未来广泛应用的新能源
---生物质能与核能
能源是人类藉以克服困难,维持生存的原动力,譬如太阳给我们光热,风吹动风车可以发电,燃烧汽油可用以推动汽车,使用瓦斯可以烹调、取暖,凡此种种如太阳、风、汽油、瓦斯等都是能源。近年来,无论核分裂、核融合和太阳能的研究发展,均呈现出一片蓬勃景象,但今日能源供应市场燃料其蕴藏量有限且日益枯竭、分布不均,使用时又污染严重,鉴於目前已经投置的生产设备和应用技术,预计主能源维持在能源主流的地位直至本世纪之末,因此人类当务之急便是寻求更好用的燃料,并加紧改良现有能源的利用技术。下面是未来应用较广泛的两种新能源。
一、新能源之生物质能
生物质能是指通过光合作用而形成的各种有机体,包括所有的动植物和微生物。 而所谓生物质能,就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能 量形式,即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用,可 转化为常规的固态、液态和气态燃料,取之不尽、用之不竭,是一种可再生能源,同时也是唯一一种可再生的碳源。生物质能的原始能量来源于太阳,所以从广义上讲,生物质能是太阳能的一种表现形式。目前,很多国家都在积极研究和开发利用生物质能。生物质能蕴藏在植物、动物和微生物等可以生长的有机物中,它是由太阳能转化 而来的。
1、生物质能的特点
1) 可再生性生物质属可再生资源,生物质能由于通过植物的光合作用可以再生,资源丰富,可保证能源的永续利用;
2) 低污染性生物质的硫含量、氮含量低; 生物质作为燃料时,由于它在生长时需要的二氧化碳相当于它排放的二氧化碳的量, 因而对大气的二氧化碳净排放量近似于零,可有效地减轻温室效应;
3) 广泛分布性 缺乏煤炭的地域,可充分利用生物质能;
4) 生物质燃料总量十分丰富。生物质能源的年生产量远远超过全世界总能源需求量,相当于目前世界总能耗的十倍。
2、生物质能的分类
依据来源的不同,可以将适合于能源利用的生物质分为林业资源、农业资源、生活污水和工业有机废水、城市固体废物和畜禽粪便等。林业生物质资源是指森林生长和林业生产过程提供的生物质能源,包括薪炭林、在森林抚育和间伐作业中的零散木材、残留的树枝、树叶和木屑等。农业生物质能资源是指农业作物;农业生产过程中的 废弃物,如农作物收获时残留在农田内的农作物秸秆。工业有机废水主要是酒精、酿酒、制糖、食品、制药、造纸及屠宰等行业生产过程中排 出的废水等,其中都富含有机物。 城市固体废物主要是由城镇居民生活垃圾,商业、服务业垃圾和 少量建筑业垃圾等固体废物构成。
3、生物质能的利用
生物质能一直是人类赖以生存的重要能源,它是仅次于煤炭、石油和天然气而居 于世界能源消费总量第四位的能源,在整个能源系统中占有重要地位。 目前人类对生物质能的利用,包括直接用作燃料的有农作物的秸秆、薪柴等;间接作为燃料的有农林废弃物、动物粪便、垃圾及藻类等,它们通过微生物作用生成沼气,或采用热 解法制造液体和气体燃料,也可制造生物炭。生物质能是世界上最为广泛的可再生能 源,现代生物质能的利用是通过生物质的厌氧发酵制取甲烷,生物油和生物炭,用生物质制造乙醇和甲醇燃料,以及利用生物工程技术培育能源植物,发展能源农场。
4、生物质能对中国的意义
中国是一个人口大国,又是一个经济迅速发展的国家,21 世纪将面临着经济增长和环境保护的双重压力。因此改变能源生产和消费方式,开发利用生物质能等可再 生的清洁能源资源对建立可持续的能源系统,促进国民经济发展和环境保护具有重大意义。开发利用生物质能对中国农村更具特殊意义。中国 80%人口生活在农村,秸秆和薪柴等生物质能是农村的主要生活燃料。尽管煤炭等商品能源在农村的使用迅速增加,但生物质能仍占有重要地位。1998 年农村生活用能总量 3.65 亿吨标煤,其中秸秆和薪柴为 2.07 亿吨标煤,占 56.7%。因此发展生物质能技术,为农村地区提供生活和生产用能,是帮助这些地区脱贫致富,实现小康目标的一项重要任务。
二、新能源之核能
核能是核裂变能的简称。多年以前50科学家在的一次试验中发现铀-235 原子核在吸收一个中子以后能分裂,在放出 2—3 个中子的同时伴随着一种 巨大的能量,这种能量比化学反应所释放的能量大的多,这就是我们今天 所说的核能。核能的获得途径主要有两种,即重核裂变与轻核聚变。核聚 变要比核裂变释放出更多的能量。例如相同数量的氘和铀-235 分别进行聚 变和裂变,前者所释放的能量约为后者的三倍多。被人们所熟悉的原子弹、 核电站、核反应堆等等都利用了核裂变的原理。只是实现核聚变的条件要 求的较高,即需要使氢核处于几千万度以上的高温才能使相当的核具有动 能实现聚合反应。
1、核能利用— 核电站
目前化石燃料在能源消耗中所占的比重仍处于绝对优势,但此种能源 不仅燃烧利用率低,而且污染环境,它燃烧所释放出来的二氧化碳等有害气体容易造成 "温室效应",使地球气温逐年升高,造成气候异常,加速土地沙漠化过程,给社会经济的可持续发展带来严重影响。与火电厂相比, 核电站是非常清洁的能源,不排放这些有害物质也不会造成"温室效应", 因此能大大改善环境质量,保护人类赖以生存的生态环境。 世界上核电国家的多年统计资料表明,虽然核电站的投资高于燃煤电厂,但是,由于核燃料成本远远地低于燃煤成本,相反核燃料反应所释放 的能量却远远高于化石燃料燃烧所释放出来的能量,而且核燃料取之不皆,这就使得目前核电站的总发电成本低于烧煤电厂。
2、核能发电优点 :
1)、核能发电不像化石燃料发电那样排放巨量的污染物质到大气中,因此核能发电不会造成空气污染。
2)、核能发电不会产生加重地球温室效应的二氧化碳。
3)、核燃料能量密度比起化石燃料高上几百万倍,故核能电厂所使用的 燃料体积小,运输与储存都很方便,一座 1000 百万瓦的核能电厂一年只需 30 公吨的铀燃料,一航次的飞机就可以完成运送。
5)、核能发电的成本中,燃料费用所占的比例较低,核能发电的成本较 不易受到国际经济情势影响,故发电成本较其他发电方法为稳定。
3、核能发电缺点 :
核能电厂会产生高低阶放射性废料,或者是使用过之核燃料,虽然 所占体积不大,但因具有放射线,故必须慎重处理,且需面对相当大的政 治困扰。 核能发电厂热效率较低,因而比一般化石燃料电厂排放更多废热到 环境裏,故核能电厂的热污染较严重。核能电厂投资成本太大,电力公司的财务风险较高。核能电厂较不适宜做尖峰、高峰之随载运转。兴建核电厂较易引发政治歧见纷争。核电厂的反应器内有大量的放射性物质,如果在事故中释放到外界 环境,会对生态及民众造成伤害。
4、中国核能发展的趋势
核电站只需消耗很少的核燃料,就可以产生大量的电能,每千瓦时电能的成本比火电站要低20%以上。核电站还可以大大减少燃料的运输量。例如, 一座 100 万千瓦的火电站每年耗煤三四百万吨,而相同功率的核电站每年 仅需铀燃料三四十吨。核电的另一个优势是干净、无污染,几乎是零排放,中国正在加大能源 结构调整力度。积极发展核电、风电、水电等清洁优质能源已刻不容缓。中国能源结构仍以煤炭为主体,清洁优质能源的比重偏低。 中国目前建成和在建的核电站总装机容量为870万千瓦,预计到2010 年中国核电装机容量约为 2000万千瓦,到 2050 年,根据不同部门的估算,中国核电装机容量可以分为高中低三种方案。中国国家发展改革委员会正在制定中国核电发展民用工业规划,准备到2020年中国电力总装机容量预计为9亿千瓦时,核电的比重将占电力总容量的4%,即是中国核电在2020年时将为3600-4000万千瓦。 从核电发展总趋势来看,中国核电发展的技术路线和战略路线早已明确并正在执行,当前发展压水堆,中期发展快中子堆,远期发展聚变堆。具体地说就是,近期发展热中子反应堆核电站;为了充分利用铀资源,采用铀钚循环的技术路线,中期发展快中子增殖反应堆核电站;远期发展聚变堆核电站,从而基本上“永远”解决能源需求的矛盾。
人口增加,每人耗费的能源用量也不断升高,但自然界的能源蕴藏并非无穷,与传统能源逐渐枯竭之际,对各种形式再生能源的开发研究正被各国重视,现今社会人类终於体悟到能源不容我们的任意挥霍,因此除了积极开发新能源、改善能源利用的效率外,也应研究如何在不降低生活水准、不减缓工业发进步及经济成长的前题下,努力节约能源。
环保——我们的责任
不知道大家是否注意到一篇文字——《中国国民环保素养调查报告》,报告内容大体如下:善良指数世界第一;科学素养指数中等水平;环保素养和环保发达国家差距较大:和北欧环保发达国家相差30年;和美国等环保发展中国家相差20年;和日本/韩国/新加坡等亚洲环保先进国家相差20年;和非洲/拉丁美洲等国家相差10年;国家在环保理念和政策和环保发达国家持平:国民在执行国家环保理念和政策的能力无法对接;
环保盲在人口比重较大是解决环保发展的瓶径;精英群体在环保理论上世界第一/在环保实践上被潜规则架空;先发展,后治理(干部群体/潜规则)在目前国家生活生产理念根深蒂固;国民处在略懂环保知识,能说,坚决不做的环保疲劳期;国民认定环保ngo有问题/不了解/解决不了环保教育宣传问题的人口几乎是全部;企业对国家组织环保活动感兴趣,对长线的环保公益宣传道义上支持,决不参与;国民对环保工作者持观望,不理解,潜规则的不尊重(因为他们是麻烦的制造者/还有不挣钱)但新闻及国家媒体道义上支持;
有环保素养的国民不到整体人群的5%;具备环保素养的群体有:海外留学背景的少数精英,高层智库,少数白领,直接环保利益受侵犯人群;大部分户外运动人群。
国家给与的参考解决办法如下:1 教育体系紧急需要完善环保素养教育;2 国民环保素养教育的手段急需强化和实践;3大力提倡国民走进自然,亲近自然的户外活动;4 强化现有环保法规的执行力度;5 环保盲的再教育要列入国家意识形态。
至今,各种环保节能的的政策及措施都已成为我们耳熟能详的文明生活发展趋势,然而我们对其真正深入了解认识了吗?我们的日常工作和生活中是否真正的做到了呢?是不是还是一副听的时候专心,过后说起开心,做的时候不用心呢?节能环保并不是我们多喊几句口号就可以实现的,它需要我们真正的从实际生活中去改善,去实践,从身边的每一件事情开始做起。
作为每一个家庭,对社会发展及人类进步起着不可替代的推动作用,是我们社会发展的主要力量支柱。因此,我们更应该提高家庭的综合素质,切实了解节能环保的现实意义和重大作用,将每个家庭成员组织起来,牢牢抱成一团,从生活的方方面面着手去认识,去改进,将节能环保的主题落到实处。
倡导节能环保,首先要减少了解我们日常生活中到底能源耗费在哪里?污染在哪里?针对主要问题,提高节能环保效率。那么家庭污染和社会污染到底哪一个更严重呢?
新近研究表明:社会工业生产造成的污染只占污染源的百分之四十一,现代家庭造成的污染却占百分之五十九。与社会相比,虽然家庭只是社会的一个细胞,而就污染的危害程度来说,家庭却相对严重一些,已经检测到的有毒有害物质达数百种,常见的也有十种以上,。有一组统计数据可进一步证实家庭污染的危害性:即一个家庭一天平均要制造一点八公斤垃圾,丢弃五个不可分解的塑料袋、二至三个一次性饭盒;一个家庭因洗头、洗澡、洗衣服等,一天平均制造二百公斤废水;一个家庭每天平均使用二十克化学用品等。这些污染物和汇流成河的生活废水,每时每刻都在污染着我们的土地、河流和海洋。
据媒体报道,在一项针对2000多个家庭住户样本的室内污染状况调查中,结果显示:50%以上的家庭室内存在着污染,而“罪魁祸首”就是家用电器。更令人担忧的是,在被调查的家庭中,绝大多数还没有意识到家中的家电污染问题。目前家庭中常见由家电导致的污染包括细菌污染、辐射污染及噪声污染等,重则危害健康,甚至危及人的生命安全。
看到这组数据不由得让我们惊讶,一直以来我们都要将污染的矛头指向工业生产,殊不知,其实最大的污染源就是我们自己,就是我们每一个家庭。我们平时不注重环保节能的后果,最后危害最大的,依然是我们自己,是我们赖以生存的美好家园,是我们原本洁净清悠的地球村。
在能源浪费方面,家庭也占有相当大的比重。多台电视机同时开;多个电脑同时用;电视没看时不切断电源,长期处于待机状态;几十上百瓦的白炽灯同时开好几个;声控灯感应器坏了,灯就没日没夜地亮着;饮水机24小时运作;有的电热户冬天用几个上千瓦的大电炉眼睛眨也不眨;打开水龙头哗哗一放就是好几分钟,等到热水出来了,才慢悠悠地洗漱……
点点滴滴,看来是微不足道的。但正是这样的点点滴滴,使居民区能源浪费现象显得相当突出。检查我们的行为,司空见惯的“无意识浪费”,在家庭生活中浪费掉的宝贵能源实在太多了。习惯成自然,且有很多浪费现象是人们长期养成的习惯,又习以为常,因此在节约家庭能源方面考虑得不多。然而在现实生活中,我们要改掉那些不经意的浪费“习惯”,其实很简单,只需要举手之劳。
良好的生活和工作环境是我们人类赖以生存的条件,保护环境就是保护我们自己。面对地球生态环境日益恶化、资源日益短缺的现实,我们应该清醒地认识到:拯救地球、保护环境、节约能源,是我们共同的责任。家庭节能环保和我们的生活息息相关,而且很容易进行,做好家庭的节能环保工作,不仅节约了资源,也为家庭节约了一定开支,一举两得。由此我们发出倡议:
一、从家庭用电开始,节约每一度电,杜绝家家电污染。
每个家庭都应努力做到以下几点:
a、把白炽灯改成第四代LED绿色光源,在同样的亮度下,其耗电量只是白炽灯的十分之一,但寿命却是白炽灯的50倍。
b、要选用无氯绿色环保家电和太阳能家电系列,比如:使用太阳能发电器、太阳灶、太阳能灯、太阳能帽、太阳能手电筒、太阳能干燥器、太阳能热水器、地板采暖系统等,既节能环保,又安全方便,既为国家的节能环保工作做出贡献,又使家庭引导了绿色生尚生活新潮流。
c、选购空调时要考虑最适合房间大小的匹数。而且夏季空调温度设定在26-28℃。
d、冰箱内贮存食物不宜过满,冰箱内食品之间及食品与箱壁之间应留有100mm以上的空隙。 这比紧贴墙面每天可以节能20%。
e、洗衣机的耗电量取决于使用时间的长
当我们在享受富足的小康生活时,你可曾意识到资源短缺问题已在日益逼近我们的生活。水危机、电短缺、石油危机……,这一切深刻地告诉我们资源是有限的、不可生的,而人类的繁衍却将代代相传。对矿产的滥采,森林的砍伐、水源的污染……已经使我们国家不再“地大物博”,也让我们当代的人们尝到了急功近利所带来的苦果。
因此,为了保护我们人类有限的资源,保护我们赖以生存发展的基础已刻不容缓,为此我们向全区的同学们大力倡议:节约资源,从你我做起,节约每一度电,每一滴水,每一张纸,每一粒粮食,在共建节约型学校行动中切实发挥生力军和模范带头作用。
一、树立正确的节约观。充分了解我国资源短缺的严峻现实,认真学习落实科学发展观,崇尚节约光荣、浪费可耻的观念,增强节约意识,做到身体力行。
二、节约用电。光线充足时,不要开灯;能用一盏灯时,不开多盏灯;杜绝白昼灯、长明灯
三、节约用水。避免大开水龙头,提倡使用脸盆洗脸、洗手,合理减少洗澡时间;用完水后,要及时拧紧水龙头,见到滴水的龙头,随手关闭。
四、节约用餐。积极倡导文明用餐之风,在食堂就餐坚持饭菜适量,不浪费每一粒粮食。
五、节约用纸。纸张提倡尽量能双面使用。
六、节约用钱。适度消费,合理支出,精打细算,坚持每天节省一点,养成善于理财的好习惯。
七、积极参加环保活动。大力开展废电池、生活用品的分类回收利用,推广使用再生纸;尽量不使用一次性筷子,使用可降解的一次性饭盒;坚持每月参与一次环保志愿服务活动。
八、积极开展节约技术的发明创造活动。要勇于创新,善于创造,通过小窍门、小创造、小发明,努力为节约资源提供强有力的技术支撑,不断推动资源的节约。
九、积极广泛宣传节约意识,大力开展资源节约合理化建议活动。为建设节约型社会献计策、尽职责、做贡献,争创节约型家庭、节约型班级、节约型学校、节约型社团(集体)和个人等。传播节约意识,推动全校形成珍惜资源、节约资源的良好风尚。
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未来能源十步走 人类将摆脱对石油的依赖
据7月号《大众科学》(注:中文版《科技新时代》)报道,石油价格一路上扬,“石油危机”成为目前最流行的词汇,很多人甚至产生了石油还够用多久的疑问?石油总有一天会耗尽,这毫无争议,但这并不意味着世界末日来临。以石油消耗大户美国为例,美国科学界从石油危机中看到的不是绝望,而是能源的复兴,他们认为,美国到了严肃地考虑从石油转换到清洁、可再生的能源的时候了,而美国已经具备了相关的技术,只要再进一步开发,美国将彻底摆脱对进口石油的依赖。
一 利用风能
地球上的化石能源(石油)终究是有限的,为了人类的持续性发展,必须找到其他可替代能源,而风能就是一个很好的选择。在美国科罗拉多州的博尔德南部的高原上的平旷地带,矗立着四排实验性涡轮机,这些机器在冰雪覆盖的洛矶山脉的映衬下更显得巍为壮观,150英尺的叶片在微风的吹拂下缓慢地旋转着。美国能源部可再生能源实验室的主工程师萨迪·布特菲尔德说:“如果你要选择一个商业涡轮机发电农场,你决不会看中这个地方。但这里却是一个完美的风能实验场地。因为在这里我们可以获得风速为每小时100英里的风能条件。我们通过在这种条件下的实验能很快地知道哪种设计应该淘汰。”1991年,一份政府有关风能的概论作出了如下结论:堪萨斯州、北达科他州和德克萨斯三州有着丰富的风力能源,仅这三个州的风能就可足够满足整个美国的能源需求。今天看来,这项报告不免有些估计过低了。在过去的20年中,风能的价格已经下降了85%,这在很大程度上归功于不断提升的涡轮机效率。政府还制定很多条令来鼓励民众购买利用风力所产生的电能,可以想见在不久的未来使用风力电能必成大势所趋。
二 取消电网
现有的输电系统是从能源中心通过电线向用户送电。这样做有很大一个缺点,那就是输电过程中会损失很多电能。所以更好的供电系统是“分布式发电”。可以在住处和工作地点附近利用风能和太阳能发电,做到自给自足。例如,可以利用地热系统给建筑物供暖和降温,利用屋顶上的太阳能电池提供电力,多余的电能还可以输送到当地的供电系统中,以零售价卖掉,这样还能获取一部分收益。这些措施简便易行,远好于建设发电厂和进口国外的能源。有人估计,一个这样的小型发电厂所需要的太阳能发电设备的造价可在四年内回收回来。既然有这么多的优点,何乐而不为呢?
三 混合燃料汽车
美国陆军宣布将开发一种使用新型混合燃料的“悍马”(Humvee)战车,它预示着混合燃料汽车的时代已经来临。混合燃料汽车通过内燃和电驱动,提高能源利用效率。今天混合型汽车已不再仅仅是陈列室中供人参观的样品,它已完全步入了实用阶段。这将大大削减汽油的使用量,汽车排放的尾气也将随之大幅减少。被称为插入式混合型电动车可以夜间在自家的车库中充电,夜间电费低廉,这样就节省了一项不小的开支。加州大学伯克利可再生能源实验室主任丹尼尔·卡门说:“如果在一夜间,美国的汽车全部被这种混合型汽车所取代,石油的消耗量将会下降70-90%,美国进口石油的时代将彻底结束,在未来多年中,美国的石油将完全可以自给自足。”
四 制造质量更好的乙醇
今年,美国汽车制造商将生产100万辆灵活燃料车,乙醇加油站的数量将增加三分之一,达到大约1000家。现在美国所生产的绝大多数乙醇是由玉米粒发酵而来,这个过程要消耗相当数量的化石燃料。丹尼尔·卡门将这种由基于玉米的乙醇看做是一种过渡型燃料,他说:“要想使用乙醇替代石油,防止全球进一步变暖,我们需要进行一次从玉米乙醇到纤维乙醇的大规模革新运动,纤维乙醇的原料可以有多种选择,柳枝稷、木片以及像玉米芯和玉米杆这样的农业废料都可以用做生产纤维乙醇的原料。现在用于制造乙醇的酶的造价很高,不过这个问题并不难解决。”白蚁后肠中的微生物可以将植物纤维素转化成碳水化合物,美国能源部联合基因组研究所主任艾迪·卢宾说:“我们正在测定那些微生物DNA序列,将来可以通过生物工程制造出新的机体来分泌这些酶。”这样我们就可以利用虫子的体液来驱动我们的汽车前进,摆脱了对化石能源的过度依赖。
五 利用太阳能
明年初,在洛杉矶东北部的一个沙漠农场中将会出现数十个巨大的凹镜。每个凹镜的直径为37英尺,这些凹镜通过电子控制可以自动跟踪太阳,将阳光反射到一个热量收集器上,热量收集器利用这些浓缩的阳光将氢加热到1,300华氏度,通过斯特林发动机驱动发电机发电。当世界上最大的太阳能农场完工后,在摩加伏沙漠4,500英亩的范围内将会布满大约2万个这样的凹镜收集太阳能,利用这些能量产生的电能将可以向287,000个家庭供电。每小时到达地球上的这些太阳能可以满足全世界一整年的电力需求。我们很久以来就已经知道如何利用太阳能来为加热空间和水,但将阳光转化为电能却存在很大困难。
斯特林太阳能凹镜可以将30%的太阳能转化为电能,这是世界上将太阳能转化为电能效率最高的一种技术。科学家希望通过技术改进可以使这个转化率提高至50%。其他的能量企业家还有更为远大的设想。美国航空航天局的科学家一直以来梦想有一天能在太空中利用太阳能发电,然后通过微波将能量将能量输送到各个家庭。随着科学的不断进步,终有一天这个设想一定可以变为现实。
六 制造氢能源
氢能源的潜力巨大,但将其他物质转化为氢并不件容易的事。自然界中不存在纯氢燃料,今天最制造氢最便宜的方式是通过石油或天然气获得,但这并不能避免产生二氧化碳。氢燃料电池的效率是内燃机的二倍多。在冰岛,丰富的可再生能源使氢经济的产生成为可能。在美国,未来的某天可以利用多余的风能来生产氢燃料。研究人员还可以利用基因工程来制造出有生物来直接将太阳转化为氢。
七 利用海浪能发电
美国的海岸线的海洋蕴含着巨大的能量,其中大约有八分之一可以开发利用,同时还不会污染环境。这些可利用能源总量相当于我们现在所有的水力发电厂发电的能量总和。在可利用能源这个竞技场中,欧洲一直走在世界的前列。今年夏天,在葡萄牙,工作人员正在安装一种海岸波浪能转化器。这种蛇状的钢管一半浸于水中,一般露出水面,一直向远海方向延伸了3英里。至2008年这种装置将可以为大约15,000个家庭供电。波浪能的优点是它的能量密度是风能的10至40倍。目前潮汐涡轮机技术发展迅猛,这无疑为波浪能的利用铺平了道路。今年夏天,在纽约东河的水下的六个涡轮机在河流潮汐流的驱动下将开始投入发电。缓慢旋转的推进器第一年将会产生525,000千瓦时的能量。为期18个月的试验表明,布设足够多的涡轮机将可以为8,000户家庭供电。虽然它现在的发电能力有限,但它毕竟代表着未来的能源的一种发展方向,这是件激动人心的事情。这将是世界首个产能潮汐涡轮机农场,这种样机将可以为我们提供稳定的无污染能源。维吉尼亚的海洋学家乔治·哈格曼说:“我们可以称它为月亮能,风时有时无,但从现在开始至未来的1000年,月亮和潮汐会始终存在。”
八 向地下要能源
美国地热能协会执行理事卡尔·格威尔说:“在德克萨斯州西部废弃的油井中冒上来的热水中含有5,000兆瓦的地热能。现在因为没有加以利用,这些能量正在被白白浪费掉,现在我们对这种能量使用的能力远超过了我们对这种技术的实际使用。”地热能可以被用来发电或给建筑物供热。夏威夷、阿拉斯加以及西部各州都分布有丰富的地热能。
可以利用温度为160华氏度水温的地热水库发电。一些公司正在开发德克萨斯州、阿肯色州、佐治亚州和西维吉尼亚州的低温热泉,一旦开发成功,将可以使美国地热发电能力在未来4至5年的时间翻一番。
九 开发垃圾燃气
自旧石器时代,我们就一直在燃烧生物物质,当时人们利用燃烧木头来给山洞供暖,烧烤大型动物的肉。今天绝大多数的生物质能量仍来源于木材,但现在我们要做的是怎样利用这些农业废料和草本植物来发电。这些物质与化石燃料一样,燃烧时会产生二氧化碳。但生物质燃烧时释放的二氧化碳何以通过其生长时吸收二氧化碳获得平衡。在所有的新技术中,气化或许是最具潜力的一种。气化系统在低氧环境中通过极度高热将农业废料或任何一种生物质转化为氢和二氧化碳的混合气体,这种气体可以在锅炉中燃烧,或可以替代涡轮机中的天然气,这些气体可以被用来驱动蒸汽涡轮机进行二次性发电,整个过程中产生的多余热量还可以用来给建筑物和整个城镇供热。
十 节能从我做起
回想上世纪70年代,所谓的节能就是关灯。《家庭能源饮食》一书的作者保罗·舒基尔表示,今天,随着科技的发展,我们节约能源可以充分利用技术优势。现在,美国平均每1美元的经济产出所消耗的能源比30年前减少了47%。令人遗憾的是,由于输送电力的效率有待提高,所以,大量能源在抵达每一个家庭和办公室之前就被浪费了。对此,消费者无能为力,但他们可以从我做起,在自己的家中或办公室里有意识地节约能源。最清洁最廉价的能源就是不用能源。
我国处于并将长期处于社会主义初级阶段,在这一阶段过程中我国的经济不是很发达,因此许多企业为了追求物质上的增加,便采取了牺牲环境为代价的方法,从长远来看这是非常不明智的。随着改革开放以来我国经济社会的进一步发展,环境污染的现象也日益严重:许多大江大河的污染造成了可用水资源的进一步匮乏,土地荒漠化的加重给耕地本就不多的中国造成了更大的压力,废气、有毒气体等的随意排放使得我们每天呼吸的空气质量越来越差,2013年初京津冀地区罕见的特大雾霾天气,让人们熟悉了什么叫做“PM2.5”,引起这些问题的原因是多方面的,其中主要的原因就是我国能源活动的不合理造成的。在未来的社会发展中,能源对环境和健康的影响将会日益突出,是社会能够健康稳定持续向前发展的重要保障。
2 中国的能源结构
能源问题首先要看的就是能源的结构组成,我国社会发展的规律造就了以煤、石油、天然气等不可再生能源能源为主的消费结构,特别是煤炭资源的耗费更是牢牢占据的我国能源消耗的绝大比例,这一现象也主要是由我国煤炭资源总的储备量占绝对优势的原因造成的。据相关部门的不完全统计,我国预测标准煤的资源总量约为40017亿吨,在常规能源总量中能够达到85%以上的比例。虽然我国在近几年来水电资源、风电资源、太阳能资源以及核电资源等洁净能源有所发展,但就目前的我国国情而言,这一发展还是相当缓慢的,甚至可以说是微不足道,他们远远不能满足我国社会对能源耗费的需求,在短时间内还很难改变不可再生能源在整个能源活动中发挥的不可替代的作用。原因是多方面的,一是我国科技发展不到位,洁净能源的利用在很大程度上依靠科学技术的成熟度,我国在这一方面与发达国家还有着一定的差距,以利用太阳能来说,我国生产的太阳能电池板绝大部分都销往国外,这一现象表明国内的太阳能利用率非常低下;二是我国人口数量太大,作为一个拥有着13亿多人口的大国,人口素质还不是很高,不能意识的能源的耗费与环境保护的关系,大多数人还得依靠着常规能源的支持才能够存活下去,这是非常关键的一点。
3 能源发展面临的四大环境挑战
中国的经济社会要想取得进一步的发展,特别是提出建成小康社会这一目标以后,未来十年是关键的十年,是继往开来的十年,要想取得这一战役的全面胜利,能源的支撑和保障是必不可少的,但是能源的发展必然会增加环境恶化的风险,因此既满足经济社会发展的需要,又要注重对环境的保护程度,就是全面协调经济与环境的关系,我们将面临着四大挑战:
(1)能源的过度消耗。关于到2020年全面建成小康社会的要求,是对GDP、CPI等指标的全面评价,主要目标一是人均国内生产总值超过3000美元,这是建成全面小康社会的根本标志;二是城镇居民人均可支配收入1.8万元;三是农村居民家庭人均纯收入8000元;四是恩格尔系数低于40%;五是城镇人均住房建筑面积30平方米;六是城镇化率达到50%;七是居民家庭计算机普及率20%;八是大学入学率20%;九是每千人医生数2.8人;十是城镇居民最低生活保障率95%以上。而能源的利用效率将是保证这一目标实现的主要方面,因为能源的利用效率越高我国在资金利用率就越高,国家就能用更少的钱办更多的事,同时对生态文明建设也有着相当大的帮助,能源的耗费越少对环境的危害程度就越小。
(2)环境容量严重短缺。随着能源消费总量的持续增长,二氧化硫和氮氧化物的产生量也将持续增加,但整个大气总的容量是有限的,过多的废气排入大气中将会造成非常严重的后果。中国环境科学研究院的研究表明,在全国能源结构、产业结构、城市布局、气象条件等没有发生重大变化以及不考虑新疆和西藏地区的前提条件下,全国SO2排放量控制在1200万吨左右的情况下,全国大部分城市的SO2浓度才可以达到国家二级标准。中国环境科学研究院的《酸雨控制国家方案》研究表明,为了满足硫沉降临界负荷的要求,中国二氧化硫年排放总量水平应最终控制在1620万吨左右,但是相关部门根据过去几十年的统计数据推测到2020年,各方面将会严重超标,二氧化硫将会达到2789吨。
(3)高标准的环境要求致使能源依赖性企业无法发展,甚至生存不下去,这在一方面也会减缓我国经济社会的发展程度,因此在一些企业要调整发展格局,根据自身企业的优势来改善发展环境,严格控制污染物的排放总量,提高排放标准,不达到国家相关要求的废水废气不得排入到自然环境中去,加强这一方面的投资。就依电力行业,特别是火电企业的脱硫进程来说,要制定严格的要求和方案来确保电厂排放的废气一定要经过脱硫程序。目前火电厂减排二氧化硫的主要途径有:煤炭洗选、洁净煤燃烧技术、燃用低硫煤和烟气脱硫。建议以排污收费制度和排污交易为基本政策组合方向,资金扶持为辅助手段,折价标准是对排污收费制度的补充或完善。
4 结语
能源与环境之间需要我们在发展过程中相互协调,完善产权制度、政府的税收、调整产业结构、完善法律法规等等方法方案都是为了更好的协调好发展好能源与环境的关系,使之为中国特色社会主义现代化建设服务。我们要相信经过政府和人民的努力,国家一定会走向可持续发展之路,从容应对经济建设道路上所出现的能源与环境问题。