能源大变局会是怎么样的呢？
那么，20年后，50年后，100年后的世界与今天会有何不同呢？
很多书本和网友都做过描述：如文末的文摘内容。
所有的预测差不多都是定性的。
在设计发电站的时候，对这个问题范围内的事情提出了很多小问题。都是定性分析，并能够有效预测，查阅相关资料找寻可能的技术路线。
如未来的电价会是如何发展？生物质、光伏和风电、水电、核能、核聚变等等。网络上有依据的是光伏会低于0.1元每度电，其他可再生能源也会低于煤炭等化石能源。基于这个最低电价，可以预测未来用电量可能会因为电价降低50%，而翻倍。
能源总量，发电总量的预测，能源总量上限无限高，取决于人类能源需求和经济发展需要。以目前180万亿度电能源消耗总量，发电量28万亿来计算。可能未来发电量超过60~100万亿度即可满足100亿人类能源需求，因为电力更高效。
但这个发电量仍不足照射到地球的太阳能的千分之一，如何将照射到地球的阳光利用率提升到1%？有且只有水循环，人类自主意愿的水循环。
当人类有足够的能源，比如说100万亿度电量以上，能源技术（高功率、高能量密度、高温能源）突破到一定程度，或者掌控能源技术的成本降低到一定程度（如可重复利用火箭的星舰）人类将会大规模往地球以外的空间扩张。
首先扩张的目标是低轨道空间站、月球和火星。开发这三个新人类居住环境需要的能源将会成本增加，大规模开发（超百万、千万人口）的外太空、月球和火星居住地。将会使得人类掌控能源翻倍。达到年耗电量200~400万亿度。
开发月球火星之前，人类必定先大规模开发地球上的沙漠地带。从能源的投入产出比来看，开发沙漠收益是开发外太空月球火星的数十倍。
基于上面这些思考，你会看清未来100年人类能源技术发展路径。或者得到发展目标，找到一个可以率先到达目标路。
在大国科技学苑的文章中，给出了一系列可能和预测。
有些观点也是错的。如何对已有观点信息进行筛选，也是非常重要的。
下文摘自《人类科技创新简史》作者董洁林
能源大变局前景下的人类未来，即将到来的可持续清洁能源时代以太阳能为主要能源，以生物能、风能、水能、地热等为辅助能源。
我们知道，在草木能源时代，水资源和草木能源的分布基本一致。人随水草而居，占领了水草繁茂地盘的族群，逐渐步入农耕社会。人们采集草木能源的范围较小，一般是方圆十几里，这可支持一个不大的聚落。如果聚落变大，人群就得分开。燃烧热值较高的木炭发明后，由于它具备可长途运输的优势，因此可支持较大规模的城市运转，这是成熟农耕社会形成较大人口规模（几十万乃至百万人）城市的重要条件之一。人类社会进入化石能源时代后，人口分布有了相应的变化。由于化石燃料的能量密度更大、燃烧热值更高，而且可以便利地进行长途运输，因此，人们通过建设和布局新的基础设施，便可维持草木能源时代的人口和城市分布。当然，这个时期也产生了一些以化石能源为核心的新兴城市，比如美国匹兹堡。人类进入清洁能源时代后，如果上述技术缺口未能及时填补，人类社会将会出现巨大变化，能源体系、人口分布、运输网络和经济趋势也将随之变化。
能源体系变化。
化石燃料的密度较高，因此现在的普遍做法是先把煤炭、石油等从原产地运输到特定地点（炼油厂、炼焦厂等）集中进行精加工，然后进入一个庞大的供给网络（煤炭运输系统、加油站、煤气管道等），最后到达最终用户（电厂、工厂、家庭）。可持续清洁能源的开采、加工和传输方式将与之显著不同。由于所有可持续能源的能量密度都比化石燃料小几个数量级，因此需要更大的占地面积来生产等量的能源。这样一来，目前化石燃料支撑的超大型发电站将会逐渐消失，而代之以分散的小型发电厂，它们必须坐落在能够提供一级能源的地方附近，再以电网传输或电池储能等方式把这些二级能源产品供给世界各地的终端用户。目前电网的平均传输损耗是12%，再加上电网投资和维护成本，这比运输化石燃料的成本高出不少。人口分布变化。人口分布受制于能源成本和分布。现代的高能耗、摩天大楼林立的大城市，必须依靠高能源密度的发电厂发电、供电。而可持续清洁能源密度低且不稳定，难以支持大城市的运行，所以未来城市的人口密度将减小。化石燃料耗尽后，少量大城市可由核电支撑，但其他很多城市必须减小规模。
运输业变化。
进入清洁能源时代后，运输业也将发生显著的变化。就短途交通而言，电动车等将取代汽油车，充电系统将取代加油站，自动驾驶技术会减少上路车辆的数目。当然，锂等原材料也是有限资源，人类需要早做准备。就长途运输而言，像高铁这样的电力驱动体系在可持续清洁能源时代变得更加重要和普及。在沿途地理条件合适的地方，必须设立很多太阳能、风能发电站，以及时补充电能。如果没有革命性的便携高密度能源技术出现（例如小型核聚变发动机、超高能量密度电池等），长途船运和空运交通体系可能会显著萎缩，部分沿海港口城市也将衰落。经济变化。在过去几百年里，经济迅速增长是化石燃料驱动的结果。最近几十年开发的节能技术有效地提升了单位能耗的GDP产出，使一些国家在能耗减少或保持不变的情况下，经济保持上升势头，这些节能技术将继续造福人类。然而，可持续清洁能源的成本比现在的化石燃料高出不少，这将造成生产、物流、出行、照明等各方面的成本全面上升。能耗较高的新科技，比如人工智能、机器人等，也会由于能源的限制而遇到发展的“天花板”。
地表面积利用率的变化。
海洋占据了地球71%的表面积，其余29%则是陆地。如果将来海运和空运都大幅减少，人们将主要依靠电力驱动的陆地运输体系，那么陆地上的运输网络将变得非常密集。再加上分散太阳能发电厂、地热发电厂、风能发电厂、水力发电站形成的更密集的电力网，以及分散的人居分布，地球无疑会变得非常拥挤。而且，这会挤占耕地、森林和草原的面积。所以，如何在清洁能源时代更好地利用海洋和空中的资源，是人类接下来重要的创新方向。无论人类是否愿意，这场正在到来的一级能源的更替是大势所趋，人类别无选择。而且，完成这场转变的经济成本和社会成本都将十分巨大。人类所能做的，就是尽快提升化石燃料的利用效率，从而拉长这场能源更替的过渡期，减小其对社会造成的冲击。与此同时，人类还必须尽快开发和提升新能源使用技术，特别是像核聚变这样的高密度能源技术和储能技术，让进入清洁能源时代的人类社会未来仍有高密度能源的支撑，不会变得过分拥挤。
来源微信公众号：大国科技学苑。 编辑：李小侠 微信号：kejigujin。
本公众号所载、分享的文/图等稿件均出于为公众传播有益资讯信息和学习交流之用。
从公开合法渠道获取的资料。其版权归原作者或原出版社所有。
不同意转载，请反馈，经核实后，及时删除。