起初是少數國家領悟使用能源得以致富,使用能源可增 加產能並帶來普遍社會的財富,使國家強盛。從十八世紀初到十九世紀末,所使 用的能源主要是煤能源,受惠的國家限於歐美及日本一些先進國家,世界因使用 能源開始進步,但能源影響的範圍仍然有限。從全球總能源生產值(圖一)來看,它 們的數值很小,因此這個階段可視為能源使用的“發現期",歷史上被稱為的“煤 炭與蒸汽"時代。

1859 年德雷克(Edward Drake)在美國賓州 Titusville 發現了世界上的第一口油 井,石油開始被作為商業用途而量產,但主要是經蒸餾後取得煤油作照明用,取 代原先普遍使用的煤氣燈,但市場需求仍非常有限,全球的石油的總生產量每年 不過幾百萬桶。1901 年在美國德州東南的Spindletop,因鑽井技術的進步,發現大 油田,每日生產原油達十萬桶,美國原油生產量因此大增,一躍成爲當時全球最 大産油國。Spindletop 發現大油田開啟了石油大量開採的新紀元,全球石油產量 因此大幅增加,時間上也正好配合了在此之前不久內燃機與發電機的發明,並相 繼應用於汽車、飛機及電力系統,石油比較煤是更有效率更便利的能源,因此石 油迅速取代煤而成爲主要的工業能源。這段時期貫穿了整個二十世紀,直到二十 一世紀初全球原油供給突然發現短缺為止。整個二十世紀因著享用廉價石油,經 濟普遍快速的成長,人口也迅速膨脹,二十世紀因此被稱為“石油世紀",完全 受惠於石油所帶來的富裕。從全球總能源生產值(圖一)來看,這段時期數值大幅成 長,可視為能源使用的“加速期",歷史上所被稱為“石油與內燃機"時代。

然而經過前幾個世紀能源的使用,特別是經過二十世紀能源大量的消耗,到了 二十一世紀初能源的供給開始趕不上需求,許多證據顯示,全球能源供給可能已 經進入或即將進入一個長期的“枯竭期",而且這個枯竭的趨勢將越來越加劇。

因為幾個世紀來人類生活已經相當倚賴能源,這個能源匱乏將必然帶進一些嚴重 的後果,這是本文所要探討的主題。

以上所述人類能源使用的幾個階段在圖一中得以示意(Hubbert, M.K. 1976),十八 世紀以前全球的總能源生產值幾近於零,因此不予考量。十八世紀初至十九世紀 末是能源使用的初階,即前述的“發現期",所使用的能源主要是煤能源,總能 源生產值有限,它相當於圖一 I 時期。二十世紀初石油工業興起,能源被加速使 用,是能源使用的“加速期",它相當於圖一 II 時期,此階段一直延續到圖一鐘 形的峰頂為止,約有一個世紀之久。進入二十一世紀能源開始匱乏,能源供給量 下降,而且短缺愈來愈顯著,因此從二十一世紀初開始,全球即面臨一個長期的 能源“枯竭期",它相當於圖一 III 時期,此階段從圖形中的鐘形峰頂開始直到末 了。

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圖一:人類能源使用的三個階段:I 發現期 II 加速期

III 枯竭期 (Hubbert, M.K. 1976)

參、 能源的使用與科技文明的發展:

一、 煤能源的使用與科技文明的發展

從紐考門發明了第一部蒸汽機後一個世紀,整個世界進入一個煤能源時代,歷 史上稱為蒸汽時代或機器時代,也就是第一期的工業革命。 這一段時間科技的進 展偏重在使用煤能源應用於紡織業、礦業和水陸交通等方面,也就是人開始學習 取用能量來駕馭動力,除了 1712 年紐考門發明蒸汽機與 1768 年瓦特改良蒸汽機 外,其他重要的發明均與動力的增進有關,例如 1738 年英國凱約翰 (John Kay) 發 明飛梭改進織布機效率,1764 年 哈格里佛士(James Hargreaves) 發明紡紗機,1779 年克倫普吞(Samuei Crompton) 發明紡棉機 ,1785 年卡特賴特(Edward Cartwight) 發明自動織布機,1793 年美國惠特尼(Eli Whitney) 發明轧棉機,1807 年美國工程 師富爾敦(Robert Fulton) 設計第一艘汽船,1803 年英國工程師理查.德特里維西 克(Richard Trevithick) 將瓦特的蒸汽機改進成高壓蒸汽機,使蒸汽成為蒸汽機車動 力,它可以每小時 5 英里速度載重 20 噸貨物。1812 年 特列维雪克(Trevithick)製造 科 爾尼鍋爐,1825 年英國人斯蒂芬遜(Stephensen)製造了第一輛蒸汽火車,開始了鐵 路運輸的新紀元。

因著使用能源與科技的發明,生產方式得以改變並因此致富,使用能源是致富的 必然模式。任何國家社會因使用能源必然帶進財富,1800 年一台走錠紡紗機單位 時間生產量,等於兩百至三百紡紗工人生產量。18 世紀初藉傳統紡織業的生產方 式,中國、印度與歐洲合占有全球生產總值的 70%,其中大約各佔三分之一。到 了 1900 年因著紡紗機的使用,市場占有率發生劇烈變化, 歐洲佔有 60%,美國 佔有 20%,中國和印度佔有比例跌到 7%與 2%,可謂財富重新分配(Crosby, A.W.

2008)。英國因首先使用煤能源,跑在所有歐美國家之前,達到新的生產方式所需

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的各種條件,在 1701 年,英國每人年平均消耗約半噸的煤;到 1850 年每人年平 均消耗近三噸的煤(Bronowski, J. 1967)。英國並以此為基礎加速推動工業革命,使 其一躍而為“世界工場",大幅增加生產力量,成為西方國家急起直追對象。

此段以煤為主要能源時期約一百多年,其特徵就是以煤為能源並以蒸汽機產生動 力。然而使用蒸汽機以得著動力的方式畢竟是間接的,必須先燃燒煤得著蒸氣,

藉蒸氣能力推動活塞使機器運轉,在過程中許多能量被浪費,為何不發明更有效 率的設計來使用能源,直接在活塞內部燃燒燃料? 內燃引擎的想法因此產生,十 九世紀中葉起許多新發明問世均沿著這一想法發展(Crosby, A.W. 2008)。例如 1876 年德國鄂圖(Nikolaus Otto)製造了世界上第一台燃燒汽油的內燃機,1886 年賓士 (Carl Benz)將內燃機安裝在三輪車上,製造了世界上第一輛汽車。1896 年德國工 程師狄塞耳(Rudolf Diesel)發明柴油機。同年美國福特(Henry Ford) 將輪胎裝到汽 車上,製造了四輪汽車,幾年後福特以生產線的概念,大量生產 T 型車,使汽車 成為普通使用的交通工具。1903 年美國萊特兄弟(Orville and Wilbur Wright)利用內 燃機技術,製造了第一部滑翔機,完成了人類幾千年來飛行天空的夢想 (馮作民 1975)。

除了動力本身的取得,人類也渴求動力應用的便利性,電的發現滿足了這個需求。

十九世紀中葉以後,工業革命進入一個新的階段,許多新的發明均與電力的使用 有關:諸如電話、電燈、留聲機、電影等,稱為“電氣時代"。1830 年法拉第(Michael Faraday)發現電磁感應定律,1836 年摩斯 (Samuel F.B. Morse) 發明電碼,1835 年達 文波(Thomas Davenport)製作能驅動小電車的應用馬達,1888 年,特斯拉(Nikola Tesla)發明交流馬達,1876 年美國貝爾﹙Alexander G. Bell﹚發明了電話,1879 年 美國愛迪生(Thomas A. Edison) 發明了電燈,其後又發明了留聲機和電影(林立樹 2001)

二、 石油與天然氣能源的使用與科技文明的發展

雖然如前述內燃機與電力的應用技術在十九世紀下半業都已陸續被發明,但仍未 被大量使用,全球的能源總產量非常有限,石油也還未被大量開採,直到 1900 年,

全球原油總產量不過每日五十萬桶。原油產量少的原因,固然是因為市場需求低,

當時原油僅被利用作煤油燈照明用途;更重要的是因為當時對石油生成的原因未 明,鑽井作業的深度很淺,所採得的石油非常有限。1901 年的 1 月 10 日,也就是 二十一世紀的初業,在美國德州東南的Spindletop 小鎮,發生了一個單一的事件,

卻改變了歷史,結束了煤能源王朝,使人類突然邁進石油工業。這日早晨在 Spindletop 因著鑽井人員嘗試螺旋鑽井的新技術,並使用泥漿作為鑽井液,突破以 往鑽井的困難,鑽至深度 311 公尺,油井噴出大量原油,當時該井每日所產原油 超過十萬桶,超過當時全美國每日石油總產量。Spindletop 之後陸續又有許多大油 田相繼被發現,全球石油產量開始大幅度增加,開啟了能源使用的新紀元。

由於産油區的不斷探勘和發現,以及鑽井和煉油技術的改進,油價大幅度下跌,

從而導致本來以煤爲燃料的火車和輪船,都紛紛改用以石油爲燃料的內燃機。石 油的單位能量密度遠高於煤,此外攜帶空間比煤小也較乾淨,長程火車和遠洋輪 船改用石油後不但速度更快,而且可騰出更多空間裝載乘客與貨物。便宜的油價 也刺激了對汽車的需求,汽車被不斷改進,作為大眾化交通工具。正如蒸汽機的

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發明並廉價煤的豐富供應,帶進了第一期的工業革命;內燃機與電器發明並相繼 全球大油田的發現,也加速了第二期的工業革命(林立樹、 蔡英文、陳炯章 2002)。

從以上討論我們得到一個深刻的印象,即科技文明的發展與能源的使用密切關聯。沒有 科技的發明,能源被埋在地下,徒然無用武之地;但缺少了能源的供給,科技文明就要 停滯甚至萎縮,因此兩者是相輔相成,互相倚賴,缺一不可。

以上所述科技文明進展與能源供給的關係

在戰爭中更為顯明,二次的世界大戰更加 速了科技與能源的連結。在第一次世界大戰中飛機與戰車紛紛被投入戰場,各交 戰國都發現,飛機與戰車的優劣決定戰爭的勝負,因此都被努力研發製造,例如 英國在 1914 年開戰時,只有飛機六十三架,1918 年 4 月戰爭末期,英國已經有飛 機二萬二千架,成長的速度可說是十分驚人(李怡 1967)。最後英法聯軍的勝利更 是因為運用戰車,取得戰場的絕對優勢,1918 年 8 月英法聯軍動用了幾千輛戰車,

在一次亞珉會戰中重創德軍,使其戰鬥力崩潰,不久同盟國承認失敗並停戰,結 束了這次大戰。因為這次大戰的勝利決定於能源的使用,英國一位官員Lord Curzon 語重心長的說:“聯軍的勝利是漂浮在石油的波浪上" (“The Allies had floated to victory upon a wave of oil”)(Kunstler, J. H. 2005)。在第二次世界大戰中,

原油的供給更是勝負的關鍵,希特勒雖以新型坦克席捲西歐戰場並以大規模火箭 與飛機轟炸英國,在戰事中取得最初優勢,卻因懼怕蘇俄占領羅馬尼亞油田,切 斷了德國石油主要來源,被迫向蘇俄宣戰,不惜冒兩線作戰危險,結果種下了敗 因。同樣對石油匱乏的恐懼也發生於日本,當 1931 年羅斯福總統宣布凍結日本在 美國一切資金,並禁止石油輸出日本,日本為取得荷屬東印度群島的石油,以抵 銷美國對其石油的禁運的影響,不惜偷襲珍珠港,企圖炸燬並癱瘓美國的艦隊,

愚蠢的發動了太平洋戰爭,結果也導致敗亡。當然美國豐富的油產量也是歐亞戰 場上獲勝的主要原因,戰爭期間美國及其盟邦共消耗了約七十億桶石油,充分的 原油供給保證了戰爭最後的勝利(Yergin, D. 1991)。

第二次世界大戰後全球經濟普遍開始蓬勃發展,但綜觀整個二十世紀科技文明的 進步,可說都與石油與天然氣的使用有關,所有現代科技的產品都須石油與天然 氣,例如運輸、農業倚賴石油,現代醫藥、有機化合物、生活用品、國防器材都 由來自石油的衍生物,塑膠、計算機以及所有高科技產品全都取材於石油,建築 用的瀝青也來自石油,可說今天科技文明與石油關係已經牢不可分。石油和天然 氣的使用貫穿了整個二十世紀,人群社會充分享受了廉價石油所帶來經濟發展的 好處(Yergin, D. 1991)。

天然氣大量使用的時期比石油要稍微晚一點,早期因天然氣輸送困難,不方便作 為大規模商業用途,而且全球原油供給充足,未有匱乏之虞,因此產油國如果所 產天然氣太多,常只被作為廢氣燒掉,未被有效利用。以後發現了液化天然氣(LNG) 技術,將天然氣在常壓下冷凍至零下 162℃,使它冷凝成液體,體積將縮減至氣態 時的六百分之一,藉特別設計的冷凍船載送並藉低溫儲槽儲存,非常有效便利,

因此天然氣漸漸成為市場寵兒,1973-1974 年全球爆發第一次石油危機,能源的需 求與日俱增,全球天然氣的需求開始大幅度增長。近年來全球原油逐漸呈現枯竭

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徵象,因著國際油價高漲,各國紛紛改以天然氣取代石油作火力發電,蔚然成為 國際間能源需求的一個新趨勢。

三、 核能源的使用與科技文明的發展

第二次世界大戰後因著對能源的需求越來越深,各種能源被利用的可能性因此都 一一被考慮,核能源的和平用途也開始被研發。“核能"這個名詞事實上是包含 核分裂與核融合兩種不同程序,目前只有核分裂被作為商業用途。自然界裡自然 產生的元素能作為核分裂使用的並不多, 常見的有鈾-235、鈾-238、釷-232 及鈽 -239 等。鈾-233 及鈽-239 因可由釷-232 及鈾-238 滋生而來,故其反應又稱滋生 反應,以別於鈾-235 的分裂反應。目前的核能電廠中,絕大部分是以熱中子式鈾 -235 核分裂為能源。由於地球上的鈾-235 原料數十年內將用盡,核能工業先進國 家正積極研發利用鈾-238 滋生反應的快中子滋生反應器,預期在 2030-2050 年間,

快滋生反應爐將盛行,以鈾-238 與釷-232 為原料,代替傳統輕水式反應爐 (Montgomery, C.W. and Spencer, E.W. 2003) 。

核能曾經是世人一個美好的夢,一公克的鈾-235 分裂能產生點亮一萬個一百瓦的 燈泡一天之所需能量;相對的,煤需要十萬倍以上的重量才能產生同樣的能量。

第二次世界大戰期間,核能曾被研發應用於戰爭,1955年美國海軍 “Nautilus"

號潛水艇首次嘗試核能的和平用途,以一個約高爾夫球大小的鈾元素作為燃料航 行了62,000 英哩,不久美國、蘇聯與加拿大分別發明了核能反應爐以產生電力作 商業用途,在1960 年代,發電業界對核能發電趨之若驚,以為核能會是最便宜的 能源,直到1970年代起發生幾次核能反應爐的安全問題,反核意識漸漸升高,核 能反應爐的興建趨勢才逐漸減緩。核電廠在一般嚴格的控管下,只釋放非常小的 輻射,一般相信對人體是無害的;只有在控管程序被疏忽時,核子輻射才會大量 外洩。1979年美國賓州之三浬島(Three Mile Island) 核電廠,發生核子外洩事件,

原因是因為失去冷卻劑以致使35%至45%的爐心物質融化。1986年烏克蘭之車諾比 (Chernobyl) 核電廠因失去冷卻水爐心過熱爆炸,因此嚴重污染當地環境,之後各 國都紛紛發生反核示威,因此80年末期起核能廠的興建速率即大幅降低。

近年來因國際間能源需求殷切,金磚四國(巴西、蘇俄、印度、中國)的經濟起飛更 是對能源的需求如飢如渴,在國際能源匱乏之際,未來核能發電可能再被殷切需 求。由於核能電廠的建廠成本所佔比例高,相較下燃料成本僅佔 15.9%,天然氣發 電成本中,建廠成本所佔比例低,但燃料成本卻高達 82.8%,因此如果國際上燃料 價格產生波動,會對天然氣發電的成本產生較大衝擊。相較下核能的發電成本較 穩定,受國際能源價格波動的影響較小。再加上核發電所使用的燃料體積小、運 貯方便,能源依賴進口的國家使用核能發電,可以降低能源危機發生時可能受到 的衝擊。尤其在不久將來快中子滋生反應爐技術將更成熟,以鈾-238 與釷-232 為 原料,代替傳統輕水式反應爐,原料的來源會更充足,屆時核能發電的需求熱情 可能被激起。惟 2011 年的日本福島核電廠因地震及海嘯造成大量輻射外洩及污

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染,未來全球對核能的倚賴程度可能會受到影響。

隨著時代的往前,科技文明的進展也日新月異,許多尖端科技例如太空科技、生 物遺傳科技、生化科技、資訊科技等其發展都是一日千里,今天人類物質文明的 進步是空前的,然而這一切科技發展的遠景,均建立於一個假設已存在的條件,

即充足的能源供給;一旦能源的來源開始短缺,科技文明的繁茂景象可能會消失。

特別是石油與天然氣的供給漸漸短缺,資料顯示它們已經或即將進入枯竭期,因 此這裡我們必須談談全球能源枯竭的趨勢和能源枯竭可能造成的影響。以下我們 將介紹能源枯竭的理論根據,並以預測數據說明未來全球能源枯竭的真實性。

肆、 能源枯竭的理論根據:

一、 非再生能源生產曲線

能源為什麼會枯竭呢? 這裡我們要提出一點理論上的解釋。我們現今所使用 的能源大都是非再生能源,包括石油、天然氣、煤、放射性元素等,這些能源其 儲藏都是有限的,一旦用盡就無法更替,因此它們都有枯竭時日。圖二是各種能 源使用隨時間的變化,圖中顯示三種能源生產的可能曲線 :(i)無限指數增長曲 線 (ii) 再生能源生產曲線 (iii) 非再生能源生產曲線。這三種曲線都是一種指數 型的變化,但隨著資源的有限與否,各自有不同的表現,也遵循各自特定的數學 公式,各個曲線的物理意義闡釋如下:

(1) 無限指數增長曲線: 這個曲線是自然增長曲線,例如人口的增長、放射性物 質的衰變等,都遵循無限指數增長曲線,此曲線特徵為無限增加,沒有產量 的顧慮,其產量隨時間之變化遵循公式 1:

P(t) = P

0

e

kt --- (公式 1) 式中

P

為產能,

t

為時間。

(2) 再生能源的生產曲線,數學上稱此曲線為誤差函數(Error Function),所有再生 能源的生產,如太陽能、風力及水力的利用等,都遵循這個曲線,此外如地熱 隨深度分布亦為類似曲線。在曲線開始時因需求增加產量快速增長,但在一段 時期後供給等於需求,產量趨近於一個穩定數值,因為供給源源不斷,所以並 無枯竭之虞,其產量隨時間之變化遵循公式 2 (Hubbert, M.K. 1982):

---- (公式 2)

(3) 第三種為非再生能源生產曲線,在圖形上如同一鐘型的曲線,在數學上稱此為 常態分布曲線(normal distribution)或高斯分布曲線(Gaussian distribution),也是 自然界常見的一種分配曲線,開始時產量如同再生能源曲線快速增長,但在達 於鐘型峰頂時即開始衰減,此時即使需求增加產量仍必須下降,原因是由於自 然界資源的有限性,因此一旦過了產量高峰,不論任何外界因素的刺激,例如 探勘與開採方法的改進或需求量增加,都不能改變這個生產逐漸衰退的事實,

其產量隨時間之變化遵循公式 3 (Hubbert, M.K. 1974):

--- (公式 3)

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公式中μ 與 σԜ2 為平均數與變異數

圖二:能源生產的三種可能曲線(i)無限指數增長曲線 (ii)再生能源生產曲 線 (iii) 非再生能源生產曲線(Hubbert, M.K. 1974)。 

石油、天然氣、煤、放射性元素等均屬於非再生能源,它們的生產都遵循非 再生能源生產曲線,如圖二中所顯示的,開始時快速增長,達峰頂時產值最大,

之後即開始逐年減產,即進入它們的枯竭期。例如油田一旦進入枯竭期,產量即 開始滑跌,此時任何外加因素的刺激,例如新的探勘與鑽探技術  (3-d 震测探勘、

電腦繪圖、深海鑽探技術)、市場需求的增加或油價高漲等都不能幫助增產,產量 且逐年下降,直到油田完全廢棄為止。

二、產量高峰理論

上述非再生能源生產曲線呈鐘型分布,其鐘型分布的頂點就是產量高峰,此產量 高峰與能源枯竭密切相關,因此我們必須談談產量高峰理論。

產量高峰理論首先由殼牌石油公司研究員哈伯特 (Hubbert, M.K.) 於 1956 年提 出,他指出油田的產量隨著開採年齡呈鐘形曲綫變化,在鐘型高峰是生產的最高 值,以後即必須逐年減產。油田的產量所以會隨著開採年齡長短有此規律性變化,

是因為在油田開採初期,所抽取的都是容易開採的石油,其油井多在陸域和接近 地表,容易唧出,此外石油的比重較輕、含硫量較低,容易煉製,故産量能迅速 提升。但隨著油田的老化,當産量達到峰頂,再要抽取餘剩的儲油比初期困難,

且因油井大多採於海域,開採及運輸費用高且受到環保限制;儲油層深度較深不 易唧出,採油工程上也要非常小心,須不斷灌水或氣體以維持油田內氣、油、水 三者間壓力平衡,如果不顧一切的汲取石油,會使油田受損或夭折,故開採、運 輸及煉製的費用在達到産量高峰後會越來越高,當生產費用超過市場價值時,這

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個油田便將失去經濟價值而停産。

哈伯特曾預測美國的石油産量高峰大約在 1970 年代來到,當哈伯特 1956 年提出 石油産量高峰理論時,遭到石油界與學術界羣起反對,當時美國石油事業發展正 如日中天,是全世界最大石油輸出國,哈伯特的産量高峰預言無異對美國石油界 當頭棒喝,因此很多人都反對他的論點,認為是無稽之談。然而不幸的是,美國 石油産量果然如哈伯特所預期於 1973-74年達到高峰,在高峰期的産量日産高達 940 萬桶,以後即逐年減產,至 2009 年已經下滑到日産量低於五百萬桶。因美國 石油産量於 1973-1974 達到高峰,它的影響就造成了 1973-74年間第一次全球能源 危機,當時阿拉伯國家不滿西方國家支持以色列,採取了石油禁運,美國石油業 卻因達到産量高峰必須減產,無法增加產量以彌補市場需求,這次危機引發了全 球性的通貨膨脹及經濟衰退,油價與物價上漲數倍。

哈伯特於 1976 年也對全球的石油生産進行研究,預測全球石油產量高峰大約在 1995 年左右 (圖三),由於哈伯特在世時所能掌握的全球石油蘊藏量資料仍不齊 全,因此他對全球產量高峰的預測不完全準確。哈伯特過世後另有一些地質學家 繼續對哈伯特理論作修正與驗證。這些學者如哈特非(Hatfield, C. 1997) 、凱爾(Kerr, R. A 1998)、坎貝爾(Campbell, C.J. 2001),坎貝爾和拉和芮(Campbell, C.J. and Laherrere, J. 1998) 等運用新資料重新驗證哈伯特理論,相繼撰文並不約而同的預 測全球產量高峰時間將在 2004 年與 2008 年間到來。

圖三: 殼牌石油公司研究員 Hubbert, M. K. 1976 年預測全球石油產量高峰約在 1995 年左右到來,後再經其他學者修正約在 2004 年與 2008 年間到來。

以上所述哈伯特的産量高峰理論,不僅適用於單個油井、油田,也適用於一個區 域、一個國家或全球,所指的是該地域內所有油井產量的總和。産量高峰的理論 也不僅適用於油田,所有的非再生能源,例如煤、天然氣、油頁岩或放射性元素 等,都有它們各自的產量高峰(Hubbert, M.K. 1956),例如拉和芮(Laherrere, J. 2006) 就預測天然氣將於 2025 年達到產量高峰。

(12)

產量高峰理論所以如此重要,因為它預告能源枯竭的真實性。一般人可能以為,

能源危機是在人用完最後的能源,比如用完最後一滴石油才發生,然而這個觀念 是錯誤的,一旦能源供給過了產量高峰而減產時,能源危機就隨之發生,而且供 需差距愈來愈大,危機也愈來愈嚴重。產量高峰的理論聽來好像很荒謬,因為正 當能源逐年增產而達於頂峰,一切遠景看好時,卻突然傳出能源危機,令人難以 置信,然而實情卻是如此。例如前述 1973-74 年第一次全球能源危機,當時「石油 輸出國家組織」(OPEC)不過減產原油 5%,因美國國內石油産量已達高峰不能增 產,市場原油供給不敷所需,致使油價與物價上漲數倍。再如全球原油供給可能 在 2006 年達到峰頂,因市場原油強勁需求,特別是印度與中國近年來快速發展經 濟,刺激油價一路飆漲到 2008 年每桶 147 美元,終於導致通貨膨脹並引發金融風 暴,造成全球性的經濟衰退。這兩個例子都說明能源枯竭與產量高峰有關,產量 高峰過後便將出現能源危機,產量高峰就如同能源枯竭的一個警鐘。

 

前述所有非再生能源都遵循非再生能源生產曲線,一旦過了產量高峰產量即衰 減,不幸的是我們現今仍主要倚靠非再生能源,它們和民生的關係是如此密切,

所有現代科技產品的製造可說全倚賴非再生能源。例如圖四是美國能源署(U.S.

Energy Information Agent)公佈的 2007 年全球能源消耗作圖,包括有石油(35.3%)、 天然氣(22.6%)、煤(26.7%)、核能(5.5%)與其他(9.9%)等五項能源,其中石油、

天然氣、煤、核能四者屬於非再生能源,它們佔有主要能源的 90.1%,石油與天然 氣供給則佔主要能源的 57.9%,可見石油與天然氣仍佔能源結構中的主體,它們的 瀕臨產量高峰必然帶來社會極大的不安。這就如同人體中含水 70%,但不須要等 到完全失水,只要人體缺水超過 10-15%以上,人體就可能因脫水而發生重大疾病,

因此石油與天然氣的逐漸枯竭,必將造成全球極大的動蕩。6

圖四:2007 年全球總能源消耗(美國能源署 2007)

伍、能源使用的歷史數據與未來枯竭的預測

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以上我們簡述了產量高峰理論,並說明產量達於高峰指出能源進入枯竭期的事 實,以下我們將考察一些歷史的數據。根據美國能源署 2009 年公佈的資料,2006 年全球原油每日供給為 8.453 仟萬桶,每日需求為 8.521 仟萬桶;2007 年每日供給 8.441 仟萬桶,每日需求 8.613 仟萬桶;2008 年每日供給 8.541 仟萬桶,每日需求 8.574 仟萬桶,以上數據說明 2006 年起原油供給可能已經達到產量高峰,雖然市場 有需求,供給卻趕不上需求。此外 2004 年起油價一路飆漲,2008 年油價甚至漲至 每桶 147 美元,也佐證石油的供給不及需求。此外資料也顯示,在全球 65 個石油 生產國中,有 60 個國家產量已經過了石油產量高峰而減產,可見關於全球原油達 到產量高峰這件事,已經不是我們的想像。

除上述數據,本文也蒐集了一些公開的數據並作未來值的預測。圖五為 1965 至 2050 年各種能源供給圖,其中 1965 至 2010 年為歷史資料,由美國能源署與英國石油 公司(BP)網站提供作圖資料。2011 至 2050 年資料則為預測值,參考 Chefurka, P. 

(2010)  所引用的資料庫,預測中考慮了各種能源達產量高峰後的衰減速率 (depletion rate),全球石油供給於 2006 年達産量高峰,天然氣與煤供給均於 2025 年達產量高峰,並套用了能源觀察小組(Energy Watch Group 2010)的預測模式。圖 六是 1965 至 2050 年全球能源每人年均產值(World Energy Production Per Capita)作 圖,能源每人年均產值為各年全球能源總供給量除以各年全球人口,即 ê = E (能 源總供給量) / P(全球人口),其中歷史人口部分由聯合國人口資訊網站 (United Nations Population Information Network)提供,預測人口部分由美國人口局網站 (U.S. Census Bureau)提供。能源供給量的單位採用石油當量噸(tonne of oil equivalent,toe),以便比較各種不同能源的產能。

圖五: 全球能源總供給量: 1965–2050

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圖六:全球能源每人年均產值:: 1965–2050

圖五顯示,全球能源總供給量將於 2020 年達於高峰,圖六則顯示,能源每人年均 產值比它更早在 2010 年即達於高峰。圖五說明了一個未來趨勢,當石油於 2006 年達產量高峰時,天然氣與煤開始增產以替補石油的短缺。圖六之能源每人年均 產值比圖五能源總供給量更具實質意義,因為它代表地球上平均每個人實際每年 所產的能源。能源每人年均產值更早於 2010 年即達到高峰,是因全球人口的母數 愈來愈大,使全球能源每人年均產值相對變小,能源每人年均產值的預測值說明 了一個可能現象,從 2010 年起,全球將進入一個長期能源供給的枯竭期。

陸、 替代能源的可能性

因著全球石油與天然氣即將耗盡,各種替代能源都曾紛紛被嘗試,以分擔石油與 天然氣能量供給的短缺,例如太陽能、地熱、風力、水力、潮汐、生質能源、海 水溫差、油頁岩、瀝青砂石等,都紛紛被嘗試發展,但它們的能量供給都非常有 限。太陽能是大眾最期待的替代能源,因為取之不盡、用之不竭,且非常乾淨,

但因成本高、效率低且儲藏不易,發展極其有限;地熱、風力、水力、潮汐、海 水溫差等都只能產生於少數地點,因此產能有限;生質能源曾經一度是大眾的希 望,且有巴西的成功為例,但須要廣大土地的配合,且影響糧食供給,有發展的 限制;油頁岩與瀝青砂石開採不易且只有少數國家擁有礦源。因著這些限制,以 上這些替代能源的產能均有限,即令當非再生能源價格攀升而刺激替代能源的需 求,也不容易大量增產。圖四顯示 2007 年全球所有再生能源供給量不及總能源的 10%,因此無法代替石油與天然氣成為主要能源。圖五中預測未來各種能源的發展 潛能,圖中可見雖然水力、風力、太陽能及其他再生能源的比例都在逐年增加,

但增長的速率緩慢,無法應付石油與天然氣衰竭的趨勢。煤礦雖然儲量豐富,而 且它離產量高峰仍有幾十年,但煤非乾淨能源,且體積龐大攜帶不便,因此要開 倒車回到從前以煤作為主要能源的年代似乎不太可能。液化氫雖然可作燃料電池

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(Fuel Cell)以為汽車的動力,且沒有環保的顧慮,但它本身並非能源,須要先有其 他能量製造液化氫才能被使用,而且發展氫經濟目前仍有一些關鍵技術待突破。

核能發電需求是未來全球能源發展趨勢,但也頗多限制,核分裂雖已被廣泛使用 作為和平用途,但成本極高。因 1986 年的烏克蘭之車諾比核能廠爆炸及 2011 年 的日本福島核能電廠災變,近年來反核聲勢高漲,核能電廠的建造在許多國家已 緩慢下來,而且其儲量也只夠使用五十年左右;核融合則有技術的難題尚須突破。

當石油進入枯竭期而減產,液化天然氣與煤會增產以填補石油缺口,作發電及燃 料用途,但天然氣已經接近產量高峰,很快也將進入枯竭期,因此只是暫時過渡 性質,如前述2007 年石油與天然氣仍佔能源總供給的 57.9%,因此除非替代能源 能夠即時被發現並進入量產,否則因著石油與天然氣已經接近或達到它們的產量 高峰,全球可能已經進入了一個長期的能源枯竭期。除非短期內有新的能源被發 現或核融合的技術難題被解決,否則全球的能源的短缺只有逐日加劇,而一旦發 生全球能源枯竭,各種社會的難題都會相應而生,以下我們要來談談能源枯竭可 能帶來的影響。

柒、能源枯竭可能造成的影響

全球能源枯竭會帶來什麼樣的嚴重後果呢? 以下是預測未來社會因著能源枯竭 可能發生的一些現象。

一、 經濟動蕩:

在能源枯竭的期間最可能發生的一個現象,就是世界面臨一個動蕩的經濟體制,

圖七是這個動蕩經濟體制的一個簡要解釋。圖中假設 S 是市場某產品的供給曲線,

S曲線在右上方是垂直的,表明該產品在特定時間內達到生產的極限;當需求由 D1 向上移動到 D2 時,價格與生產量都在增加;由 D2 移動到 D3 時,產品價格上 漲的幅度加大,但生產量的增幅卻減少;當需求線從 D3 再往上移動,生產已達極 限,所增加的需求只造成產品價格上漲,對產量毫無影響。如果這個產品是與民 生悠關的物質,如糧食、石油或天然氣等,就會造成通貨膨脹。石油的供需就是 一例,因目前最倚賴的能源為石油或天然氣,而唯一能抑制石油或天然氣價格的 是需求量,所以市場景氣一旦復甦,石油或天然氣就開始漲價,上述從 D3 往上移 動造成石油或天然氣價格上漲的通貨膨脹情形就會發生,石油或天然氣漲價又造 成經濟衰退或蕭條,需求量與產品價格再度下跌,經濟學稱這種先發生通貨膨脹,

然後再發生通貨緊縮的現象為停滯型通貨膨脹。如此這種停滯型通貨膨脹會一再 發生,經濟發展如同波濤般起起伏伏,隨著石油或天然氣價格漲跌而反覆起落。

2008 年金融海嘯就是這種動蕩的經濟體制對經濟造成傷害的一個實例,因為油價 狂漲,造成通貨膨脹,銀行升息以抑制通貨膨脹,結果導致次級房貸問題並引發 金融海嘯,可見這種動蕩對經濟傷害極深,未來隨著全球能源的枯竭,這種經濟 動蕩的現象還會重覆發生(丁仁東  2009)。

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圖七: 停滯型通貨膨脹經濟模式

二、 人口崩潰:

能源枯竭也會產生人口的危機

因為人類所以能維繫龐大人口,完全在於能源的大量 使用,一旦能源枯竭,要維持這龐大人口的基本生活需求,就會非常困難。圖八是二 十世紀全球人口成長與歷年石油生產量作圖,兩者成比例增長,說明人口的成長與石 油的使用有關,二十世紀因此人口快速膨脹,從世紀初的 16 億增加到世紀末的 61 億,

增長了 3.8 倍,這完全受惠於廉價石油的使用。

圖八: 全球人口與石油生產(1900-2005)

能源的枯竭使人類立即面臨人口的危機,目前全球人口已接近69 億,聯合國估計 2050 年世界人口將超過 90 億,但這一切均基於一個基本假設:能源充份的供給,

一旦能源枯竭,人類立刻面臨一個極大的危機,就是如何維繫這龐大人口的基本 生活需求。生物學家在觀察生物物種演化時曾發現一個共同的現象,即所有物種 當繁殖過量時,因為生存條件維繫的困難,會發生物種瀕臨崩潰或滅絕現象,例 如在實驗室內培養皿中的細菌,如果繁殖過速,一旦養分不能維繫全體生存,就 會發生全體崩潰死亡情形。Meadows, D. H., Meadows, D. L. & Randers, J. 1992 在

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“Beyond the Limits"這本書中曾對未來人類人口可能遭遇情境作各種的模擬,圖 九是未來人類人口過度膨脹而能源枯竭時 (Overshoot) 可能面臨“人口崩潰"的 一種情境。在此全球能源逐漸枯竭之際,如何解決沉重的人口包袱,實在是個嚴 肅的課題。

圖九:人類人口過度膨脹可能遭遇情境

2008 年 4、5 月間,國際間就曾傳出糧食短缺報導,全球糧食儲備只能供全球維持 53 天。高漲的糧價,使一些貧困國家感受巨大壓力,許多國家如印尼、葉門、加 納、烏茲別克和菲律賓等,都傳出社會動盪的危機,世界銀行說,全球有 20 億人 口受到糧食危機的影響。全球糧食短缺與高油價有直接的關係,高漲的油價帶動 了通貨膨脹,以致民生必需品都一同漲價,特別是食品類價格高漲,因農業機械 化後需要使用燃料,當油價上漲,農產品售價必然升高以反映生產成本。未來當 全球能源漸漸枯竭,糧食短缺問題必然一再發生,並引發社會的動蕩不安,甚至 流血衝突。

三、 爆發能源爭戰:

能源的枯竭也造成國際間緊張的情勢,因為石油與天然氣是人類生活最重要的能 源,直接關係著人類生活的每一層面,加上全球石油與天然氣的分佈極其特殊,

近 2/3 的儲藏都集中在中東地區,而其周圍運輸通道如赫姆茲海峽、曼德海峡、蘇 伊士運河與蘇伊士-地中海油管等都極狹窄,易被軍事封鎖,更使未來能源爭奪情 勢複雜,能源甚至成為未來爆發戰爭的可能原因。90 年代隨著蘇俄共產體制的瓦 解,冷戰時期結束,國際間一個全新的國家安全的觀念逐漸構築成形,國家的安 全不再僅取決於強大的軍事力量,更在於成功的維持強大經濟體制的運作,特別 是能源的取得與保護,因此隨著能源的枯竭,未來國際間情勢可能會非常緊張。

為了保護能源,全球各國在重要地區都佈署重兵,一旦發生動亂,立即軍事 干預。例如兩次美伊戰爭說明了美國強烈的決心,確保其中東原油權益。又如喬 治亞(Georgia)軍隊於 2008 年 8 月 7 日,進攻與俄羅斯接鄰的南奧塞提亞,俄羅斯 於次日即揮軍入侵喬治亞,以保障其油管經南奧塞提亞的通暢;再如 2009 年 7 月 初新疆烏魯木齊發生暴動,中國大陸立即派遣解放軍及武警強力介入,使動亂迅 速恢復平靜。最後如 2010 年 9 月中國大陸與日本發生嚴重釣魚台衝突,雙方各執 一辭,也是因釣魚台附近海域有潛藏石油,這些事件都說明能源的供給深刻影響國 家安全。在正常狀況之下,石油與天然氣的分配藉市場自由經濟體制運作都能很

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圓滿的達成,一些糾紛藉國際間政治協商或者得以解決,然而當石油與天然氣的 供給嚴重缺乏或自由經濟體制運作混亂時,許多國家必然以自己國家安全作為第 一考量,必要時不惜動用武力以保障石油與天然氣的來源,當國際法及國際間彼 此制約的力量也無法管制整個混亂的局面時,能源爭奪戰就一觸即發。

四、 環境惡化:

二十世紀能源大量的使用改變了地球的生態環境,隨著科技文明的發展,許多人 類高科技產品都有毒性且不易分解,它們被排放積存於空氣、水泊、土壤中,也 積存於生物體內,因此污染了生態環境,使大自然越來越不適合生物的生存,甚 至使許多動植物瀕臨絕種。此外燃燒了一世紀的汽油與天然氣,排放的溫室氣體 造成大氣的暖化,使極端氣候增加、海平面上升、生態系統改變、並影響人體健 康,都成了有目共睹的事實。雖然上述環境變質、全球暖化與氣候變遷等問題在 能源使用的加速階段即已發生,有些環境保護學者也曾大聲疾呼其害,例如瑞秋.

卡森女士(Carson, R. 1962) 就出版 “寂靜的春天” ,詳盡描繪一個被DDT毀壞的生 態環境,在60年代曾引起社會廣泛迴響,但在能源使用的加速階段社會大眾似乎 尚未意識到這些問題的嚴重性,乃是但到了能源使用的衰竭期,這些問題的嚴重 性卻一一浮現,而且每一問題都威脅著人類整體的生存。

這些生態環境遭到的破壞都是不可逆的,一旦破壞很難恢復,近年來雖然許多政 府與學者都積極從事研究,提醒民眾節能減碳並制定法規以拯救地球,例如聯 合 國 所 屬 的 政府間氣候變遷委員會(Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC), 就 曾 動 員 了 超 過 130個 國 家 , 2000位 以 上 的 科 學 家 , 經 過 二 十 多 年 提 出 五 次 的 評 估 報 告 , 詳 細 考 察 全 球 暖 化 可 能 造 成 對 生 態 環 境 的 影 響 。 高爾與其團隊(Gore, A. 2007)曾製作了一部「不願面對的真 相」影片與書籍,描述全球暖化帶來災害,並與IPCC於2007年共同獲得諾貝爾和 平獎;此外如陳文茜曾製作「+-2oC」影片,說明使用化石能源造成暖化之害;但 這些努力似乎都無法遏止全球環境惡化的趨勢。近年來北極海快速融化、海平面 加速上升、許多物種頻頻消失、疾病瘟疫增多、大型天然災害增加,經過媒體報 導後這些議題都為大眾極其關切,但因為地球環境的變質是長期使用石化能源累 積的結果,其恢復非短時間內可以奏效,加上全球維持龐大的人口的需求與經濟 的發展都需要持續使用石化能源,因此全球環境惡化趨勢很難停止,甚且可能逐 年加劇。

捌、能源枯竭與科技文明的衰微

今天科技文明的發展,完全建立於能源的使用,從十八世紀始人類發現利用能源 作為動力,科技文明即開始蓬勃發展,它徹底改變了人群的生活方式。但這一切 均架構於一個基本條件,即能源充分的運作,失去能源供給,科技文明便不能維 持,我們可能被迫重拾幾百年前簡單的生活方式。

今天人的生活方式是如此高度依賴科技的進步,但在缺乏能源下,這種建構於高 科技的生活方式將不能繼續維持,下列是一些變動項目的猜測: 1. 交通系統:缺 乏能源下,飛機、火車、汽車及航空、鐵路、公路系統都必大幅度變動,大眾的

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交通工具也必須有所調適。2.電力系統:缺乏能源下,電力的供給將非常有限,

許多我們習以為常的現代人生活方式都將受到限制。3.糧食供給:缺乏燃料,農 業機械無法運作,糧食的生產及行銷將大受影響。4. 貿易制度:缺乏能源,貿易 制度勢必發生重大改變,大型企業不再繼續,並且為小型的貿易所取代。5. 居住 環境:大都會模式將不能再維繫,較小的社區形態取而代之。6.資訊科技的使用:

因著社會型態改變,電腦、網路、虛擬空間、自動化等資訊科技的使用也必相對 應的減少。7. 生活步調減緩,工業社會生活型態逐漸退化到農業社會生活型態。

在“人類能源使用的幾個階段"一節我們說明了人類能源使用可分為三個時期,

圖一的鐘型曲線清楚表明,能源使用一旦過了鐘型頂端就開始進入“枯竭期",

而且之後能源枯竭的趨勢極速,最終因著缺乏能源的推動,科技文明將無法維持,

全球人口也將銳減。我們相信,在未來缺乏能源的時代,社會仍將繼續存在,但 可能經過一些變動,至於經過什麼樣的變動,是急遽的或緩和的? 須要透過戰爭 或和平手段過渡到下一個時期?這些我們都無從知曉,只有等待歷史來揭曉答案。

另一方面,科技文明的衰微可能也減緩了人類目前急切的難題,例如人口膨脹問 題、環境污染問題、全球暖化問題、氣候變遷問題,以及各種大型天然災害頻繁 問題等,這些難題均肇因於近幾個世紀能源的使用,一旦能源耗盡,這些潛在威 脅人類生存的因素也減緩了。

許多學者與專家都預見未來能源衰竭的趨勢,提別是一些石油地質學者,他們紛 紛著書立說,暢談對後石油時代的臆測並應付之道,以下是他們的觀點。

哈伯特(Hubbert, M.K. 1976)認為,人類面臨最大的挑戰是一個“文化的"(cultural) 問題,近二個世紀來,人類生活的穩定相當依賴於一種連續的“呈指數型成長"

(exponential growth),因此也演變成一種文化,這種文化依賴這種呈指數型成長,

不能面對當成長停頓(non-growth) 時可能發生的問題。哈伯特認為在局勢更惡化 前,越早面對解決這個難題,則過度到後石油時代期間所造成的損害就越小。

坎貝爾(Campbell, C.J. 2001) 認為,全球石油產量高峰將是“人類歷史的轉捩 點",後石油時代人類生活將非常困難,他以為二十世紀的經濟繁榮全是由廉價 石油所帶動的,人類享受石油為主要能源,就好比每個人都發財並雇了許多廉價 奴工,但是現在這些奴工都老了,以後的日子將非常難熬。坎貝爾是哈伯特之後 最有影響力的石油地質學家,他曾創立了“石油高峰學會"(ASPO) ,在 11 個國 家有分會和許多會員,因此他的學說對大眾影響很大。

羅伯茨(Roberts, P. 2005) 在“石油的終結—瀕臨危險的新世界"一書中認為,石油 已經深深紮根於當今社會的經濟和政治。如果社會不改變現有的能源消費和生產 方式,石油資源的枯竭只是一個早晚問題。雖然世界的能源體系已經開始了具有 劃時代意義的轉型,但是如果我們既無前瞻性和全球性的視野,又不積極進取,

那麼動亂和激烈的衝突依然無法避免,世界有可能陷入無序的狀態。

西蒙斯(Simmons, M. R. 2005)在“Twilight in the Desert"一書中,談到如何面臨 後石油時代問題,他認為因著石油供需差距越來越大,一場大規模的能源戰爭有

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可能爆發。除非能夠及早訂定一些計畫來減少石油的消耗,人類才可能和平的過 渡到後石油時代,真正的解決辦法就是以一種更為有效的途徑使用石油(使用較少 的石油),來創造世界一個新的秩序,但這個須要相當時間的預備,而且愈早預備 愈好。

克羅斯比(Crosby, A.W. 2008) 在“寫給地球人的能源史"一書中談到如何面對能 源短缺問題,他說我們有三條路可以選擇,第一條路是回到幾個世紀前能源貧乏 狀況;第二條路是實施健全的能源政策,節制使用能源;第三條路是研發核融合 技術或發現新能源。前兩條路實行上非常困難,第三條路則目前尚待關鍵性的突 破。以上三條路既然都有困難,前節所述經濟動蕩及人口崩潰等現象,便極可能 發生。

史丹尼福(Staniford,S. 2005) 認為未來社會如何,決定於經濟的取向,而未來經濟 發展的模式,關鍵在於石油耗竭的速率,石油產量高峰過後若石油耗竭的速率較 緩,未來的社會與經濟發展可經緩和的、適度的調整而繼續成長。如果石油耗竭 的速率快但仍在規範下,未來經濟的規模會縮減,民眾日常生活會有相當程度的 不便,但社會秩序仍能維持。如果石油耗竭的速率極速,日常生活物質極其匱乏 時,則經濟體制失控崩潰、群眾信心瓦解的情形將要發生。

鄧肯和楊魁士特(Duncan, R. C. and Youngquist W. 1998)根據能源人均產值數據提 出“奧杜瓦伊"理論(Olduvai Theory),預測工業文明從 1930 年至 2029 年只能維 持 100 年,2030 年之後人類將退出工業文明。奧杜瓦伊"是東非的一個峽谷,位 於坦桑尼亞北部,被稱為人類的搖籃,因為在峽谷的遺跡中發現了多處早期能人 (指能夠製造工具者)的遺跡和遺骨化石,因此“奧杜瓦伊"一辭的意思是人類回到 原始生活。鄧肯和楊魁士特對全球能源供給的預測和解釋可見於圖十,圖中顯示 全球能源供給是有時段性的,1930 年始全球能源人均產值大幅增加,1979 年達 到峰頂。從 1979 年至 2011 年,全球能源供給逐漸滑落,到 2012 年全球能源供 給開始急劇下降,2012 年至 2030 年世界將失去許多電力供應,2030 年以後全 球能源人均產值太低,不再能維持工業文明。

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圖十: “奧杜瓦伊”理論, 1930-2030 年 (Duncan, R. C. and

Youngquist W. 1998)

從以上所列學者與專家的看法,可見他們普遍的都並不樂觀,對未來的世界憂心 忡忡。因為現今各國政府的能源政策多半目光短淺、無所作為,並無一套完整的 配合措施,以因應全球能源供給逐日枯竭趨勢,因此一旦石油與天然氣供給短缺 發生,勢必發生大規模的混亂,經濟和社會秩序不安,幾個世紀依賴能源而架構 的科技文明的光采,也必逐漸消失,我們可能回到從前缺乏能源的生活方式。

玖、 結論

在本文中我們從歷史引證,近代科技文明的發生起源於十七初人類使用煤能源,

二十世紀因大量使用石油與天然氣,科技文明得以加速發展,當二十一世紀初全 球能源傳出枯竭警訊,我們預測科技文明可能因此將隨著能源的枯竭而逐漸衰微。

 

我們回顧了歷史上煤、石油、天然氣與核能等這幾個主要非再生能源的使用,說 明經過幾個世紀大量的消耗,它們都已逐漸枯竭。我們說明了能源枯竭的理論根 據,闡明了非再生能源供給的特性,並且提出它們的枯竭已經由一些石油地質學 者所預測。由美國能源署與英國石油公司公佈的數據,根據全球能源總供給量與 全球能源每人年產值的未來預測趨勢,我們推論全球可能已經接近能源供給的枯 竭期。 

 

全球能源的枯竭,可能造成經濟的動蕩、人口崩潰、能源戰爭爆發與環境惡化等 現象。本文引述多位石油地質學者對全球能源衰竭的看法,說明能源枯竭可能是 人類歷史的轉捩點,它將影響科技文明的衰微,使人改變幾個世紀來倚賴能源的 生活方式。

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參考文獻

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參考文獻

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