概念
廣義的清潔能源包括在能源的生產、及其消費過程中,選用對生態環境低污染或無污染的能源。
太陽能技術
太陽能熱利用
太陽能熱的基本來源是將太陽輻射能收集起來,通過與無害的相互作用轉換成熱能加以利用。
目前使用最多的太陽能收集裝置,主要有平板型集熱器、真空管集熱器和聚焦集熱器3種。通常根據所能達到的溫度和用途的不同,把太陽能光熱利用分為低溫利用(小於200℃)、中溫利用(200~800℃)和高溫利用(大於800℃)。目前低溫利用主要有太陽能熱水器、太陽能幹燥器、太陽能蒸餾器、太陽房、太陽能溫室、太陽能空調製冷系統等;中溫利用主要有太陽灶、太陽能熱發電集熱裝置等;高溫利用主要有高溫太陽爐等。以下簡要介紹幾種主要的太陽能熱利用方式。
①太陽能光熱直接利用。太陽能集熱器主要是指太陽能熱水器,是太陽能熱利用種最常見的一種裝置。其基本原理是將太陽輻射能收集起來,通過與物質的相互作用轉換成熱能供生產和生活使用。太陽能熱水器的發展,經歷了悶曬式、平板式、玻璃真空管式和熱管真空管式四代。
②太陽能集熱發電。太陽能集熱發電,又稱太陽能熱力發電,是當今世界各國在太陽能利用領域研究的重點之一。太陽能集熱發電的原理非常簡單,就是利用太陽光集熱器收集太陽輻射產生的高溫來替代常規鍋爐或者驅動斯特林發電機發電。與傳統的發電廠相比,太陽能熱電廠具有兩大優勢:整個發電過程清潔,沒有熱河碳排放;利用的是太陽能,無須任何燃料成本。太陽能集熱發電對集熱的溫度要求較高,所以一般需要採用聚焦型集熱器,以提高光能流密度。
目前太陽能熱發電系統主要有三種類型:槽式線聚焦系統、塔式系統和碟式系統。槽式系統是利用拋物柱面槽式反射鏡將陽光聚焦到管狀的接收器上,並將管內傳熱工質加熱產生蒸汽,推動常規汽輪機發電。塔式系統是利用獨立跟蹤太陽的定日鏡,將陽光聚焦到一個固定在塔頂部的接收器上,以產生很高的溫度。碟式系統是由許多鏡子組成的拋物面反射鏡,接收器在拋物面的焦點上,接收器內的傳熱工質被加熱到750℃左右,驅動發動機進行發電。
太陽能光伏發電
太陽能光伏發電,是利用太陽電池半導體材料的光生伏特效應,將太陽光輻射能直接轉換為電能的一種新型發電方式,有獨立運行和併網運行兩種發電系統。獨立運行的光伏發電系統需要蓄電池作為儲能裝置,主要用於無電網的邊遠地區和人口分散地區,整個系統造價很高;在有公共電網的地區,光伏發電系統與電網連線併網運行,可以省去蓄電池,不僅大幅度降低了造價,而且具有更高的發電效率和更好的環保性能。
光伏發電系統主要由太陽能電池組件、控制器和逆變器三大部分組成。其中,太陽能電池組件是整個發電系統的最核心部分,也就太陽能發電系統中價值最高的部分,其作用是將太陽能轉化為電能,或送往蓄電池中存儲起來。太陽能電池板的質量和成本將直接決定整個系統的質量和成本。太陽能控制器的作用是控制中整個系統的工作狀態,並對蓄電池起到過充電保護、過放電保護的作用。在溫差較大的地方,合格的控制器還應具備溫度補償的功能。另外,光控開關、時控開關燈都是控制器的常見功能。逆變器的主要功能是將太陽能直接輸出的低壓直流轉換成能夠使用的交流電。
太陽能電池是光伏發電系統的基本構成,也是其發電之本源。其原理是在太陽光照射下,在一些特定的半導體內產生自由電荷,這些自由電荷定向移動和積累並產生一定的電動勢,可以向外電路提供電流,這種現象被稱為光生伏特效應或光伏效應,它是製造太陽能電池的物理基礎。
作為整條太陽能光伏產業鏈的核心,商用的太陽能電池主要有以下幾種類型:單晶矽電池、多晶矽電池、非晶矽電池、碲化鎘電池、銅銦硒電池等。目前正在研究的還有多晶矽薄膜及有機太陽能電池等。但就實際套用而言,還是以單晶矽、多晶矽和非晶矽為代表的薄膜技術為主。
太陽能制氫
氫屬於二次能源,也是一種新能源,乾淨無毒,對環境無污染,用途十分廣泛。目前,利用太陽能分解水制氫的方法有:太陽能熱分解水制氫、太陽能發電電解水制氫、光催化光解水制氫、太陽能生物制氫等。
太陽能建築
利用太陽能供電、供熱、供冷、照明,簡稱太陽能綜合利用建築物,是太陽能利用的一個新的發展方向。
太陽能建築的發展大體分為三個階段:第一階段為“被動式太陽房”,它是一種完全通過建築物結構、朝向、布置以及相關材料的套用來集取、儲存和分配太陽能的建築;第二階段為“主動式太陽房”,它是一種以太陽能集熱器與風調及供熱系統的建築;第三階段是加上太陽電池套用,為建築物提供採暖、空調、照明和用電,完全能滿足這些要求的稱為“零能房屋”,其典型的利用就是光伏建築一體化。
光伏建築一體化(BIPV)是太陽能光伏與建築的完美結合,屬於分散式發電的一種。
太陽能的其他利用形式
①太陽能車。太陽能車就是利用太陽電池將太陽能轉換為電能,並利用該電能作為驅動車輛行駛的能源。
②太陽能海水淡化。太陽能海水淡化系統與現有的海水淡化系統相比有許多優點:可獨立運行,不收蒸汽、電力等條件限制,無污染,低能耗,低排放,運行安全,穩定可靠,套用價值突出;生產規模靈活,適應性好,投資相對較少,成本較低。
風力發電技術
①水平軸風電機組技術。因為水平軸風電機組具有風能轉換效率高、轉軸較短,在大型風電機組上更突顯了經濟性等優點,使它成為世界風電發展的主流機型,並占有95%以上的市場份額。同期發展的垂直軸風電機組,因為轉軸過長、風能轉換效率不高,啟動、停機和變槳困難等問題,目前市場份額很小、套用數量有限,但由於它的全風向對風和變速裝置及發電機可以置於風輪下方(或地面)等優點,近年來,國際上的相關研究和開發也在不斷進行並取得一定進展。
②風電機組單機容量持續增大,利用效率不斷提高。近年來,世界風電市場上風電機組的單機容量持續增大,世界主流機型已經從2000年的500~1000千瓦增加到2004年的2~3兆瓦,目前世界上運行的最大風電機組單機容量為5兆瓦,並已開始10兆瓦級風機的設計與研發。
③海上風電技術成為發展方向。目前建設海上風電場的造價師陸地風電場的1.7~2倍,而發電量則是路上風電場的1.4倍,所以其經濟性仍不如陸地風電場,隨著技術的不斷發展,海上風電的成本會不斷降低,其經濟性也會逐漸凸顯。
④變槳變速、功率調節結束得到廣泛採用。由於變槳距功率調節方式具有載荷控制平穩、安全和高效等優點,今年來在大型風電機組上得到了廣泛採用。
⑤直驅式、全功率變流技術得到迅速發展。無齒輪箱的直取方式能有效地減少由於齒輪箱問題而造成的機組故障,可有效提高系統的運行可靠性和壽命,減少維護成本,因而得到了市場的青睞,市場份額不斷擴大。
⑥新型垂直軸風力發電機。它採取了完全不同的設計理念,並採用了新型結構和材料,達到威風啟動、無噪聲、抗12級以上颱風、不受風向影響等優良性能,可以大量用於別墅、多層及高層建築、路燈等中小型套用場合。以它為主建立的風光互補發電系統,具有電力輸出穩定、經濟性高、對環境影響小等優點,也解決了太陽能發展中對電網的衝擊等影響。
水力發電技術
水電是世界的主要能源之一,提供了全球大概1/5的電力,在可再生能源發電量中占95%,相對於其他能源,33%的水電資源已得到開發,其餘未開發水電資源90%在開發中國家里。水電的價格非常便宜,而且是水能可持續的,因此它對於解決氣候問題和能源供應問題,特別是對於經濟轉型中的開發中國家來說是非常重要的。中國是目前世界上水電利用最多的國家,總裝機容量為117000兆瓦,年發電量可達401200吉瓦·時,三峽水電站為世界上最大的水電站。
生物質能技術
直接燃燒
生物質的直接燃燒和固化成型技術的研究開發,主要著重於專用燃燒設備的設計和生物質成型物的套用。現已成功開發的成型技術按成型物形狀主要分為大三類:以日本為代表開發的螺鏇擠壓生產棒狀成型物技術,歐洲各國開發的活塞式擠壓制的圓柱塊狀成型技術,以及美國開發研究的內壓滾筒顆粒狀成型技術和設備。
生物質氣化
生物質氣化技術是將固體生物質置於氣化爐內加熱,同時通入空氣、氧氣或水蒸氣,來產生品位較高的可燃氣體。它的特點是氣化率可達70%以上,熱效率也可達85%。生物質氣化生成的可燃氣經過處理可用於合成、取暖、發電等不同用途,這對於生物質原料豐富的偏遠山區意義十分重大,不僅能改變他們的生活質量,而且也能夠提高用能效率,節約能源。
液體生物燃料
由生物質製成的液體燃料叫做生物燃料。生物燃料主要包括生物乙醇、生物丁醇、生物柴油、生物甲醇等。雖然利用生物質製成液體燃料起步較早,但發展比較緩慢,由於受世界石油資源、價格、環保和全球氣候變化的影響,20世紀70年代以來,許多國家日益重視生物燃料的發展,並取得了顯著的成效。
沼氣
沼氣是各種有機物質在隔絕空氣(還原)並且在適宜的溫度、濕度條件下,經過微生物的發酵作用產生的一種可燃燒氣體。沼氣的主要成分甲烷類似於天然氣,是一種理想的氣體燃料,它無色無味,與適量空氣混合後即可燃燒。
1) 沼氣的傳統利用和綜合利用技術
我國是世界上開發沼氣較多的國家,最初主要是農村的戶用沼氣池,以解決秸稈焚燒和燃料供應不足的問題,後來的大中型沼氣工程始於1936年,此後,大中型廢水、養殖業污水、村鎮生物質廢棄物、城市垃圾沼氣的簡歷擴寬了沼氣的生產和使用範圍。
自20世紀80年代以來,建立起的沼氣發酵綜合利用技術,以沼氣為紐帶,將物質多層次利用、能量合理流動的高效農業模式,已逐漸成為我國農村地區利用沼氣技術促進可持續發展的有效方法。通過沼氣發酵綜合利用技術,沼氣用於農戶生活用能和農副產品生產加工,沼液用於飼料、生物農藥、培養料液的生產,沼渣用於肥料的生產,我國北方推廣的塑膠大棚、沼氣池、氣禽畜舍和廁所相結合的“四位一體”沼氣生態農業模式,中部地區以沼氣為紐帶的生態果園模式,南方建立的“豬-果”模式,以及其他地區因地制宜建立的“養殖-沼氣”、“豬-沼-魚”和“草-牛-沼”等模式,都是以農業為龍頭,以沼氣為紐帶,對沼氣、沼液、沼渣的多層次利用的生態農業模式。沼氣發酵綜合利用生態農業模式的建立使農村沼氣和農業生態緊密結合,是改善農村環境衛生的有效措施,也是發展綠色種植業、養殖業的有效途徑,已成為農村經濟新的增長點。
2)沼氣發電技術
沼氣燃燒發電時隨著大型沼氣池建設和沼氣綜合利用的不斷發展而出現的一項沼氣利用技術,它將厭氧發酵處理產生的沼氣用於發動機上,並裝有綜合發電裝置,以產生電能和熱能。沼氣發電具有高效、節能、安全和環保等特點,是一種分布廣泛且價廉的分散式能源。沼氣發電在已開發國家已收到廣泛重視和積極推廣。生物質能發電併網電量在西歐一些國家占能源總量的10%左右。
3) 沼氣燃料電池技術
燃料電池是一種將儲存在燃料和氧化劑中的化學能直接轉化為電能的裝置。當源源不斷地從外部向燃料電池供給燃料和氧化劑時,它可以連續發電。依據電解質的不同,燃料電池分為鹼性燃料電池(AFC)、質子交換膜(PEMFC)、磷酸(PAFC)、溶融碳酸鹽(MCFC)及固態氧化物(SOFC)等。
燃料電池能量轉換效率高、潔淨、無污染、噪聲低,既可以集中供電,也適合分散供電,是21世紀最有競爭力的高效、清潔的發電方式之一,它在潔淨煤炭燃料電站、電動汽車、移動電源、不間斷電源、潛艇及空間電源等方面,有著廣泛的套用前景和巨大的潛在市場。
生物制氫
氫氣是一種清潔、高效的能源,有著廣泛的工業用途,潛力巨大,今年來生物制氫的研究逐漸成為人們關注的熱點,但將其他物質轉化為氫並不容易。生物制氫過程可分為厭氧光合制氫和厭氧發酵制氫兩大類。
生物質發電技術
生物質發電技術是將生物質能源轉化為電能的一種技術,主要包括農林廢物發電、垃圾發電和沼氣發電等。作為一種可再生能源,生物質能發電在國際上越來越受到重視,在我國也越來越受到政府的關注和民間的擁護。
生物質發電將廢棄的農林剩餘物收集、加工整理,形成商品,及防止秸稈在田間焚燒造成的環境污染,又改變了農村的村容村貌,是我國建設生態文明、視線可持續發展的能源戰略選擇之一。如果我國生物質能利用量達到5億噸標準煤,就可解決目前我國能源消費量的20%以上,每年可減少排放二氧化碳中的碳量近3.5億噸,二氧化硫、氮氧化物、煙塵減排量近2500萬噸,將產生巨大的環境效益。尤為重要的是,我國的生物質能資源主要集中在農村,大力開發並利用農村豐富的生物質能資源,可促進農村生產發展,顯著改善農村的村貌和居民生活條件,將對建設社會主義新農村產生積極而深遠的影響。
核能發電技術
核能發電利用鈾燃料進行核分裂反應所產生的熱,將水加熱到高溫高壓,核反應所放出的熱量較燃燒化石燃料所放出的能量要高很多,所需要的燃料體積卻比火力電廠小很多。
核電技術的發展
縱觀核電發展歷史,核電站技術方案大致可以分4代。
第一代核電站。核電站的開發與建設開始於20世紀50年代。1954年,前蘇聯建成發電功率為5兆瓦的實驗性核電站;1957年,美國建成發電功率為9萬千瓦的Ship Ping Port原型核電站。這些成就證明了利用核能發電的技術可行性。國際上把上述實驗性的原型核電機組成為第一代核電機組。
第二代核電站。20世紀60年代後期,在實驗性和原型核電機組基礎上,陸續建成發電功率30萬千瓦的壓水堆、沸水堆、重水堆、石墨水冷堆等核電機組,他們在進一步證明核能發電技術可行性的同時,使核電的經濟性也得以證明。目前,世界上商業運行的400多座核電機組絕大部分是在這一時期簡稱的,習慣上稱為第二代核電機組。
第三代核電站。20世紀90年代,為了消除三里島和車諾比核電站事故的負面影響,世紀核電業界集中力量對嚴重事故的預防和緩解進行了研究和攻關,美國和歐洲先後出台了《先進輕水堆用戶要求檔案》,即URD檔案和《歐洲用戶對輕水堆核電站的要求》,即EUR檔案,進一步明確了預防與緩解嚴重事故,提高安全可靠性等方面的要求。國際上通常把滿足URD檔案或EUR檔案的核電機組稱為第三代核電機組。對第三代核電機組要求是能在2010年前進行商用建造。
第四代核電站。2000年1月,在美國能源部的倡議下,美國、英國、瑞士、南非、日本、法國、加拿大、巴西、韓國和阿根廷共10個有意發展核能的國家,聯合組成了“第四代國際核能論壇”,與2001年7月簽署了契約,約定共同合作研究開發第四代核能技術。
地熱能技術
地熱發電
高溫地熱資源的最佳利用方式是地熱發電。200~400℃的地熱可以直接用來發電。
蒸汽型地熱發電 是把蒸汽田中的乾蒸汽直接引入汽輪發電機組發電但在引入發電機組前應把蒸汽中所含的岩屑和水滴分離出去。這種發電方式最為簡單,但乾蒸汽地熱資源十分有限,且多存在於較深的地層中,開採難度大,故其發展受到了限制。主要有背壓式和凝氣式兩種發電系統。
熱水型地熱發電
1)閃蒸系統
當高壓熱水從熱水井中抽至地面,由於壓力降低部分熱水沸騰並“閃蒸”成蒸氣,蒸氣送至汽輪機做功;而分離後的熱水可繼續利用後排出,當然最好是再回注入地層。
2)雙循環系統
地熱水首先流經熱交換器,將地熱能傳給另一種低沸點的工作流體,使之沸騰而產生蒸氣。蒸氣進入汽輪機做功後進入凝汽器,再通過熱交換器從而完成發電循環,地熱水則從熱交換器回流注入地下。這種系統特別適合於含鹽量大、腐蝕性強和不凝結氣體含量高的地熱資源。發展雙循環系統的關鍵技術是開發高效的熱交換器。
地熱供暖
用煤炭、石油、天然氣的高品位能量燒鍋爐變成低品位的熱水來供暖時一種能源浪費,而且帶來嚴重的空氣污染。地熱供暖時對低溫地熱資源(小於90℃)中的溫度較高者的最佳利用方式。
1)常規地熱供暖
冰島利用90℃以上的地下熱水,實現了首都雷克雅未克100%地熱供暖和全國90%的地熱供暖,是地熱供暖的典範,也是世界唯一的無煙城市。天津的地熱供暖面積占全國的70%以上,天津市地下富含80℃的地熱資源,地下熱水可直接送入暖氣片系統供暖,單井一晝夜出熱水2000立方米以上,可供10萬平方米建築面積採暖。經初次循環後地下熱水溫度降至40~48℃,還可用於地板供暖,可再擴大供暖2萬~4萬平方米。
2)地源熱泵供暖
天津將地板供暖的地熱二次回水(30~35℃),再用熱泵提取熱量,單井還可擴大供暖5萬~6萬平方米。
3)地熱溫室種植
利用地熱對溫室供暖,甚至用30℃左右的溫水對土壤加溫,就可以實施地熱溫室種植,在冬季生產反季節的高檔新鮮蔬菜,在北方的地熱溫室中可以生產香蕉、柑橘,還可以生產高檔花卉,滿足賓館、旅遊業和人民生活提高后的消費需求,創造很高的經濟效益。
4)地熱水產養殖
地熱水產養殖的優勢是:延長年內的養殖時間,並且特種魚類可以高密度養殖,能提高單位水面積的成魚產量。
海洋能技術
潮汐能
因為月球引力的變化引起潮汐現象潮汐導致海平面周期性的升降,因海水漲落及潮水流動所產生的能量稱為潮汐能。潮汐能的主要利用方式是發電,據世界動力會議估計,到2020年,全世界潮汐發電量將達到1000億~3000億千瓦。世界上最大的潮汐發電站是法國北部英吉利海峽上的朗斯河電站,發電能力24萬千瓦,已經工作了30多年。中國最大的潮汐發電站是浙江省江夏實驗潮汐電站,總容量為3000千瓦。
波浪能
波浪能是指海洋便面波浪所具有的動能和勢能,是一種在風的作用下產生的、並以位能和動能的形式由短周期波儲存的機械能。波浪的能量與波高的平方、波浪的運動周期,以及迎波面的寬度成正比。波浪能是海洋能源中能源最不穩定的一種能源。
波浪發電是波浪能利用的主要方式,此外,波浪能還可以用於抽水、供熱、海水淡化及制氫等。
海水溫差能
海水溫差能是指由於大洋表層海水和深層海水之間水溫差而產生的熱能,是海洋能的一種重要形式。低緯度的海面水溫較高,與深層冷水存在溫度差,儲存著溫差熱能,其能量與溫差的大小和水量成正比。溫差能的主要利用方式是發電。
海水滲透能
如果有兩種鹽溶液:一種是溶液中鹽的濃度高,一種是溶液中鹽的濃度低。那么,把兩種溶液放在一起並用一種滲透膜隔離後,會產生滲透壓,水會從鹽濃度低的溶液流向鹽濃度高的溶液。江河裡流動的是淡水,而海洋中存在的是鹹水,兩者也存在一定的濃度差。如果在入海口放置一個渦輪發電機,淡水和海水之間的滲透壓就可以推動渦輪機來發電。滲透能是是海洋能中能量密度最大的一種可再生能源。
潔淨煤技術
潔淨煤技術是指從煤炭開發到利用的全過程中旨在減少污染排放與提高利用效率的加工、燃燒、轉化及污染控制等新技術。潔淨煤技術(CCT)一詞源於美國,旨在減少污染和提高效益的煤炭加工、燃燒、轉換和污染控制等新技術的總稱。
潔淨煤技術包括兩個方面,一是直接燒煤潔淨技術,二是煤轉化為潔淨燃料技術。
直接燒煤潔淨技術
這是在直接燒煤的情況下,需要採用的技術措施:①燃燒前的淨化加工技術,主要是洗選、型煤加工和水煤漿技術。原煤洗選採用篩分、物理選煤、化學選煤和細菌脫硫方法,可以除去或減少灰分、矸古、硫等雜質;型煤加工是把散煤加工成型煤,由於成型時加入石灰固硫劑,可減少二氧化硫排放,減少煙塵,還可節煤;水煤漿是先用優質低灰原煤製成,可以代替石油。②燃燒中的淨化燃燒技術,主要是流化床燃燒技術和先進燃燒器技術。流化床又叫沸騰床,有泡床和循環床兩種,由於燃燒溫度低可減少氮氧化物排放量,煤中添加石灰可減少二氧化硫排放量,爐渣可以綜合利用,能燒劣質煤,這些都是它的優點;先進燃燒器技術是指改進鍋爐、窯爐結構與燃燒技術,減少二氧化硫和氮氧化物的排放技術。③燃燒後的淨化處理技術,主要是消煙除塵和脫硫脫氮技術。消煙除塵技術很多,靜電除塵器效率最高,可達99%以上,電廠一般都採用。脫硫有乾法和濕法兩種,乾法是用漿狀石灰噴霧與煙氣中二氧化硫反應,生成乾燥顆粒硫酸鈣,用集塵器收集;濕法是用石灰水淋洗煙塵,生成漿狀亞硫酸排放。它們脫硫效率可達90%。
煤轉化為潔淨燃料技術
主要有以下四種:①煤的氣化技術,有常壓氣化和加壓氣化兩種,它是在常壓或加壓條件下,保持一定溫度,通過氣化劑(空氣、氧氣和蒸汽)與煤炭反應生成煤氣,煤氣中主要成分是一氧化碳、氫氣、甲烷等可燃氣體。用空氣和蒸汽做氣化劑,煤氣熱值低;用氧氣做氣化劑,煤氣熱值高。煤在氣化中可脫硫除氮,排去灰渣,因此,煤氣就是潔淨燃料了。②煤的液化技術,有間接液化和直接液化兩種。間接液化是先將煤氣化,然後再把煤氣液化,如煤制甲醇,可替代汽油,我國已有套用。直接液化是把煤直接轉化成液體燃料,比如直接加氫將煤轉化成液體燃料,或煤炭與渣油混合成油煤漿反應生成液體燃料,我國已開展研究。③煤氣化聯合循環發電技術,先把煤製成煤氣,再用燃氣輪機發電,排出高溫廢氣燒鍋爐,再用蒸汽輪機發電,整個發電效率可達45%。我國正在開發研究中。④燃煤磁流體發電技術,當燃煤得到的高溫等離子氣體高速切割強磁場,就直接產生直流電,然後把直流電轉換成交流電。發電效率可過50%~60%。我國正在開發研究這種技術。
中國清潔能源技術發展採取的措施
一 國家和政府要大力扶持節能技術發展和套用
政府首先應該在政策上給予節能產業傾斜 其次在節能技術的研發上給予足夠的資金支持。在節能技術的推廣上也要積極的去引導企業。在現有的能源基礎上 努力提高能源的利用率。這樣可以減輕我國現在能源和環境壓力。
二 調整我國的能源消費結構
在大力發展節能技術的同時要不斷地調整我國的能源消費結構。減少一次性能源和高污染能源的使用?大力發展低污染和可再生資源的使用。減輕我國現在的環境污染壓力。
三 調整產業結構向低能耗產業發展
不斷調整經濟結構?降低高耗能行業和高能耗產品的比例?是提高我國能源效率的前提?也是實現可持續發展的先決條件。在發展高科技低能耗產業的同時要用新技術改造我國的高能耗的工業?實現資源使用的最大化。
作用
燃料不充分燃燒產生的一氧化碳及煙塵每年造成超過150萬人死亡。圖中的清潔爐灶能讓燃料更充分燃燒,提高能源效率。
9月20至22日,聯合國千年發展目標高級別會議在紐約聯合國總部召開。《科學美國人》介紹,揭開黑暗的幕簾,將無法享受現代能源技術便利的窮人從黑暗中拯救出來,從來就不在聯合國消除貧困的千年發展目標之列。新上任的聯合國基金會分管能源貧困的負責人理查達·范呂文(Richenda Van Leeuwen)女士表示,在用不上電,享受不到現代能源技術服務的情況下,想要在全球完成普及國小教育、降低兒童死亡率等發展目標是不可能的,而這一點也是全球各國領導人的共識。
說普及現代能源技術是聯合國千年發展目標實現的必要保障一點都不誇張。為推廣現代能源技術,聯合國呼籲在2030年前讓世界所有居民都能享受現代能源技術服務;同時,聯合國希望全世界共同擔起2030年前將能源密集度降低40%的重任。據估算,如果這兩個目標按時實現,2030年全世界的溫室氣體排放水平將僅比現在增加1.3%。
任務雖艱巨,但只要世界共同努力一定能實現。“今天許多問題的解決方案在5年前或10年前看起來,根本就是天方夜譚。因此,我相信,只要全世界全神貫注地解決同一個問題,什麼困難都能克服。”范呂文說。為實現聯合國定下的目標,不少政界人士都奉獻了自己的一份力量,其中就包括美國國務卿希拉蕊·柯林頓。
烹飪、取暖、照明是許多貧困國家對能源的最基本要求。針對這3個基本要求,希拉蕊發起了全球清潔廚灶倡議,推廣更清潔爐灶的使用;范呂文女士則提出在貧困地區大力發展小型太陽能燈,逐步取代柴油、蠟燭等傳統照明方式。
希拉蕊發起清潔廚灶倡議
9月21日,希拉蕊發起了全球清潔廚灶倡議,並宣布成立全球清潔廚灶聯盟,這是希拉蕊全球倡議活動的一個重要組成部分。雖然此前在南美秘魯,以及南亞印度已經開始以國家為單位推廣清潔爐灶,但希拉蕊啟動的全球性爐灶改良行動尚屬首次。
美國環保署估計,目前全球大約有30億人口烹飪、取暖所用的能量來源是明火,或者使用最原始的爐灶直接焚燒煤炭、木材、動物糞便等材料。同日,國際能源署發布的《世界能源展望》也表示,全球大約40%的人口,也就是27億人仍依賴傳統的烹飪及取暖方式。全球清潔廚灶聯盟成立的目的就是要幫助這些人找到更加清潔的能源和能源利用途徑,因為材料的直接焚燒產生的煤煙不僅能導致全球變暖,而且還將極大損害人的身體健康。美國《大眾科學》報導,當已開發國家的公民開著豪華小轎車,坐在溫度恆定為23℃的舒適公室里想著如何節能減排時,許多來自開發中國家或者欠已開發國家的人卻只能守在柴火旁煮飯、烤火,突然而來的菸灰刺得眼睛流淚,在臉上留下一道道黑色痕跡。現代能源服務離他們太遙遠。希拉蕊的目標是在2020年前向第三世界的窮人提供1億台清潔爐灶。
據英國廣播公司報導,希拉蕊此次推廣的是由Envirofit公司研製的清潔廚灶,它能使燃料更徹底地燃燒,在只消耗一半燃料的同時還能減少80%的溫室氣體排放。罐狀爐灶的開口經過精確測量,以保證有足夠的空氣進入。此外,爐灶內部還有類似煙囪的管道以幫助引入空氣,陶製內層則能使爐火保持旺盛並高效燃燒。同時,它的售價也不高,最低15美元起,與普通爐灶相差無已。
普通爐灶通常以木材,或者垃圾為燃料。長期使用會使人(特別是女性)患肺部、眼部疾病,及癌症的風險大大增加。而清潔爐灶多使用生物燃料、天然氣,或者太陽能。據英國廣播公司報導,清潔爐灶可以大大降低開發中國家炭黑的排放量(20%來自烹飪)。炭黑由化石燃料的不完全燃料產生,一些十分憂心環境狀況的人估計,炭黑對大氣的破壞力至少有二氧化碳的50%。亞洲大量人口使用燃燒木材的爐灶,炭黑污染問題尤為突出。
小型太陽能燈提供照明
范呂文女士認為,貧困並不是阻止現代能源技術進入第三世界國家的最終障礙。她表示,其實有一些小規模的能源解決方案,如小型太陽能電器,既符合極貧困國家的財政狀況,又可以為那裡的人們提供他們能支付得起的能源產品及服務。
“每個人都離不開能源。已開發國家和開發中國家的差別僅在於,你使用的是否為現代能源技術。” 范呂文說。事實上,即使在地球上最貧困的社區也存在能源市場。只不過在那樣的地區,人們交易的會是柴油、蠟燭等,購買這些能源必須品每個月會花費5至10美元,足夠買一台小型的太陽能設備。
目前,世界上仍有一些地區清潔能源無法進入。范呂文將這些地區分為三類:第一是已被電網覆蓋的地區,由於可遇見的投資回報率低,這些地區私人投資清潔技術行為在這些地區很少,但諸如世界銀行等在內的國際機構會提供必要的幫助;第二類是“迷你”電網覆蓋的地區,在這樣的地區小範圍內的投資前景很好,但問題在於資本成本太高;第三類是無電網地區,但在過去10年中,這些地區發生了翻天覆地的變化,居民的購買能力有了很大提升。
目前,諸如D.light照明公司在內的企業正在生產2瓦的太陽能小提燈,計畫用小型太陽能電燈打入以往清潔能源技術無法進入的市場。這些電燈使用LED照明,充電後的照明持續時間從4到12個小時不等。此外,它們還可以為手機等小物件充電。范呂文表示,對於目前仍在使用柴油照明的地區來說,太陽能燈確實能解決眼下最緊迫的問題,但從長遠來看,開發電網仍是唯一解決問題的方法。
由此可見,普及現代能源技術既有助於消除全球貧困,又能解決眼下最急迫的環境問題,再如何強調也不為過。