争议新能源——风能、水电、核能,太阳能、生物质能孰是孰非
能源危机愈来愈近!中东和北非动荡的时局,带领着石油价格冉次飙升。各国加快了在风电、水电、核电,光伏、生物质能等领域的开发步伐。
相比传统能源,这些新能源普遍具有污染少、储量大及可冉生等特点。不过,到目前为止,世界上还没有出现绝对清洁的能源。这些新能源也各有利弊。
一、水电(hydropower)毁誉参半
为了一劳永逸地解决尼罗河年年发洪水的困扰,1960年,埃及政府在前苏联的帮助下,在距开罗以南600英里处的阿斯旺兴建大坝,将尼罗河拦腰截断。从此,埃及结束了依赖尼罗河自然泛滥进行耕种的历史。同时,水位落差产生的巨大电力也成为埃及迈向现代工业文明的重要动力,但其对生态的影响也逐渐显现出来。
阿斯旺大坝在拦截河水的同时,也截住了河水携带而来的淤泥,下游的耕地因为失去了这些天然肥料而变得贫瘠。兴建大坝时形成的纳赛尔湖,沉淀了大量富含做生物的淤泥,使得浮游生物大量繁殖,水库及水库下游的尼罗河水水质恶化,以河水为生活用水的居民健康受到危害。
阿斯旺大坝从开建到现在,一直争议不断。后来反对大型水电站建设的人,也总会拿阿斯旺大坝为反面案例,来强调开发水电蕴藏的危险一面。
由于在可再生能源的发电中,风电和光伏发电上网成本较高,稳定性差;而水电和核电的发电成本较低,所以有水能资源的国家和地方都不愿轻易放弃这块能源宝藏。
美国是个水能资源丰富的国家,他们早在上个世纪四五十年代就大力发展水电,水能资源开发比重已经超过70%,欧洲的冰岛、挪威等国的水能资源开发更是达到90%以上。中国的近邻越南国内l/3的电力来自水电,而中国目前的水能资源的开发比重还不到30%。
大型水电项目会打破原有的区域生态平衡,比如大型水电站的水库蓄水后,由于水域面积扩大,水的蒸发量上升,可能造成附近地区日夜温差缩小,进而改变了库区的气候环境。环保人士认为,这种气候环境的改变变,会给当地一些生物带来伤害。
此外,因为有大坝阻隔,鱼类无法正常洄游,它们的生活习性和遗传等会发生变异。库区蓄水还会造成珍惜动植物被湮没,例如,三峡完全蓄水后将有可能淹没560多种陆生珍稀植物。
库区周围居民的最大担忧则来自于水库的污染。库区蓄水后,由于水流静态化,污染物不能及时下泻而蓄积在水库中,可能造成水质恶化和垃圾漂浮,并引发传染病。
除了可能带来上述自然生态方面的问题外,水电站也还面临一些不可预知的风险。由于水库库容增大,压力增大,可能会增加库区地震的频率。对于一些地质条件比较特殊的地带,这意味着可能加剧滑坡与塌陷、泥石流等灾害的发生。
另外,各地降水的不平衡也会带来各种问题。降水太少,使得既有的水电站无法充分运转,水电站运营成本提高。降水太多,也可能造成洪涝灾害。
水电的优点: 1、减少有害气体的排放 2、发挥防洪作用 3、为农业灌溉和城镇供承提供可靠优质的水源 4、水电站的建设,提离大坝上游的水位,航深加大,流速变缓,改善了通航条件 5、大型水电站建成后,对当地旅游起到一定的推动作用 | 水电的缺点: 1、下游河床增高,可能引发海水倒灌 2、发电量不稳定 3、地表压力增大,容易引发地震 4、下游水量不足,不利于工农业和居民生活 5、修坝建库会淹没部分耕地,动迁一些居民 6、清淤工作难度大 7、水质污染 8、对下游生态环境有影响 |
二、核能(Nuclear Energy)双面夏娃
1945年,前苏联建成了世界上第一座核电站,从此,人类打开了利用核能发电的大门。和煤电、石油相比,核能被视为一种无污染的清洁能源,并且它相对廉价,能量集中、地区适用性强,因而受到广泛使用。根据国际原子能机构2011年1月公布的数据,目前全球正在运行的核电机组共442个,核电发电量约占全球发电总量的16%。
美国是世界上拥有核电站数最多的国家,在欧盟27个成员国中,共有15个国家拥有核电站,核电发电量占总发电量的30%;德国由于对核电的怀疑,核能发电占比为26%,欧盟最大的核能国家法国拥有58座核电站,发电占比高达75%。
不过伴随着核能的发展,人们对核能的争议和恐惧却一天也没有消除过。尽管从人类利用核能发电至今,全球总共也就发生了三起重大的核安全事故,但由于核危机一旦发生,就可能造成巨大的伤亡和自然灾难,且影响在短时间内难以消除,所以人们至今依旧谈“核”色变。
¤清洁廉价的能源
核电的发电成本由运行费、基建费和燃料费三部分构成。
核电站的运行费和火电站差不多,但核电站运行可靠,每年利用的时间最高达8000小时,平均约为6000小时。
核电站的燃料费比火电站要低很多。比如,一座100万千瓦压水堆核电站,每年需要补充401吨燃料,其中只消耗1.5吨铀235,而对相同的火电厂来说,每年至少消耗212万吨标准煤。
燃料的费用还包括了运输燃料的成本,前者的燃料只需要一个航次的飞机就能完成运送。而后者则平均每天都要有一艘万吨巨轮或者三列40节车厢的火车把煤运到发电厂,其运输负担沉重,储存成本也很高。
由于核电站系统的复杂和出于安全的考虑,核电站的基建费高于火电,但由于燃料费低很多,运行费差不多,所以折算到每度电的发电成本,核电已普遍低于火电约15%-50%。
由于核电的经济性,一些能源短缺的国家,将发展核电作为能源政策的重要组成部分。比如,法国核电就占全国发电量75%,因此每年减少石油进口8800万吨,为国库节省240亿欧元。日本电力工业从20世纪就已经进入以核电为主力的时代。目前日本共有54座使用中的核电反应堆,核电占全国发电量的29%。在减排压力的推动下,世界其他国家也都计划提高核电占全国发电量的比例。
¤潜在的核辐射危险
不过,对核电的利用就像是驾驭一个魔鬼。一旦控制不好,这个魔鬼也可能随时出来害人。
1945年8月6日,美国为了促使日本投降,在日本广岛上空投下了一颗小小的原子弹,使这个20余万人的城市转眼间变成了废墟,其巨大的破坏力正是来自于核能。核电站的反应堆不会像原子弹那样爆炸,但一旦强放射性裂变产物泄露,会对周围环境造成污染。最受世人关注的核电站泄漏事件有1979年美国的三哩岛核电站泄漏,1986年前苏联切尔诺贝利核电站泄漏,以及今年3月日本福岛第一核电站泄漏事故。
1986年4月26日发生的切尔诺贝利核电站事故虽然已经过去了20多年,却依旧让一些幸存者不寒而栗。当时核电站的4号反应堆发生爆炸,8吨多强辐射物质混合着炙热的石墨残片和核燃料碎片喷涌而出。外泄的辐射尘随大气飘散到前苏联的西部地区、东欧、北欧的斯堪地纳维亚半岛,事故导致31人当场死亡,上万人由于放射性物质远期影响而致命或重病,据估算,核泄漏事故后产生的放射污染相当于日本广岛原子弹爆炸产生的放射污染的100倍。事故后的长期影响到目前为止仍是一个未知数。专家称消除切尔诺贝利后遗症至少需要800年。
尽管反应堆技术在不断进步,核电站的安全设施和保障也在不断加强。但是天有不测风云,2011年3月11日,日本东北部海域发生9.0级的强震,引发海啸,同时也让日本福岛第一核电站的4个反应堆先后爆炸,放射性物质扩散到周边地区。此次由自然灾害引发的核危机让人们再次审视核能的安全性。在能源危机日趋严重的今天,世界多国加紧开发核能的计划,这些遍地开花的核电站,谁能保证万无一失呢?
核能的优点: 1、核能发电不像化石燃料发电那样排放巨量的污染物蔟到大气中 2、核能发电不会产生加重地球温室效应的二氧化碳 3、核能发电所使用的铀燃料,除了发电外,没有其他的用途 4、核能电厂所使用的燃料体积小,运输与储存都很方便 5、核能发电的成本稳定,不易受到国际经济情势影响 | 核能的缺点: 1、核能电厂产生放射性废料,处理成本较高 2、在核裂变过程中容易产生放射线,需要严格防护 3、核能发电厂比一般化石燃料电厂排放更多废热到环境里,故核能电厂的热污染较严重 4、核能电厂投资成本太大,电力公司的财务风险较离 5、兴建核电厂易引发政治歧见纷争 6、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 7、几乎所有的国家,包括技术和管理最先进的国家,都不能保证核电站的绝对安全 8、核电站是战争或恐怖主义袭击的主要目标,遭到袭击后可能会产生严重的压果 |
三、风能(Wind Energy)生态隐患
当美国佛蒙特州的农民布里扬听说要他所在的乡村里安装风力发电设备时,他兴奋地举双手赞成,但是后来他听说,要在四座山上建起26个巨大的风车,才能提供1.5万2万个家庭所需的电力,这些百米高的风叶轮柱会破坏山区的自然风景。布里扬站在了风电建设的反方。
相比水电,风能不需要耗费巨资建坝拦河,从而破坏河流生态;至于核电更是存在着可怕的安全隐患。在已知的新能源中,风能确实是最佳选择。
自然界风能的含量并不稀少。据报道,只要自然界1%的风能被充分利用,就能够供应全球的电力所需。
许多环保人士反对风能,并千方百计地阻挠风电场的开发,不仅仅是因为那些有着庞大身躯的风力发电设备有碍观瞻,而是风电在带来清洁能源的同时,也有着破坏生态的另一面。
¤破坏生态环境
风力涡轮机的安置是个问题。凶为风力涡轮机需要安置在风大的开阔地带。在欧洲,风电场常建在泥炭沼上,风电场运行后,风车的运转会使泥炭沼干涸,从而导致泥炭沼释放出大量含碳的沼气,如二氧化碳、甲烷等。此外,风电场还会破坏泥炭沼的完整,使其无法发挥完整的生态系统的作用。泥炭沼有着非常重要的生态价值,沼泽有蓄水防洪的作用,更重要的是它吸收的二氧化碳是热带雨林的三倍。
在内蒙古辉腾格勒草原,也有游牧民反映,大型风车会对草的生长造成影响。牧民反映,有时候羊会从隔开风车田的网围栏中钻进去吃草,被电击中。除此之外,风机叶片旋转时会发出嗡嗡嗡的低频声音,也会让住在周围的居民不堪其扰。现在大型的风电场一般都远离居民区,但噪音究竟会对周围的生物产生什么影响,还有待进一步的考证。于是,专家把目光转向了沙漠和近海,但愿风车对这些地方的生态不会产生太大的影响。
风电场也对鸟类等造成了严重的伤害。美国加利福尼亚的风电场,是世界上最大的风力发电站,每年都会有接近5000只鸟儿死在这个风车阵中,以至于每年到了冬天候鸟迁徙的季节,政府不得不关闭这一电站。
生物学家詹德勒·罗宾斯观察了很久之后发现:“是风的气流在绕着尖塔打转,卷起了那些接近风车的鸟儿往塔上撞。”
¤辩证看风能
风能与其他能源相比,也有其明显的优点:蕴量巨大、可以再生、分布广泛、没有污染。风能和阳光一样,是取之不尽、用之不竭的再生能源;风力发电没有燃料问题,不会产生辐射或空气污染;而且从经济的角度讲,风力设备比太阳能设备要便宜九成多。
风电场不需要像水电站、核电站那样的浩大工程。即使是计划好的风车数最后只完成了一半,它也照样可以运转,只是规模小了一半而已。而水电站与核电站如果只建好一半就半途而废,那就等于一堆无用的废物。
风能发电的成本也在不断降低。一旦解决了电力接入的问题,风能可以与太阳能形成互补的优势,尤其对于一些偏远的地方,电力燃料的运输是一个巨大的难题,而风能和太阳能不需要燃料,则可能有效地解决这个问题。对于缺电的偏远山区和塞外草原而言,风能最有可能成为带给他们光明和能源的天使。
风能的优点: 1、风能为洁净的能量来源 2、风能设施日趋进步,成本日渐低廉 3、风能设施多为不立体化设施,可保护陡地和生态 4、风力发电是可再生能源,全球资源丰富 | 风能的缺点: 1、风速不稳定,产生的能量大小不稳定 2、受地理位置限制严重 3、转换效率低 4、干扰鸟类 5、具有间歇性 6、需要占用大量土地 7、噪音 8、储能部分成本离、上网电力质量差 |
三、太阳能(SolarEnergy)代价昂贵
太阳能日渐成为新能源的主力军。有人说,光伏发电在能源转换过程中不产生其他有害的气体或固体废料,是清洁能源;也有人反对说,太阳能设备生产过程中要使用多晶硅,而多晶硅的生产是高污染高能耗的。
¤产业链终端的高污染
在中国,由于两头在外的产业链模式,高污染的事实确实存在。所谓的“两头在外”是指“技术在外、市场在外”。一方面,由于核心技术掌握在国外公司手里,国内技术不够成熟,无法降低成本,只能通过其他环节降低成本;另一方面,生产制造的产品基本上销往国外,国内应用范围小。
2010年10月,媒体上关于“六九硅业污染屡遭投诉,英利新能源项目涉嫌违规”的报道再次引发社会对光伏企业污染问题的热议。由于六九硅业排放刺激性气体和产生巨大噪声,当地农作物生产和村民健康均受到了不良影响。事实上,多晶硅制造过程中,会排出四氯化硅、氯化氢、氢气等尾气。特别是四氯化硅,如果不做处理,就会溶解变为盐酸等物质,将污染土壤。国家规定,上述三种产品的回收利用率应不低于98.5%、99%、99%。但目前国内企业很少能够做到这一点。
¤缺少监管只是一个因素
弘亚世代投资咨询有限公司副总裁刘文平总是不厌其烦地向他人解释,多晶硅的生产不应该是一个高污染行业。国内多晶硅生产行业缺少质量管控和对污染的控制。2008年之前,由于暴利的驱使,很多公司在上多晶硅生产线的时候,为了尽快达产而没有进行尾气回收和利用。如果生产企业做好了闭路循环,不但能降低成本,而且基本没有污染。
曾在中科院当过光伏技术研究员的石军却道出了一个尴尬的事实,回收利用技术正在研究中,尚未成熟。同时,回收成本非常大。据业内人士介绍,回收四氯化硅的过程称之为氢化,氢化处理要用到一种易耗品——电极,使用寿命是4~5个月。一个1500吨多晶硅提炼厂要使用8台电极,因此企业每年都得花掉7000万到8000多万元。
英国驻广州总领事馆首席气候变化与能源领事韩天恩在接受媒体采访时表示,现在欧洲国家政府都以优惠的政策支持企业大力发展太阳能光伏产业,也用补贴的方式鼓励大众使用太阳能。“但由于众所周知的原因,欧洲国家都不希望在自己的国家生产多晶硅,都把多晶硅的生产放到
了发展中国家。”
¤高能耗也是问题
除了高污染,还有人质疑说,生产多晶硅需要耗费很大的能源,这些能源在整个太阳能发电周期里,能够收回来吗?
2009年,有一些证券机构的研究员测算出国内提炼多晶硅耗电量基本在2万千瓦时/吨,而被定义为高耗能行业的电解铝,用电量约是1.45万千瓦时/吨。这说明多晶硅制造过程的能耗比电解铝还高。
除了制造多晶硅需要耗电之外,其他环节的耗电也不少。比如,硅片切片过程中,切割设备以及其他设备都要耗电。
刘文平估算了一下,按照国内多晶硅行业准人标准,每生产一千克多晶硅,需要消耗200度以内的电,而一千克的多晶硅可以做150瓦的电池,按照上海地区的光照条件,一年差不多可以发电150度,两年时间差不多能把生产过程中的电耗收回来,而太阳能电池的生命周期达20年到25年。
也就是说,从能耗上来看,光伏发电带来的能源肯定远远大于其生产过程中消耗的能源。不过,由于产品都销往国外为主,应用也在国外,所以对于中国来说,还是高能耗的产品。
太阳能的优点: 1、最常用的半导体材料就是硅,地壳中硅的储量非常丰富 2、利用太阳电池,不需要复杂的中间环节,就可以直接把光能转换为电能 3、发电过程中无污染、无噪音、无损耗 4、凡是能安装太阳电池的地方就能实现“到处阳光到处电”的目标 | 太阳能的缺点: 1、成本高 2、在多晶硅合成过程中所产生的大量四氯化硅需要有效消化,四氯化硅具有毒性 3、太阳能的转化效率低,目圈前还不到20% 4、存在间歇性特点 |
(全文完)