人類のエネルギー利用の歴史についてどれくらい知っていますか?

1. プロメテウスが火を盗むことからスイレンが木を掘って火を起こすまで

古代ギリシャ神話のプロメテウスが火を盗んだ伝説であろうと、初期の人類が火を発見する過程であろうと。火の発見と使用は、間違いなく人類文化の進化における転換点です。プロメテウスの神話では、彼は太陽神アポロから火を盗んで人類に与え、人類から暗闇と寒さを追い払い、光と暖かさをもたらしました。

初期の人類社会において、火の使用は人類の文化の進化にとって非常に重要でした。火を使うことで、人間は食べ物を調理し、加熱された食べ物からタンパク質や炭水化物を得ることができます。火は暖かさも提供し、寒い夜や寒冷な気候でも人間が動き回ることを可能にしました。火は自然光源に代わる手段となり、また人類に外来の肉食動物の侵入に抵抗する能力を与えました。

人類が火を発見してから火を使うまでには過程がありました。当初、私たちの祖先は、雷やその他の自然現象によって引き起こされる猛烈な火災について無知であり、恐れさえしていました。しかし、私たちの祖先が山火事の跡地から野生動物や野生の野菜、野生の果物を拾って食べると、そのような食べ物は噛みやすく味も良いだけでなく、病気を引き起こす可能性も低いことがわかりました。そこで私たちの祖先は徐々に火に近づく勇気を持つようになりました。同時に、彼らは火によって発生する光と熱が寒さに耐え、野獣の襲撃を防ぐのに役立つことも発見しました。

私たちの祖先は松明で自然の火を灯し、それを自分たちが住んでいた洞窟に持ち帰りました。すると、近くに住んでいる人たちが火を借りにここに来るのです。この種の火は火口と呼ばれていました。火を消した後は、火が消えたり火災が発生したりしないように十分注意する必要があります。しかし、当時の人々の火の使い方はまだ比較的受動的なものでした。火が消えてしまうと、人々は火を借りたり探したりするために遠くまで行かなければならなかったからです。しかし、これは非常に不便だったので、人類は自らの経験に基づいて火を起こそうとしました。人間は実験を続けるうちに、石を叩いたりこすったりして火を起こす方法を徐々に習得していきました。その後、人類は、より速い速度で木に穴を開けると火花が出ることを発見し、さらに木に穴を開けて火を起こす方法を発明しました。

古代中国には、木を削って火を起こす水連という男がいました。実は、スイレンという名の人物は実在しないかもしれない。この方法の発明は、人類にとって火を使う上で大きな利便性をもたらしたのです。この偉大な創造を記念するために、人間は水蓮が木を掘って火を起こすという伝説を作り上げました。つまり、火の発見と使用は、人類が自然の力を制御した初めての事例だったのです。焼畑農業による原始農業の出現から陶器の焼成や青銅の製錬まで、これらすべては火の発見と使用と切り離せないものでした。火の発見と利用は、人類の生産性と社会の進歩に大きな役割を果たしてきました。

薪は人類にとって第一世代の主なエネルギー源です。人類が火を使うことを学んだ後、彼らは最初に枝や雑草などを燃やして調理や暖房のための燃料として使いました。火は人間に光を与え、夜間に動き回ることを可能にします。火は鉱石を焼いたり、金属を精錬したり、道具を作ったりするのにも使えます。エンゲルスは火の役割について次のように評価しています。「摩擦火によって初めて人間は自然の力を制御できるようになり、最終的に人間は動物から切り離された。」

数十万年前、人類は火を使うことを学びました。昔から、薪は生活の主なエネルギー源であり、火は調理、暖房、照明に使われてきました。その後、人々は徐々に動物の力、風力、水力などの自然の力を生産や輸送に利用することを学びました。この原始的なエネルギー利用方法は、19 世紀半ばまではあまり進歩しませんでした。 1860 年の世界のエネルギー消費構造では、薪と作物のわらが依然として総エネルギー消費量の 73.8% を占めていました。

2. 長い歴史と無限の可能性を持つ水力発電と風力発電

エネルギーの観点から見ると、流れる水と空気はどちらも仕事をすることができ、機械的エネルギーを持つことができます。自然界に流れる水や吹く風は無尽蔵の自然エネルギー源であり、人類は古くから水と風のエネルギーを利用してエネルギー需要を満たしてきました。

人類は水力発電を長い歴史で利用してきましたが、中国は世界でも最も早く水力発電を利用した国の一つです。 1,900年以上も前に、賢明な古代中国の人々は木製の水車を発明しました。水車は、流れる水に衝撃を与えて回転し、流れる水の機械的エネルギーを水車の運動エネルギーに変換し、さらに他の装置を駆動して、水を汲み上げる、小麦粉を挽く、穀物を挽く、灌漑、排水などの作業を完了します。我が国の宋代の科学者である宋応星の著書『天地創造論』には、古代人の水力利用の様子が詳しく記録されています。

風力エネルギーの利用に関しては、それはさらに以前の話です。蒸気機関が発明される前は、風力エネルギーは船舶の航行、農地の灌漑、排水、小麦粉の粉砕のための重要な動力源として使われていました。風力エネルギーを利用する最も古い方法は航海でした。エジプトは風力エネルギーを利用した最初の国であると考えられています。数千年前、古代エジプト人の帆船がナイル川を航行していました。私の国は帆船と風車を使用した最初の国の一つでもあります。唐代の偉大な詩人、李白は詩の中でこう書いています。「風と波に乗り、船を出して広大な海を渡る時が来るだろう。」唐代には帆船が河川航行に広く使われていたことがわかります。帆船が最も栄えた時代は中国の明王朝時代でした。明朝時代には、宦官の鄭和が西方へ7回航海し、国の威信を広めた。これには成熟した帆船製造技術が欠かせない役割を果たしました。明王朝以降、中国では風車が広く使われるようになりました。宋応星の著書『天地創造論』には、「楊県の人々は、風が吹くと数枚の帆を使って風車を回し、風が弱まると止める」と記されている。これは風車についての比較的完全な説明です。 16世紀、オ​​ランダ人は風車を使って排水し、海と土地を争い、海沿いの低地を開発し、徐々にかなり経済が発達した国になりました。現在、オランダ人は風車を国宝とみなしており、北欧諸国に保存されているオランダ式の風車は人類の風力エネルギー利用の歴史的証人となっている。

蒸気機関が登場する前は、水力機械と風力機械の両方が重要な動力機械でした。その後、石炭、石油、天然ガスの大規模な採掘と安価な電力の利用が可能になり、かつては広く使用されていた風力機械や水力機械は、コストが高く、効率が低く、使い勝手が悪いため、徐々に主流の地位を失っていきました。

しかし、水力発電や風力発電は、自然界に存在する無尽蔵かつ豊富な持続可能なエネルギー源として、一時期無視されていたものの、新たな活力を取り戻しつつあります。 19 世紀末、デンマーク人は初めて風力タービンを開発し、世界初の風力発電所を建設しました。風力発電所は、電気のない農業や牧畜地域の人々の電力問題を解決する上で非常に重要な役割を果たしてきました。特に 1970 年代以降、風力エネルギーの利用は活発な発展段階に入り、世界各地に多くの風力発電所が建設されました。水のエネルギーを利用した水力発電所は、水資源が豊富な地域を中心に世界中に広がっており、人類に大量のクリーンかつ持続可能なエネルギーを提供しています。水力発電と風力発電は、埋蔵量が極めて豊富で、クリーンで汚染のない自然エネルギー源として、今後確実に発展し、マルチエネルギー構造の重要な一部となることが予測されます。

3. 古代の生命から現代の化石燃料まで

化石燃料は鉱物燃料とも呼ばれ、石炭、石油、天然ガスなどの天然資源が含まれます。これらの資源は、地中や海中に埋まっている再生不可能な燃料資源です。

石炭時代 2,000 年以上前、人類は石炭を燃料として使用できることを知っていました。紀元前500年頃には古代中国人が「黒石」（石炭）を発見しており、石炭を燃料として利用することは1,000年以上の歴史があります。石炭採掘産業は14世紀の中国、17世紀のイギリスでかなり発達していましたが、石炭は長い間、世界のエネルギー消費構造において支配的な地位を占めることができませんでした。

1770年代、イギリスのワットは石炭を燃料とする蒸気機関を発明しました。蒸気機関の普及により、石炭は急速に第二世代の主要エネルギー源となりました。世界の一次エネルギー消費構造における石炭の割合は、1860 年の 25% から 1920 年には 62% に増加しました。

17 世紀半ば、石炭の生産と使用の技術が成熟するにつれて、人類のエネルギー消費は徐々に木炭から石炭に取って代わられていきました。ガス灯の使用と蒸気機関の発明により、石炭は第二世代の主要エネルギー源となり、18世紀の産業文明の先駆けとなりました。石炭を燃料とする蒸気機関は、繊維、冶金、鉱業、機械加工などの産業の急速な発展を可能にしました。同時に、蒸気機関車や蒸気船の登場により、運輸業界は大きな進歩を遂げました。

19 世紀以降、電磁誘導の発見により蒸気タービンを動力とする発電機が登場し、一次エネルギー源であった石炭は輸送や使用がより容易な二次エネルギー源である電気へと変換されました。

石油時代 人類は石油を非常に早くから発見しており、『漢書』や『孟熙速譚』にもそのことが記されています。紀元前250年、中国人は石油が可燃性の液体であることを初めて発見しました。

1782 年にスイス人が灯油ランプを発明してから 1853 年に世界中で広く使用されるようになるまで、石油の役割はほぼすべて照明でした。 1854年、米国ペンシルバニア州で世界初の油井が掘削され、石油産業の始まりとなりました。 19 世紀の終わりに、人々はガソリンとディーゼルを燃料として使用する内燃機関を発明しました。フォードは最初の自動車の開発に成功した。それ以来、自動車、飛行機、ディーゼル船、内燃機関車、石油火力発電所などが急速に人類を近代文明時代へと押し進めてきました。石油と天然ガスの採掘と消費は大幅に増加し始め、年間2億トンの割合で成長を続けました。石油危機が何度か発生し、石油価格が高騰しているにもかかわらず、石油消費量が減少する兆候は見られません。今では第3世代の主力エネルギーとなっています。世界は「石油時代」に突入した。

1886年、ドイツのベンツとダイムラーは、ガソリンで走る内燃機関を搭載した最初の自動車を開発し、自動車における石油の大規模使用の時代を切り開きました。石油と天然ガスは徐々に石炭に取って代わり、世界のエネルギー消費構造において支配的な地位を占めつつあります。 1965年、石油は初めて石炭を抜いて世界のエネルギー消費構造の第1位となり、第三世代の主要エネルギー源となりました。 1979年までに石油は54%を占め、石炭の3倍になった。

天然ガス 天然ガスとは、大気圏、水圏、岩石圏におけるさまざまな自然プロセスによって生成されるガス（油田ガス、ガス田ガス、泥火山ガス、炭層メタン、生物起源ガスなど）を含む、自然界に自然に存在するすべてのガスを指します。

古くから一般的に用いられてきた「天然ガス」の定義は、エネルギーを基準とした狭義の定義であり、地層に自然に蓄えられた炭化水素ガスと非炭化水素ガスの混合物を指します。石油地質学では、通常、油田ガスとガス田ガスを指します。その成分は主に炭化水素で、非炭化水素ガスも含まれています。

2020年5月6日、中国石油天然ガス西南石油天然ガス田公司は、天然ガスが豊富な新たな鉱区を最近発見し、その潜在資源量は1兆立方メートルを超えると推定されることを明らかにした。

天然ガスの主成分はメタンで、少量のエタンとプロパンが含まれています。それは高品質のエネルギーです。ますます重要な役割を果たしてきました。

化石燃料は現代生活に欠かせないものとなっています。しかし、その結果生じる環境への影響は、私たち人間にとって無視できないものです。人類が化石燃料を発見した後、それを人類が使用できるようになるには採掘して加工する必要がありました。採掘プロセス中に環境に与える最も典型的な影響は石炭採掘です。不完全な統計によれば、現在までに採掘された石炭1万トンごとに平均0.2ヘクタールの農地が占拠され、採掘中に地下水が汚染されることになる。さらに、採掘時に放出されるメタンや粉塵などのガスが大気環境を相当程度破壊しています。化石燃料の利用の過程で、化石燃料に含まれる炭素が二酸化炭素に変換されて大気中に放出され、大気中の二酸化炭素濃度が増加し、いわゆる温室効果を引き起こします。温室効果は現代の環境における大きな問題であり、地球温暖化、氷河の融解、海面上昇、種の絶滅などの環境問題を引き起こしています。同時に、化石燃料の大量使用により硫黄酸化物と窒素酸化物が生成され、複雑な化学反応の後に硫酸や硝酸が形成され、さらに酸性雨が形成され、建物を腐食させ、農地を害し、環境に大きな影響を与えます。

これらの理由から、人類は化石燃料の使用を減らすことを学ぶべきであり、太陽エネルギー、電気、水力、風力エネルギーなどの持続可能で汚染のない環境に優しいエネルギーを開発することが不可欠です。エネルギー危機の緩和と解決もこの側面から始まるべきだ。

4. 人類の生活を変える普遍的な電気

二次エネルギー源としての電気は、水力、火力、原子力、太陽光発電、その他の新エネルギー源など、さまざまな源から簡単に得ることができます。同時に、電力、電熱、電気化学エネルギー、電気光源など、社会の生産と生活のさまざまなニーズを満たすために、他のエネルギー形式に変換することが容易です。他のエネルギー源と比較して、電気は生産、伝送、使用において制御が容易です。こうした一連の利点により、電気は最も理想的な二次エネルギー源となり、人々から特別な注目を集めています。

電気エネルギーの開発と広範な応用は、蒸気機関の発明に続く近代史における第二次技術革命の中心的な内容となった。 20 世紀に登場した大規模な電力システムは、産業社会におけるエネルギー伝送の主幹動脈を構成しています。電磁気学に基づく情報制御システムは現代社会のニューラルネットワークを構成しています。さまざまな新興電気材料の開発と応用により、現代の材料科学の内容が豊かになりました。物質世界の統一性の認識、近代物理学の誕生、システムサイバネティクスの発展はすべて、電気工学の発展によって直接的または間接的に影響を受けています。同時に、関連分野の成果により、電気工学の発展は常により高いレベルへと促進されています。したがって、電気の発展レベルは社会の近代化の程度を測る重要な指標であり、社会の生産と科学技術の発展を促進し、社会文明を推進するための強力な手段です。

1880年代に電気が応用されて以来、社会生産と人々の生活のほぼすべての技術分野が徐々にこの新しい技術基盤に移行し、社会生産性の発展を大きく促進し、人類の社会生活を変え、20世紀を「電気の世紀」として歴史に刻みました。

電気照明が人類にもたらす利便性と利点は最も重要です。それは、人間の生活と生産労働に対する闇の制約を取り除き、人間が富を生み出すための労働時間を大幅に延長し、労働条件を改善し、人々の生活を豊かにします。これにより、電気の応用に関する最も広範な社会的基盤が築かれ、電力生産の強力な原動力となりました。

電力送電は、電気エネルギーの応用分野の中で最も広範かつ多様な分野です。最も重要な動力源である電気モーターは、19 世紀の蒸気動力を基盤とした第一次産業の様相を根本的に変えました。電気熱、電気化学、電気物理学の発展により、新たな産業分野や科学研究分野が次々と開拓されました。つまり、電気の応用は物質生産のあらゆる側面に影響を及ぼすだけでなく、人間の生活のあらゆる側面にもますます浸透しています。電化はある程度近代化と同義語となり、人類社会における物質文明の発展レベルを測る重要なシンボルにもなりました。

5. アインシュタインと原子力エネルギーの利用

核エネルギーとは、原子核が変化する時に放出されるエネルギーを指します。例えば、重い原子核の核分裂や軽い原子核の核融合の際に放出される膨大なエネルギーなどです。 1905 年、偉大な物理学者アインシュタインは、物質の質量とエネルギーは相互に変換できる、つまり質量はエネルギーに変換でき、エネルギーは質量に変換できるという驚くべき理論を提唱しました。彼は、質量を持つあらゆる物体は目に見えない内部エネルギーを蓄えており、質量によって蓄えられるエネルギーは想像を絶するほど大きいと指摘した。

1930 年代に、原子核からエネルギーを得る方法を研究し始めました。 1940 年代には原子炉が建設され、1950 年代には原子力発電所が建設されました。それ以来、原子力開発技術はますます成熟してきました。

1942年、アメリカは世界初の原子炉を建設しました。

1954年、ソビエト連邦は世界初の発電用原子炉を建設し、正式に使用を開始しました。

アメリカで最初の原子力発電所は1956年に稼働しました。

原子力エネルギーの利用は急速に発展し、世界のエネルギー構造において重要な位置を占めています。石油危機の影響により、原子力エネルギーの利用は 1980 年代に最も急速に発展しました。統計によると、世界の原子力エネルギー消費量は1980年から1985年にかけて90％増加し、旧ソ連の消費量は121％増加した。 2007年12月現在、世界で稼働中の原子炉は439基で、2002年の444基から若干減少しているものの、発電能力は着実に増加しており、総発電量は37,117GWに達している。世界の原子力発電は総電力供給量の16％に達し、多くの国では総電力供給量の1/3に達しています。