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遗憾的是，能量的转变并不是完全的。并非水的全部势能都能转变成电能。有些势能常常转变成热量然后消失到周围环境中。能源效率就是我们如何能很好地将能量从一种形式转变成另一种形式而没有浪费——即生产出来的能量与生产过程中所消耗的能量之比。
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能源可以用多种方法提取。人类本身就是能量的转换者，从蕴藏在食物中的能量获取燃料。我们的食物来源于植物通过光合作用而储存的太阳能。实际上，几乎所有能源都是当初太阳产生的能量的储存库。其中有木材、水、风和化石燃料等。人类已经不同程度地利用了其中的每一种。农业社会之前，人们主要将储藏在野生植物和动物中的能量作为食物，不过也开发了某些工具（如矛）和养成了开拓能源基地的习惯。例如，人们通过火来取暖、做饭和清理林地从而增加自己的能源。
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定居性的农业社会发展了技术以利用越来越多的能源。动植物的驯化（domestication），利用风力（wind power）推动船只和风磨，利用水转动水轮，这些都扩大了能源的基础。在人类的大部分历史中，木材是主要的燃料来源。甚至在今天，世界上至少还有一半的人将木材作为燃料烹饪和取暖。
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然而，正是在从可再生资源到非可再生矿物的过渡期中，主要的化石燃料激发了工业革命，使得第6章所讨论的人口增长成为可能，并且给予一些地区远超过其未使用非生物能源时所能达到的人口承载力。在工业化国家，个人和国家财富的大量增加，在很大程度上是建立在煤、石油和天然气的经济基础上的。这些能源被用于供热、发电和开动机器。
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能源的消耗与工业化生产和个人财富的增加密切相关。一般来说，能源消费水平越高，人均国民总收入就越高。能源消耗与经济发展的这种相互关系表明了各社会之间的基本差异。能承受大量能源消耗的国家，就可以继续扩张他们的经济和提升人民的生活水平。那些无法获得能源、或者承受不起能源消费的国家，他们的经济发展远景与那些发达国家的差距日益加大。
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5.3 非再生能源
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原油（crude oil）、天然气和煤构成了工业化的基础。图5.5表明了美国过去的能源消费格局。大约1885年之前，燃烧木材提供了大部分的能源需求。从1885年起，煤炭上升到主要地位。由燃煤满足的能源需求所占比例大约在1910年达到顶峰。之后，石油和天然气逐渐取代了煤炭。如图所示，化石燃料作为能源在最近100年占据绝对优势，2005年占美国全国能源消费的90%左右。
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图 5.6 （a）石油主要生产国。2004年这8个国家生产了世界石油的56%。石油输出国组织成员国以星号标注，共占2004年石油生产量的41%。（b）石油主要消费国。这里只表示了6个国家。每国在2004年消费了世界石油的3%或更多。
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资料来源：Data from The BP Statistical Review of World Energy, June 2005.
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地理学与生活（插图第11版） [:1705409674]
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原油
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今天，原油及其副产品几乎占全世界所有商业能源消费的40%（木材和其他传统燃料未计在内）。世界上有些地区和工业化国家对原油的依赖远高于此数。图5.6表明了原油（也称石油）的主要生产国和消费国。
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图 5.5 1850—2004年美国的能源。2004年化石燃料提供大约90%的能源。
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原油被从地下开采出来以后，必须精炼。碳氢化合物被分离出来，蒸馏出蜡和焦油（制取润滑油、沥青和许多其他产品），以及各种燃料。石油由于可燃烧并且是一种浓缩的能源适合于驱动车辆，因而跃升至重要地位。虽然以石油为基础的产品有数千种，但家用燃料油、柴油、喷气机燃油和汽油等燃油是精炼厂的主要产品。在美国，运输用燃油占所有石油消费的2/3。
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如图5.7所示，原油主要靠水路从许多生产中心运往工业先进国家。请注意，美国从许多地区进口原油。其他的主要进口商——西欧和日本主要是从中东进口原油。
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图 5.7 2004年国际原油的海路运输方向。注意中东在石油出口方面的主导地位。箭头指示来源地和目的地，不是具体路线。线条的宽度与运输量成正比。2004年，美国进口了国内使用原油的3/5。
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资料来源：Data from The BP Statistical Review of World Energy, June 2005.
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输油管、超级油轮以及其他运输方式的高效率和低廉的原油价格，助长了世界对燃油的依赖，尽管煤炭仍是普遍使用和廉价易得的。美国对于外国石油的依赖很贴切地说明了这种格局。许多年来，美国的原油生产始终处于同样的水平——每天800万—900万桶。但是在1970—1977年间，由于国内供应的原油比开采出来的贵得多，因此对外国来源的原油消费急剧增加，全国消费的原油几乎一半是进口的。美国和其他工业先进国家的经济对于进口原油的依赖，使得原油输出国拥有强大的力量，这反映在20世纪70年代原油价格的暴涨上。在这10年中，油价剧烈上升大部分是由于石油输出国组织（Organization of Petroleum Exporting Countries, OPEC）强大的市场地位。
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1973—1974年和1979—1980年石油危机的副作用有世界性经济衰退、石油进口国巨大的纯贸易逆差、世界资本流向的转向，以及美元相对于许多其他货币的贬值。在积极方面，20世纪70年代的油价暴涨激发了非石油输出国的石油开采、石油钻探技术的改进和对替代能源的搜寻。也许，最重要的是在许多年中，部分由于衰退，部分由于价格高涨促成对资源的保护，这些副作用减少了能源的总需求量。工业化国家学会利用少得多的石油取得单位产量。一般来说，汽车、飞机和其他机器的能源效率已经比20世纪70年代高得多，工业和建筑业在近年来也是如此。
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然而，自1985年以来，无论是石油的全球生产或是消费都已稳步地增长。而美国，其国内生产的石油在1982—1986年间满足了每年需求的69%，之后美国对进口石油的依赖不断增大，至2005年，对外国石油资源的依赖已经占到年消费量的60%（见“燃油经济性与平均燃油经济性标准”专栏）。
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