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你正在消耗能量！正是现在！哪怕你没有做任何事情，你的身体每天都要消耗2000卡路里（cal）的能量，而这仅仅是用来维持你的生命。如果你想看这本书，你会消耗更多的能量，如果你即刻上网搜索这些说法是否属实，你在全球服务器上的搜索也会消耗更多的能量。这些能量具体有多少，你可以在网上找到答案，正如我所说，这将再次消耗能量。
宇宙中发生的一切都需要能量。整个宇宙是能量的游乐场。没有了能量，就没有运动，没有辐射，没有思想，什么都没有，能量是一切的开始。对我们人类而言尤其如此，因为我们是能量消耗者。
通过我们自己对生命的定义，可以看出能量对我们来说是多么基本的东西。我们所说的“活着”是指生物与自然环境一起代谢，用以维持自身、其身体及其功能的状态。生物与环境交换空气、水和养分。在这个过程中，生物就像是一台“连续工作的加热器”，因为它利用原子和分子的结合所包含的能量来维持生命并排放废料，生物就是这样活着的。而我们所说的“死亡”是指已经停止按照这种模式来交换能量的状态，然后死亡的生物像枯萎的花束一样分解成自身的组成部分。生命是流动的能量，其他一切物质都是没有生命的。
然而，不仅自然循环需要大量的能量，全球经济循环的各种庞杂的活动也需要巨大的能量支撑。我们的轮船、飞机和汽车，我们的机器运作、农业生产、家居生活、电子产品的使用……一切都需要能量才能运行。为了满足这些需求，我们主要使用地球上历时数百万年形成的能源储备——煤、石油和天然气——来改变我们的星球。
没有能量，我们不仅会失去生活中大部分的舒适感，比如晚上在看电视时有热比萨吃，还有假期旅行；还会失去生活中最基本的东西，诸如汽车和有暖气的客厅。
难道我们不能简单地放弃使用大部分能量，从而将这个世界从气候危机中解救出来吗？
请想一想：如果没有能量，你的日常生活还会剩下什么？交通方面，很明显我们想要开车、坐飞机、出国旅行肯定是不可能了。但即使是使用自行车也包含所谓的“灰色能量”，因为生产钢和碳需要能量，制作橡胶需要能量，把自行车运到店铺等都需要能量。
那我们的饮食呢？冬天的番茄、牛油果、杧果、香蕉甚至橙子，在德国的纬度上都是没有的。冷冻比萨基本成为不可能。肉也会成为周日才会出现的例外。
电视、电脑和手机呢？没有！这里消耗的大量能量不是因为使用它们，而是因为生产这些电器。在冬天，有流动温水的供暖房屋同样需要消耗大量能量。我们的现代医学因其药物和手术技术，也依赖于能量。有时候我们还会在不同场合穿不同的新衣服。没有能量，我们几乎一无所有！
但我们现在衡量生活品质的标准是旅行的质量，有无房子和车子，分别有多少，健康与否、生活舒适度和存款数，这些反映了我们可以购买到的消费品数量和服务质量，无论我们承认与否，我们的生活水平都取决于能量。
如果不开发新能源，人类文明的发展是无法想象的。猎人和采集者还是从环境中满足了他们的能源需求，没有在很大程度上破坏自然生态。但是，即使是最早高度发达的农业文明，也控制了某些形式的能量，例如水能或风能，并且大力发挥了生物质能的作用，用以制作人类和牲畜的食物，以及用于烹饪和取暖的木材。
在大约200年前的工业化过程中，随着机器的投入使用，人们开始大力推广和使用全新的能源：我们动用了地球上的能源储存。煤、石油和天然气从地里被开采出来，这些原料的能量密度特别高，甚至可以通过提炼厂的复杂工艺进一步浓缩。例如，这些原料可以使飞机从地面起飞，使汽车速度更快。同时，它们还可以转化为电能，这是我们所知道的最高形式的能量，因为它可以长距离分布，并且几乎可以用于任何事情。
正是这种电流，让我们可以使用电脑、冰箱、空调、智能手机、平板电脑和电视机。相比之下，一万年前的猎人没有这些能源装备，只能步行。即便是在19世纪，大多数人出门仍然靠步行，也没有定位系统。但是现在，随着越来越多的人享受着现代的、能源密集型的生活方式，能源消耗也在不断增加，而我们就是罪魁祸首。
虽然我们很少关注能量，但它确实主导着我们的现代生活方式。在本书中，我们正是要讨论能量这个话题。同时，我们还要思考这样一个问题：在未来，我们希望如何满足我们的能源需求。我们有哪些选择？哪些是暂时的，哪些是可持续的？哪些是有意义的，哪些意义不大？哪些能真正满足我们巨大的能源需求？或许根本就没有能够持续满足我们人类生活的能源，等到能源枯竭的时候，我们所有人都得改变自己的生活吗？
首先，让我们一起来具象化地感受一下能量吧。想象一下，此刻你正在骑一辆自行车，你使出吃奶的力气蹬着车。假设这是一辆经过特殊处理的自行车，它可以将你使出的力气全部转化成电能，像是一台能够发电的家用健身器材。那么，一天下来，你能用它生产多少能量呢？够你烤个面包吗？还是能让一个灯泡亮上一整天呢？
自行车手可是我们这本书的主角，之后的章节里我们会反复提到他们，感受他们所生产的能量。他们每天得在自行车上运动10小时（h），这可比我们工作日的完整工作时长还要久，而且全年无休。他们唯一的任务就是这样生产能量，每天10小时，日复一日。
这名自行车手一天能生产多少能量呢？我们希望通过一名自行车手让我们的能量具象化。
接下来出场的是本书最重要的一个数值：10个小时产生1千瓦时的能量。这意味着1名自行车手每天能生产1千瓦时的能量，因此，如果全年无休的话，他每年能生产365千瓦时的能量。如果你对这个能量的大小还是没有概念，请不要担心，你很快就能搞明白的。千瓦时（kWh）是便于我们度量能量的基本单位。
现在也许有人会说：“我知道千瓦时！我们家电费和燃气费的账单上就有，1千瓦时就是1度电嘛！”没错，咱们每家每户消耗的电和燃气就是按照千瓦时来计量的。1千瓦时的电费大约是30欧分（cent）
，1千瓦时的燃气费大约是5欧分。如果我们将1千瓦时的能源折算成汽油，最终的结果是100毫升（mL）。考虑到10小时艰苦的体力劳动才换来这么点汽油，这个量可真是少得可怜啊。所以我们的自行车手还真是干得多、挣得少，但是精力还相当充沛啊！
我们希望通过这样的描述解释清楚其中的数量规则：一名自行车手骑10小时自行车，可以产生1千瓦时的能量。换算成电，这大约需要30欧分。同等数量的能量如果包含在100毫升汽油当中，以每升（L）1.50欧元的价格计算，100毫升就是0.15欧元，那么相当于每千瓦时是15欧分。
1千瓦时可以用来做什么，可以用60摄氏度（℃）的水洗一堆衣服或者做一顿饭。然而，1千瓦时只够你洗3分钟（min）热水澡，或者在市内开着你的电动汽车行驶6千米（km）——这对于10小时的骑行来说是相当少的。如果你开的是燃油汽车的话，1千瓦时，即100毫升汽油，只能行驶1～2千米。1千瓦时还可以用来烤大约1个小时面包，让一个100瓦（W）的灯泡亮10个小时，或者让一个同样亮度的LED灯发亮60个小时。所以，使用1千瓦时可以很方便地计算能量的数量。
LED
1千瓦时能做什么呢？普通家庭在日常生活中的许多事情都会用1千瓦时来衡量能量的多少。
为了便于比较不同类型的能量生产，或是把它们与我们的能源消耗进行比较，我们必须将所有的结果换算成相同的单位。并且，举例的数值必须是我们能够想象的。我们就以整个德国的能源消耗或是德国所有的风力发电站一年的能量生产为例。为了能够更好地对如此巨大的能量进行分类和比较，我们需要化繁为简。为此，我们将这些能量平均分配给德国的所有居民（约8000万人），并且分配到一年当中的每一天。这意味着，我们把一切能量都换算成 每人每天的千瓦时 。
在书中你会发现不同的自行车手，他们代表的是我们不同的能量来源和能源消耗。但是所有的自行车手都是一样的精力充沛，每人每天生产1千瓦时的能量。
举个例子：2020年德国所有风力发电站的发电量换算成上述单位就是每人每天4.5千瓦时。相比之下，2020年德国的用电总量（包括工业用电）约为每人每天17千瓦时，几乎是发电量的4倍，这意味着我们所消耗的电力只有1/4是来自于风力发电。并且，这其中还有一个重要的问题：电力消耗与我们的总能源消耗并不相同，因为我们的大部分能源消耗根本不是以电力的形式，而是直接使用化石燃料。这一点我们在后面还会谈到。
为了让你更好地理解这一切，我们现在就可以将单位与自行车手联系起来：如果你发现自己每天用电1千瓦时或一年用电365千瓦时，那么每天就需要1名自行车手为你服务，并且只为你服务——或者你自己每天骑10小时自行车。如果你一天消耗100千瓦时的能量，或者每年消耗36500千瓦时的能量，那么每天就需要100名自行车手为你骑车——这种情况下只靠自己肯定做不到。
你可以试着思考一下：如果我们把德国的总能源消耗（不仅是电力，还包括汽油、取暖油等）平均分配到我们所有人身上——那么每个人分配到的自行车手是20名还是100名又或者是1000名？在下一章，你会找到答案。
顺便说一句，我们将慷慨地对所有数字四舍五入，因为不管是98名还是100名自行车手，对于我们的估算影响并不大。但是到底是20名还是100名，这就得弄清楚了。
我们还将通过我们的自行车手来比较不同能源的效率，比如光伏与生物质能。为此，我们会考虑多少平方米（m 2 ）的光伏设备所发的电与1名自行车手所产生的能量一样，即每天1千瓦时或每年365千瓦时，并将其与能源作物生长所需的耕地面积进行比较。结果是：我们需要至少100平方米的耕地才能获得等量的能源。所以，我们的自行车手是本书的主角，有了他们，我们就能够具体地理解能量的数量。
平均而言，4平方米的户外光伏设备所产生的能量与我们1名自行车手生产的一样多，即每天1千瓦时或每年365千瓦时。就生物质而言，我们需要至少100平方米的耕地来种植能源作物，才能在1年后以生物质的形式获得等量的能源，即365千瓦时。
顺便说一句，时间在这里并没有什么影响，因为我们所讨论的所有情况都必须是在相同的时间段内发生的：4平方米的户外光伏设备平均1天产生的能量与1名自行车手1天产生的能量一样多，而10年内产生的能量也同样与一名自行车手10年内产生的能量一样多。
当然，我们也希望比较所有发电厂的生产能力，例如一个大型风力发电站当前的能量生产与一个核电站进行对比。由于一个核电站或一个典型的燃煤电厂的生产能力相当于1000万名自行车手同时踩踏板，也就是1000兆瓦（MW）
或130万马力（PS），这样，自行车手的人数就变得异常庞大且不方便大家理解。所以，在这里我们不用自行车手，而是直接以燃煤电厂或核电站作为比较对象。
举个例子：在夏天一个阳光明媚的日子里，目前安装在德国各地的光伏发电设备在正午提供的电力相当于40座燃煤电厂——这一比较很具有启发性。但有一点也很重要：光伏发电在早上和晚上的发电量自然比中午要少得多，夜里更是什么也没有。这就是为什么光伏发电一年的平均发电量不及40座全天候运行的燃煤电厂，而只有7座燃煤电厂的发电量。因此，光伏发电可以等同于多达40座燃煤电厂或核电站的能量，并不是全天候的，它非常受天气的影响，只有在天气晴朗的夏季中午才能达到。
现在我们开始对能量进行分类和比较，先谈谈我们的能源消耗，然后再讨论可再生能源。