危机叠加让德国能企“压力山大”
近日，随着俄乌冲突的持续，欧洲能源价格高企，德国为了摆脱对俄能源依赖，下决心加速向可再生能源转型。这一过程中，生物能源或将发挥重要作用。应德国可再生能源署的邀请，科技日报驻德国记者日前走访了德国鲁尔区，实地探访可再生能源企业的发展现状，深切感受了国际冲突和能源价格高涨给企业带来的严峻挑战。
百年企业深化拓展产业链
“通过菜籽、葵花籽和亚麻籽等原料，我们不仅仅生产植物油，还包括卵磷脂、甘油、饲料和生物柴油，”57岁的戴特勒夫·沃尔兹努力向记者展示其丰富的油料产业链。作为成立于1839年的家族企业蒂维森公司的总经理，沃尔兹领导着这个约120名员工，2019年销售额超过11亿欧元的企业。
沃尔兹介绍说，多年来采油技术几乎没有变化。在清洗和干燥种子后，先用压榨机压出原油。固体部分用溶剂处理，提取其中仍含有的约2%的油。然后将提取油和压榨油组合并通过化学和物理过程精炼。简单地说，经过水洗、碱洗、脱酸、脱色、脱臭等精炼加工处理，原油就能成为颜色较浅、澄清的精制油。
除了食用油和生物柴油，沃尔兹很自豪地谈到，他们能够生产具有不同脂肪酸的油，这在工业中需求量很大，而生产过程中的两个重要副产品卵磷脂和甘油更是食品和日用化工的重要原料。因此，蒂维森的产品不仅是人造黄油、煎炸用油、蛋黄酱、烘焙食品和糖果的配料，还被广泛应用在药品、化妆品、洗涤剂和润滑剂的生产中。
生物柴油难解德国能源困境
戴着头盔和防护镜，科技日报记者参观了蒂维森位于北威州马尔化学工业园的生产基地。2021年，蒂维森公司每天处理大约2000吨菜籽、葵花籽和亚麻籽，从中可以生产800吨油和1200吨饲料。通过两条炼油生产线进行精炼，公司每年可生产植物油约3亿升。
自2002年在马尔化学工业园建立生物柴油厂以来，蒂维森公司利用自己在油料生产领域的经验，与合作伙伴共同开发了所谓的连续酯化工艺，通过添加甲醇生产菜籽油甲酯。与通常的方法相比，该过程不需要离心机，因此生产更加经济。这种生物柴油与石油提炼的柴油非常相似，深受市场青睐。该生产基地拥有每年25万吨生物柴油的产能，曾经一度满负荷运转。
不过，因为疫情和市场等原因，蒂维森公司今年的生物柴油产量可能会继续大幅下滑。首要的原因是德国市场上食用油短缺，导致价格飞升数倍。超市里葵花籽油每升涨至5欧元，还始终断货。在现货市场上，一吨菜籽油目前比一吨生物柴油更贵。这意味着原料比最终产品的成本更高。尽管生物柴油仍然是企业“价值链中的重要组成部分”，但葵花籽油和菜籽油从能源用途转为食品行业已有数周时间。
另一方面，生物燃料生产对粮食供应造成的影响已不容忽视。据德国生物燃料工业协会的数据，2020年德国制造商生产了约340万吨生物柴油。德国为此种植了575000公顷油菜籽。加上生物乙醇，生物能源生产已占用了德国约6.6%的耕地。近日，德国联邦环境部部长施特菲·莱姆克明确表示，将限制生物燃料的生产，将原本用于生物燃料生产的农业用地用于食物生产。
“高涨的成本最终将由消费者承担！”
谈到来自乌克兰的原料供应时，沃尔兹说：“我们不是非常担心原料的问题，因为生产可以从葵花籽转换为油菜籽或亚麻籽。”俄乌冲突爆发后，来自乌克兰的葵花籽供应就中断了，目前公司的库存仅能维持到5月底。供应链的调整当然是一个问题，但还不是不能克服的瓶颈。沃尔兹说：“尽管成本更高，但我们还是把主要的原料供应地转移到中欧地区，同时也通过国际采购缓解供应压力，例如从匈牙利、加拿大和哈萨克斯坦等国采购。”
真正让沃尔兹这样的企业管理者如坐针毡的是能源价格的高涨。将植物种子加工成各种用途的油和蛋白质饲料的过程中，加热、压制、提取和蒸馏的每一个生产步骤都需要能源。蒂维森公司的机器每年消耗约240000兆瓦时的能源，其中80%来自天然气。2020年新冠危机初期，现货市场上的天然气价格一度跌破每兆瓦时5欧元。现在这一价格已经超过100欧元，这让整个行业都感到紧张。
对于植物油这样的普通商品，在任何地方购买都没有太大区别，关键是价格。去年年中，蒂维森公司的能源消耗占企业生产成本的比例已经高达38%，当时的天然气价格大约每兆瓦时80欧元。沃尔兹表示，如果所有的油厂都为天然气支付每兆瓦时100欧元，我们也可以这样做，只是不得不提高产品的售价。但遗憾的是企业还必须面对全球竞争的压力，而欧洲的能源价格目前看是最高的。沃尔兹强调说：“高涨的成本最终将由消费者承担！”
对于断供天然气这样的极端情况，沃尔兹坦言如果真的走到这一步，企业必将面临困境，他也没有什么好办法。为了应对能源价格的高涨，蒂维森公司已经做了所有自己能做的工作，例如进一步优化生产流程，提高能源的利用效率等。但这些措施都不会起到决定性作用。天然气是整个化工园区最重要的能源，断供将给很多企业带来致命打击。至于记者提出的能否用氢气来替换天然气的问题，沃尔兹认为这只能是“画饼充饥”。他强调说：“理论上当然可以，但问题是氢气从哪来？我们需要的是长期、稳定、大量的供应，而且马上就要，不是十年以后。”
来源：科技日报
近日，随着俄乌冲突的持续，欧洲能源价格高企，德国为了摆脱对俄能源依赖，下决心加速向可再生能源转型。这一过程中，生物能源或将发挥重要作用。应德国可再生能源署的邀请，科技日报驻德国记者日前走访了德国鲁尔区，实地探访可再生能源企业的发展现状，深切感受了国际冲突和能源价格高涨给企业带来的严峻挑战。
百年企业深化拓展产业链
“通过菜籽、葵花籽和亚麻籽等原料，我们不仅仅生产植物油，还包括卵磷脂、甘油、饲料和生物柴油，”57岁的戴特勒夫·沃尔兹努力向记者展示其丰富的油料产业链。作为成立于1839年的家族企业蒂维森公司的总经理，沃尔兹领导着这个约120名员工，2019年销售额超过11亿欧元的企业。
沃尔兹介绍说，多年来采油技术几乎没有变化。在清洗和干燥种子后，先用压榨机压出原油。固体部分用溶剂处理，提取其中仍含有的约2%的油。然后将提取油和压榨油组合并通过化学和物理过程精炼。简单地说，经过水洗、碱洗、脱酸、脱色、脱臭等精炼加工处理，原油就能成为颜色较浅、澄清的精制油。
除了食用油和生物柴油，沃尔兹很自豪地谈到，他们能够生产具有不同脂肪酸的油，这在工业中需求量很大，而生产过程中的两个重要副产品卵磷脂和甘油更是食品和日用化工的重要原料。因此，蒂维森的产品不仅是人造黄油、煎炸用油、蛋黄酱、烘焙食品和糖果的配料，还被广泛应用在药品、化妆品、洗涤剂和润滑剂的生产中。
生物柴油难解德国能源困境
戴着头盔和防护镜，科技日报记者参观了蒂维森位于北威州马尔化学工业园的生产基地。2021年，蒂维森公司每天处理大约2000吨菜籽、葵花籽和亚麻籽，从中可以生产800吨油和1200吨饲料。通过两条炼油生产线进行精炼，公司每年可生产植物油约3亿升。
自2002年在马尔化学工业园建立生物柴油厂以来，蒂维森公司利用自己在油料生产领域的经验，与合作伙伴共同开发了所谓的连续酯化工艺，通过添加甲醇生产菜籽油甲酯。与通常的方法相比，该过程不需要离心机，因此生产更加经济。这种生物柴油与石油提炼的柴油非常相似，深受市场青睐。该生产基地拥有每年25万吨生物柴油的产能，曾经一度满负荷运转。
不过，因为疫情和市场等原因，蒂维森公司今年的生物柴油产量可能会继续大幅下滑。首要的原因是德国市场上食用油短缺，导致价格飞升数倍。超市里葵花籽油每升涨至5欧元，还始终断货。在现货市场上，一吨菜籽油目前比一吨生物柴油更贵。这意味着原料比最终产品的成本更高。尽管生物柴油仍然是企业“价值链中的重要组成部分”，但葵花籽油和菜籽油从能源用途转为食品行业已有数周时间。
另一方面，生物燃料生产对粮食供应造成的影响已不容忽视。据德国生物燃料工业协会的数据，2020年德国制造商生产了约340万吨生物柴油。德国为此种植了575000公顷油菜籽。加上生物乙醇，生物能源生产已占用了德国约6.6%的耕地。近日，德国联邦环境部部长施特菲·莱姆克明确表示，将限制生物燃料的生产，将原本用于生物燃料生产的农业用地用于食物生产。
“高涨的成本最终将由消费者承担！”
谈到来自乌克兰的原料供应时，沃尔兹说：“我们不是非常担心原料的问题，因为生产可以从葵花籽转换为油菜籽或亚麻籽。”俄乌冲突爆发后，来自乌克兰的葵花籽供应就中断了，目前公司的库存仅能维持到5月底。供应链的调整当然是一个问题，但还不是不能克服的瓶颈。沃尔兹说：“尽管成本更高，但我们还是把主要的原料供应地转移到中欧地区，同时也通过国际采购缓解供应压力，例如从匈牙利、加拿大和哈萨克斯坦等国采购。”
真正让沃尔兹这样的企业管理者如坐针毡的是能源价格的高涨。将植物种子加工成各种用途的油和蛋白质饲料的过程中，加热、压制、提取和蒸馏的每一个生产步骤都需要能源。蒂维森公司的机器每年消耗约240000兆瓦时的能源，其中80%来自天然气。2020年新冠危机初期，现货市场上的天然气价格一度跌破每兆瓦时5欧元。现在这一价格已经超过100欧元，这让整个行业都感到紧张。
对于植物油这样的普通商品，在任何地方购买都没有太大区别，关键是价格。去年年中，蒂维森公司的能源消耗占企业生产成本的比例已经高达38%，当时的天然气价格大约每兆瓦时80欧元。沃尔兹表示，如果所有的油厂都为天然气支付每兆瓦时100欧元，我们也可以这样做，只是不得不提高产品的售价。但遗憾的是企业还必须面对全球竞争的压力，而欧洲的能源价格目前看是最高的。沃尔兹强调说：“高涨的成本最终将由消费者承担！”
对于断供天然气这样的极端情况，沃尔兹坦言如果真的走到这一步，企业必将面临困境，他也没有什么好办法。为了应对能源价格的高涨，蒂维森公司已经做了所有自己能做的工作，例如进一步优化生产流程，提高能源的利用效率等。但这些措施都不会起到决定性作用。天然气是整个化工园区最重要的能源，断供将给很多企业带来致命打击。至于记者提出的能否用氢气来替换天然气的问题，沃尔兹认为这只能是“画饼充饥”。他强调说：“理论上当然可以，但问题是氢气从哪来？我们需要的是长期、稳定、大量的供应，而且马上就要，不是十年以后。”
来源：科技日报
危机叠加让德国能企“压力山大”
教育信息速报
原标题：危机叠加让德国能企“压力山大”

蒂维森公司位于北威州马尔化学工业园的生产基地 本报驻德国记者 李山摄

蒂维森公司的穆勒先生回答科技日报记者的提问，并介绍生物柴油的精炼情况。图片来源：德国可再生能源署供图
【今日视点】
近日，随着俄乌冲突的持续，欧洲能源价格高企，德国为了摆脱对俄能源依赖，下决心加速向可再生能源转型。这一过程中，生物能源或将发挥重要作用。应德国可再生能源署的邀请，科技日报驻德国记者日前走访了德国鲁尔区，实地探访可再生能源企业的发展现状，深切感受了国际冲突和能源价格高涨给企业带来的严峻挑战。
百年企业深化拓展产业链
“通过菜籽、葵花籽和亚麻籽等原料，我们不仅仅生产植物油，还包括卵磷脂、甘油、饲料和生物柴油，”57岁的戴特勒夫·沃尔兹努力向记者展示其丰富的油料产业链。作为成立于1839年的家族企业蒂维森公司的总经理，沃尔兹领导着这个约120名员工，2019年销售额超过11亿欧元的企业。
沃尔兹介绍说，多年来采油技术几乎没有变化。在清洗和干燥种子后，先用压榨机压出原油。固体部分用溶剂处理，提取其中仍含有的约2%的油。然后将提取油和压榨油组合并通过化学和物理过程精炼。简单地说，经过水洗、碱洗、脱酸、脱色、脱臭等精炼加工处理，原油就能成为颜色较浅、澄清的精制油。
除了食用油和生物柴油，沃尔兹很自豪地谈到，他们能够生产具有不同脂肪酸的油，这在工业中需求量很大，而生产过程中的两个重要副产品卵磷脂和甘油更是食品和日用化工的重要原料。因此，蒂维森的产品不仅是人造黄油、煎炸用油、蛋黄酱、烘焙食品和糖果的配料，还被广泛应用在药品、化妆品、洗涤剂和润滑剂的生产中。
生物柴油难解德国能源困境
戴着头盔和防护镜，科技日报记者参观了蒂维森位于北威州马尔化学工业园的生产基地。2021年，蒂维森公司每天处理大约2000吨菜籽、葵花籽和亚麻籽，从中可以生产800吨油和1200吨饲料。通过两条炼油生产线进行精炼，公司每年可生产植物油约3亿升。
自2002年在马尔化学工业园建立生物柴油厂以来，蒂维森公司利用自己在油料生产领域的经验，与合作伙伴共同开发了所谓的连续酯化工艺，通过添加甲醇生产菜籽油甲酯。与通常的方法相比，该过程不需要离心机，因此生产更加经济。这种生物柴油与石油提炼的柴油非常相似，深受市场青睐。该生产基地拥有每年25万吨生物柴油的产能，曾经一度满负荷运转。
不过，因为疫情和市场等原因，蒂维森公司今年的生物柴油产量可能会继续大幅下滑。首要的原因是德国市场上食用油短缺，导致价格飞升数倍。超市里葵花籽油每升涨至5欧元，还始终断货。在现货市场上，一吨菜籽油目前比一吨生物柴油更贵。这意味着原料比最终产品的成本更高。尽管生物柴油仍然是企业“价值链中的重要组成部分”，但葵花籽油和菜籽油从能源用途转为食品行业已有数周时间。
另一方面，生物燃料生产对粮食供应造成的影响已不容忽视。据德国生物燃料工业协会的数据，2020年德国制造商生产了约340万吨生物柴油。德国为此种植了575000公顷油菜籽。加上生物乙醇，生物能源生产已占用了德国约6.6%的耕地。近日，德国联邦环境部部长施特菲·莱姆克明确表示，将限制生物燃料的生产，将原本用于生物燃料生产的农业用地用于食物生产。
“高涨的成本最终将由消费者承担！”
谈到来自乌克兰的原料供应时，沃尔兹说：“我们不是非常担心原料的问题，因为生产可以从葵花籽转换为油菜籽或亚麻籽。”俄乌冲突爆发后，来自乌克兰的葵花籽供应就中断了，目前公司的库存仅能维持到5月底。供应链的调整当然是一个问题，但还不是不能克服的瓶颈。沃尔兹说：“尽管成本更高，但我们还是把主要的原料供应地转移到中欧地区，同时也通过国际采购缓解供应压力，例如从匈牙利、加拿大和哈萨克斯坦等国采购。”
真正让沃尔兹这样的企业管理者如坐针毡的是能源价格的高涨。将植物种子加工成各种用途的油和蛋白质饲料的过程中，加热、压制、提取和蒸馏的每一个生产步骤都需要能源。蒂维森公司的机器每年消耗约240000兆瓦时的能源，其中80%来自天然气。2020年新冠危机初期，现货市场上的天然气价格一度跌破每兆瓦时5欧元。现在这一价格已经超过100欧元，这让整个行业都感到紧张。
对于植物油这样的普通商品，在任何地方购买都没有太大区别，关键是价格。去年年中，蒂维森公司的能源消耗占企业生产成本的比例已经高达38%，当时的天然气价格大约每兆瓦时80欧元。沃尔兹表示，如果所有的油厂都为天然气支付每兆瓦时100欧元，我们也可以这样做，只是不得不提高产品的售价。但遗憾的是企业还必须面对全球竞争的压力，而欧洲的能源价格目前看是最高的。沃尔兹强调说：“高涨的成本最终将由消费者承担！”
对于断供天然气这样的极端情况，沃尔兹坦言如果真的走到这一步，企业必将面临困境，他也没有什么好办法。为了应对能源价格的高涨，蒂维森公司已经做了所有自己能做的工作，例如进一步优化生产流程，提高能源的利用效率等。但这些措施都不会起到决定性作用。天然气是整个化工园区最重要的能源，断供将给很多企业带来致命打击。至于记者提出的能否用氢气来替换天然气的问题，沃尔兹认为这只能是“画饼充饥”。他强调说：“理论上当然可以，但问题是氢气从哪来？我们需要的是长期、稳定、大量的供应，而且马上就要，不是十年以后。”（◎本报驻德国记者 李 山）
【来源：科技日报】
教育信息速报
原标题：危机叠加让德国能企“压力山大”

蒂维森公司位于北威州马尔化学工业园的生产基地 本报驻德国记者 李山摄

蒂维森公司的穆勒先生回答科技日报记者的提问，并介绍生物柴油的精炼情况。图片来源：德国可再生能源署供图
【今日视点】
近日，随着俄乌冲突的持续，欧洲能源价格高企，德国为了摆脱对俄能源依赖，下决心加速向可再生能源转型。这一过程中，生物能源或将发挥重要作用。应德国可再生能源署的邀请，科技日报驻德国记者日前走访了德国鲁尔区，实地探访可再生能源企业的发展现状，深切感受了国际冲突和能源价格高涨给企业带来的严峻挑战。
百年企业深化拓展产业链
“通过菜籽、葵花籽和亚麻籽等原料，我们不仅仅生产植物油，还包括卵磷脂、甘油、饲料和生物柴油，”57岁的戴特勒夫·沃尔兹努力向记者展示其丰富的油料产业链。作为成立于1839年的家族企业蒂维森公司的总经理，沃尔兹领导着这个约120名员工，2019年销售额超过11亿欧元的企业。
沃尔兹介绍说，多年来采油技术几乎没有变化。在清洗和干燥种子后，先用压榨机压出原油。固体部分用溶剂处理，提取其中仍含有的约2%的油。然后将提取油和压榨油组合并通过化学和物理过程精炼。简单地说，经过水洗、碱洗、脱酸、脱色、脱臭等精炼加工处理，原油就能成为颜色较浅、澄清的精制油。
除了食用油和生物柴油，沃尔兹很自豪地谈到，他们能够生产具有不同脂肪酸的油，这在工业中需求量很大，而生产过程中的两个重要副产品卵磷脂和甘油更是食品和日用化工的重要原料。因此，蒂维森的产品不仅是人造黄油、煎炸用油、蛋黄酱、烘焙食品和糖果的配料，还被广泛应用在药品、化妆品、洗涤剂和润滑剂的生产中。
生物柴油难解德国能源困境
戴着头盔和防护镜，科技日报记者参观了蒂维森位于北威州马尔化学工业园的生产基地。2021年，蒂维森公司每天处理大约2000吨菜籽、葵花籽和亚麻籽，从中可以生产800吨油和1200吨饲料。通过两条炼油生产线进行精炼，公司每年可生产植物油约3亿升。
自2002年在马尔化学工业园建立生物柴油厂以来，蒂维森公司利用自己在油料生产领域的经验，与合作伙伴共同开发了所谓的连续酯化工艺，通过添加甲醇生产菜籽油甲酯。与通常的方法相比，该过程不需要离心机，因此生产更加经济。这种生物柴油与石油提炼的柴油非常相似，深受市场青睐。该生产基地拥有每年25万吨生物柴油的产能，曾经一度满负荷运转。
不过，因为疫情和市场等原因，蒂维森公司今年的生物柴油产量可能会继续大幅下滑。首要的原因是德国市场上食用油短缺，导致价格飞升数倍。超市里葵花籽油每升涨至5欧元，还始终断货。在现货市场上，一吨菜籽油目前比一吨生物柴油更贵。这意味着原料比最终产品的成本更高。尽管生物柴油仍然是企业“价值链中的重要组成部分”，但葵花籽油和菜籽油从能源用途转为食品行业已有数周时间。
另一方面，生物燃料生产对粮食供应造成的影响已不容忽视。据德国生物燃料工业协会的数据，2020年德国制造商生产了约340万吨生物柴油。德国为此种植了575000公顷油菜籽。加上生物乙醇，生物能源生产已占用了德国约6.6%的耕地。近日，德国联邦环境部部长施特菲·莱姆克明确表示，将限制生物燃料的生产，将原本用于生物燃料生产的农业用地用于食物生产。
“高涨的成本最终将由消费者承担！”
谈到来自乌克兰的原料供应时，沃尔兹说：“我们不是非常担心原料的问题，因为生产可以从葵花籽转换为油菜籽或亚麻籽。”俄乌冲突爆发后，来自乌克兰的葵花籽供应就中断了，目前公司的库存仅能维持到5月底。供应链的调整当然是一个问题，但还不是不能克服的瓶颈。沃尔兹说：“尽管成本更高，但我们还是把主要的原料供应地转移到中欧地区，同时也通过国际采购缓解供应压力，例如从匈牙利、加拿大和哈萨克斯坦等国采购。”
真正让沃尔兹这样的企业管理者如坐针毡的是能源价格的高涨。将植物种子加工成各种用途的油和蛋白质饲料的过程中，加热、压制、提取和蒸馏的每一个生产步骤都需要能源。蒂维森公司的机器每年消耗约240000兆瓦时的能源，其中80%来自天然气。2020年新冠危机初期，现货市场上的天然气价格一度跌破每兆瓦时5欧元。现在这一价格已经超过100欧元，这让整个行业都感到紧张。
对于植物油这样的普通商品，在任何地方购买都没有太大区别，关键是价格。去年年中，蒂维森公司的能源消耗占企业生产成本的比例已经高达38%，当时的天然气价格大约每兆瓦时80欧元。沃尔兹表示，如果所有的油厂都为天然气支付每兆瓦时100欧元，我们也可以这样做，只是不得不提高产品的售价。但遗憾的是企业还必须面对全球竞争的压力，而欧洲的能源价格目前看是最高的。沃尔兹强调说：“高涨的成本最终将由消费者承担！”
对于断供天然气这样的极端情况，沃尔兹坦言如果真的走到这一步，企业必将面临困境，他也没有什么好办法。为了应对能源价格的高涨，蒂维森公司已经做了所有自己能做的工作，例如进一步优化生产流程，提高能源的利用效率等。但这些措施都不会起到决定性作用。天然气是整个化工园区最重要的能源，断供将给很多企业带来致命打击。至于记者提出的能否用氢气来替换天然气的问题，沃尔兹认为这只能是“画饼充饥”。他强调说：“理论上当然可以，但问题是氢气从哪来？我们需要的是长期、稳定、大量的供应，而且马上就要，不是十年以后。”（◎本报驻德国记者 李 山）
【来源：科技日报】
【人类距离I型文明并不遥远，可能只差300多年】
//新浪探索 2022-05-08 12:15
//以下文章来源于环球科学 ，作者环球科学
图片来源：pixabay
卡尔达舍夫等级将能利用整个行星、恒星和星系能量的文明分别分为I型、Ⅱ型和Ⅲ型文明。目前人类是0.728级文明，按照以往的能量增长速率，我们大概能在2347年左右成为I型文明。但是，盲目地利用能源可能是个陷阱，野蛮发展带来的气候危机可能是宇宙所有文明的“大过滤器”，为了让人类文明长久发展，我们必须转换自己的能源结构。在这种情况下，我们又将在何时成为I型文明呢？
撰文 | 王昱
审校 | 二七
一个文明的发展是多方面的，人口、经济、军事、文化、科技等都可以作为衡量文明等级的准绳。但这些方面所代表的往往只是文明的冰山一角，并且难以量化对比。对物理学家这群不想关注细节的“懒人”而言，整个文明的能耗便成了最方便的参数。一方面，它反映了整个文明利用能源的能力，这与整个文明的人口、经济与技术实力息息相关；另一方面，它又是一个非常具体的数字，可以量化分析。
这就是卡尔达舍夫等级（Kardashev Scale）诞生的逻辑。苏联天文学家尼古拉·卡尔达舍夫（Николай Кардашёв）在1964年提出了这个概念，他用能量级将文明分为3个等级：I型、Ⅱ型和Ⅲ型，这些文明分别可以利用一颗行星，一颗恒星和一个星系的能量。
图片来源：wikipedia
I型文明是行星级文明。这种文明可以充分利用宿主恒星（对人类而言，是太阳）传递到其母星（地球）上的能量，也能充分利用这颗行星自身包含的能量（化石能源、核能等），对应的能耗为10¹⁶W。
Ⅱ型文明是恒星级文明。恒星主要通过发光的方式向外传递能量，太阳向外辐射能量的总功率为4×10²⁶W，Ⅱ型文明对应的能耗指标就为10²⁶W。根据E=mc²计算，相当于每11秒，这个文明就能消耗掉西湖水总质量对应的能量。为了收集这么多能源，Ⅱ型文明可能会建造一些能源巨构，比如戴森球。戴森球上可能还有计算功能，为了充分利用能量，这样的结构甚至可能是多层的，一层戴森球的废热可以为下一层戴森球提供能量，形成俄罗斯套娃脑（matryoshka brain）。Ⅱ型文明应该已经掌握了一些非常遥远的科幻级技术，比如正反物质湮灭引擎、制造小型黑洞等。
Ⅲ型文明是星系级文明。银河系的总亮度为4×10³⁷W，考虑到整个星系实在太过庞大，只要整个文明的能耗达到银河系总亮度的2.5%，也就是10³⁶W，我们就能将它称为Ⅲ型文明。对于这种级别的文明，或许连时空本身都能随意操控，它们或许能制造虫洞或超大质量黑洞。这种文明的技术实力应该已经完全超出了我们的认知，我们应该无法想象他们拥有的技术。
卡尔达舍夫等级并不是离散、分立的，它其实可以通过一个对数公式表示。如果一个文明的全部能源消耗为P，那么这个文明对应的卡尔达舍夫等级K可以表示为：
根据国际能源署的数据，2018年全球能源消费为14 281 889千吨油当量（能量单位，kTOE，kilo ton oil equivalent），大约为1.90×10¹³W。再由上述公式计算可得，地球上的人类文明目前属于0.728级文明。
过去，人类能源消费大约是按照指数增长的——每年增长的能源消费制造了更多机器，能让我们在下一年消耗更多能源。如果仅仅按照以往的增长率简单粗暴地进行拟合，就能发现我们大约能在2347年左右成为I型文明，在几千年后成为Ⅱ型文明，在几十万年后成为Ⅲ型文明。
能源的陷阱
不过，这只是一个很粗略的估计。它只是根据过去人类能源增长率来估计未来，并没有考虑实际的限制，过于乐观。而且，国际能源署所使用的这个单位让我们不由得想起一些不妙的事情——化石能源的环境威胁。虽然只是用石油来等效，但是化石能源现在确确实实给整个地球的环境带来了很多危害。正如美国生物学家艾德华·威尔森（Edward Osborne Wilson）曾说的：“人类真正面对的问题是：我们拥有旧石器时代的情感，中世纪的制度和宛若神明的技术。”我们的文明也正在面临严峻的气候危机。甚至有人认为，文明在向I型文明发展的过程就是一个“大过滤器”（Great Filter），增长的能源消费会带来剧烈的气候变化，从而导致文明灭亡。因此，没有文明能达到更高的等级——这可能就是“费米悖论”的解释，也是还没有外星人和我们建立联系的原因。
现在，意识到气候危机的人类正在尝试限制自身的碳排放。比如，我国就提出，到2030年全国二氧化碳排放量达到峰值；到2060年非化石能源消费比重达到80%以上，全国实现碳中和。而欧盟诸国和美国等发达国家则计划到2050年实现碳中和目标。未来的几十年，人类整体的能源结构也许将面临巨大的转型。
在这种背景下，我们必须重新审视各种能源的变化，重新计算人类成为I型文明的时间。最近，一个国际研究团队在预印本网站上公布了他们的研究结果，他们根据《联合国气候变化框架公约》（UNFCCC）的政策和建议，以及国际能源署（IEA）对未来几十年能源消耗的预测，开发了一个更详细的影响模型，估计人类在此框架下成为I型文明的时间。他们的结论是，如果人类将主要能源转换为清洁能源，大概能在2371年左右成为I型文明。
转型的考验
模型显示，如果全球各国都履行自己的承诺，那么在2040年代，人类将会快速降低对化石能源的依赖。到2050年左右，化石能源的消耗会迅速降低到相对很低的水平。
（a）、（b）、（c）分别为人类对煤炭、天然气和原油的消费，黑色为指数模型，红色为影响模型，蓝色为国际能源署历史数据。
图片来源：原论文
在化石能源快速衰减的同时，太阳能、风能、水力、地热等可再生能源将会基本维持指数发展模式，甚至会加速发展弥补减少化石能源带来的漏洞。
而还有一种不容忽视却颇受争议的能源——核能。国际能源署表示：“从历史上看，核电一直是全球无碳电力的最大贡献者之一，并且具有帮助电力行业脱碳的巨大潜力。”过去50年中，核能减少了550亿吨二氧化碳排放，几乎相当于人类2年二氧化碳排放的总和。
从1971年到2018年全球核电供应量。
图片来源：原论文
但在多数人心中，核电始终是可怕的存在。1986年的切尔诺贝利核事故和2011年的福岛核事故让所有人都心有余悸，1986年后，全球核电增速减缓，2011年全球核电发电量甚至出现了明显的倒退。就算核电是非常安全的能源，发展速度也不得不受此影响而放缓。按照国际能源署安全数据表（Safety Data Sheet，SDS）的最理想估计，未来核电的年平均增长率大约为2.47%。
不同条件下的核能发展情况。黑线为已有数据、红色虚线为不再建设新的核电站、蓝色虚线为只建设规划中的核电站、绿色虚线为按照国际能源署安全数据表规划、建设核电站。
图片来源：原论文
在这种限制下，可再生能源总量将达到核电的两倍左右。
红色为可再生能源、黑色为核能。图片来源：原论文
在这样的估计下，全人类的能源消耗反而可能会在2030年左右下降，在2050年左右到达最低值。这是能源转型的阵痛，但却是我们阻止全球变暖，不让人类陷入“大过滤器”的唯一办法。之后，或许人类的能源消费能回归指数级别增长，在用20～30年完成能源转型的情况下，在2371年左右，我们或许能就能安全地成为I型文明。
对人类文明等级的预测。图片来源：原论文
虽然卡尔达舍夫等级是个非常直截了当的限制，但它只是故事的一半。我们固然需要大量能源，但能源的使用效率同样重要。在倡导绿色节能的今天，越来越多低能耗的技术被开发了出来，用更少的能源，实现同样、甚至更好的效果。或许，只有当我们不需要仅仅依靠支配的能源来评判文明的标准时，我们的文明才能得到真正的进步。
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//新浪探索 2022-05-08 12:15
//以下文章来源于环球科学 ，作者环球科学
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卡尔达舍夫等级将能利用整个行星、恒星和星系能量的文明分别分为I型、Ⅱ型和Ⅲ型文明。目前人类是0.728级文明，按照以往的能量增长速率，我们大概能在2347年左右成为I型文明。但是，盲目地利用能源可能是个陷阱，野蛮发展带来的气候危机可能是宇宙所有文明的“大过滤器”，为了让人类文明长久发展，我们必须转换自己的能源结构。在这种情况下，我们又将在何时成为I型文明呢？
撰文 | 王昱
审校 | 二七
一个文明的发展是多方面的，人口、经济、军事、文化、科技等都可以作为衡量文明等级的准绳。但这些方面所代表的往往只是文明的冰山一角，并且难以量化对比。对物理学家这群不想关注细节的“懒人”而言，整个文明的能耗便成了最方便的参数。一方面，它反映了整个文明利用能源的能力，这与整个文明的人口、经济与技术实力息息相关；另一方面，它又是一个非常具体的数字，可以量化分析。
这就是卡尔达舍夫等级（Kardashev Scale）诞生的逻辑。苏联天文学家尼古拉·卡尔达舍夫（Николай Кардашёв）在1964年提出了这个概念，他用能量级将文明分为3个等级：I型、Ⅱ型和Ⅲ型，这些文明分别可以利用一颗行星，一颗恒星和一个星系的能量。
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I型文明是行星级文明。这种文明可以充分利用宿主恒星（对人类而言，是太阳）传递到其母星（地球）上的能量，也能充分利用这颗行星自身包含的能量（化石能源、核能等），对应的能耗为10¹⁶W。
Ⅱ型文明是恒星级文明。恒星主要通过发光的方式向外传递能量，太阳向外辐射能量的总功率为4×10²⁶W，Ⅱ型文明对应的能耗指标就为10²⁶W。根据E=mc²计算，相当于每11秒，这个文明就能消耗掉西湖水总质量对应的能量。为了收集这么多能源，Ⅱ型文明可能会建造一些能源巨构，比如戴森球。戴森球上可能还有计算功能，为了充分利用能量，这样的结构甚至可能是多层的，一层戴森球的废热可以为下一层戴森球提供能量，形成俄罗斯套娃脑（matryoshka brain）。Ⅱ型文明应该已经掌握了一些非常遥远的科幻级技术，比如正反物质湮灭引擎、制造小型黑洞等。
Ⅲ型文明是星系级文明。银河系的总亮度为4×10³⁷W，考虑到整个星系实在太过庞大，只要整个文明的能耗达到银河系总亮度的2.5%，也就是10³⁶W，我们就能将它称为Ⅲ型文明。对于这种级别的文明，或许连时空本身都能随意操控，它们或许能制造虫洞或超大质量黑洞。这种文明的技术实力应该已经完全超出了我们的认知，我们应该无法想象他们拥有的技术。
卡尔达舍夫等级并不是离散、分立的，它其实可以通过一个对数公式表示。如果一个文明的全部能源消耗为P，那么这个文明对应的卡尔达舍夫等级K可以表示为：
根据国际能源署的数据，2018年全球能源消费为14 281 889千吨油当量（能量单位，kTOE，kilo ton oil equivalent），大约为1.90×10¹³W。再由上述公式计算可得，地球上的人类文明目前属于0.728级文明。
过去，人类能源消费大约是按照指数增长的——每年增长的能源消费制造了更多机器，能让我们在下一年消耗更多能源。如果仅仅按照以往的增长率简单粗暴地进行拟合，就能发现我们大约能在2347年左右成为I型文明，在几千年后成为Ⅱ型文明，在几十万年后成为Ⅲ型文明。
能源的陷阱
不过，这只是一个很粗略的估计。它只是根据过去人类能源增长率来估计未来，并没有考虑实际的限制，过于乐观。而且，国际能源署所使用的这个单位让我们不由得想起一些不妙的事情——化石能源的环境威胁。虽然只是用石油来等效，但是化石能源现在确确实实给整个地球的环境带来了很多危害。正如美国生物学家艾德华·威尔森（Edward Osborne Wilson）曾说的：“人类真正面对的问题是：我们拥有旧石器时代的情感，中世纪的制度和宛若神明的技术。”我们的文明也正在面临严峻的气候危机。甚至有人认为，文明在向I型文明发展的过程就是一个“大过滤器”（Great Filter），增长的能源消费会带来剧烈的气候变化，从而导致文明灭亡。因此，没有文明能达到更高的等级——这可能就是“费米悖论”的解释，也是还没有外星人和我们建立联系的原因。
现在，意识到气候危机的人类正在尝试限制自身的碳排放。比如，我国就提出，到2030年全国二氧化碳排放量达到峰值；到2060年非化石能源消费比重达到80%以上，全国实现碳中和。而欧盟诸国和美国等发达国家则计划到2050年实现碳中和目标。未来的几十年，人类整体的能源结构也许将面临巨大的转型。
在这种背景下，我们必须重新审视各种能源的变化，重新计算人类成为I型文明的时间。最近，一个国际研究团队在预印本网站上公布了他们的研究结果，他们根据《联合国气候变化框架公约》（UNFCCC）的政策和建议，以及国际能源署（IEA）对未来几十年能源消耗的预测，开发了一个更详细的影响模型，估计人类在此框架下成为I型文明的时间。他们的结论是，如果人类将主要能源转换为清洁能源，大概能在2371年左右成为I型文明。
转型的考验
模型显示，如果全球各国都履行自己的承诺，那么在2040年代，人类将会快速降低对化石能源的依赖。到2050年左右，化石能源的消耗会迅速降低到相对很低的水平。
（a）、（b）、（c）分别为人类对煤炭、天然气和原油的消费，黑色为指数模型，红色为影响模型，蓝色为国际能源署历史数据。
图片来源：原论文
在化石能源快速衰减的同时，太阳能、风能、水力、地热等可再生能源将会基本维持指数发展模式，甚至会加速发展弥补减少化石能源带来的漏洞。
而还有一种不容忽视却颇受争议的能源——核能。国际能源署表示：“从历史上看，核电一直是全球无碳电力的最大贡献者之一，并且具有帮助电力行业脱碳的巨大潜力。”过去50年中，核能减少了550亿吨二氧化碳排放，几乎相当于人类2年二氧化碳排放的总和。
从1971年到2018年全球核电供应量。
图片来源：原论文
但在多数人心中，核电始终是可怕的存在。1986年的切尔诺贝利核事故和2011年的福岛核事故让所有人都心有余悸，1986年后，全球核电增速减缓，2011年全球核电发电量甚至出现了明显的倒退。就算核电是非常安全的能源，发展速度也不得不受此影响而放缓。按照国际能源署安全数据表（Safety Data Sheet，SDS）的最理想估计，未来核电的年平均增长率大约为2.47%。
不同条件下的核能发展情况。黑线为已有数据、红色虚线为不再建设新的核电站、蓝色虚线为只建设规划中的核电站、绿色虚线为按照国际能源署安全数据表规划、建设核电站。
图片来源：原论文
在这种限制下，可再生能源总量将达到核电的两倍左右。
红色为可再生能源、黑色为核能。图片来源：原论文
在这样的估计下，全人类的能源消耗反而可能会在2030年左右下降，在2050年左右到达最低值。这是能源转型的阵痛，但却是我们阻止全球变暖，不让人类陷入“大过滤器”的唯一办法。之后，或许人类的能源消费能回归指数级别增长，在用20～30年完成能源转型的情况下，在2371年左右，我们或许能就能安全地成为I型文明。
对人类文明等级的预测。图片来源：原论文
虽然卡尔达舍夫等级是个非常直截了当的限制，但它只是故事的一半。我们固然需要大量能源，但能源的使用效率同样重要。在倡导绿色节能的今天，越来越多低能耗的技术被开发了出来，用更少的能源，实现同样、甚至更好的效果。或许，只有当我们不需要仅仅依靠支配的能源来评判文明的标准时，我们的文明才能得到真正的进步。
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