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你不知道的新能源--你该知道的物理(四)

已有 3862 次阅读 2010-8-15 09:01 |个人分类:你不知道的|系统分类:科普集锦|关键词:学者

可再生能源
 许多人认为可再生的就是好的,不可再生就不好,有句老话说不尽然,尽不然,只能说大部分好的,也有些问题,执政的建议的还是要知道一些细节。
 可再生能源通常包括太阳能,风能,生物燃料,水电和地热,但它们都是对环境不友善的。比方说水电,很多环保人士认为水电站会破坏水循环系统,比如怒江水电站,三峡水电站都有很多实际的对当地环境实际的影响;风能被质疑会给当地鸟类活动带来麻烦,因为很多鸟类躲不开高速转动的扇页。
 不可再生能源包括我们通常说的化石燃料,核裂变与核聚变。但可再生能源这个词并没有反映不同能源方式对地球二氧化碳的贡献。节约是最简单最有效的办法来控制碳排放,核能源也不带来碳排放,考虑到核聚变只用到水作燃料,我们很难因为它不可再生而觉得它不好。
 地热能源来自地球内部的核反应,地壳和地幔中的铀,钚和钍发生衰变,放出能量,这些能量成为温泉和火山的热量散发出来,地热的平均能量是0.07瓦每平米,比起太阳能1千瓦每平米来说是微不足道了。所以,地热只有在相对集中的地方才有用,比如温泉和火山。别的地方因为地壳本身导热并不好,难以利用,它极难成为其他能源的替代。
 另一种替代能源是风力。人类很早就开始使用风车,欧洲有很多关于风车的传说。风车是用来磨面粉的,更早些的荷兰人用风车把海水从围海大堤里抽出来。现在的风车都很大,通过科学设计使得风力能最大限度的转化为电力,它们不仅能从地表吸收风力,而且也从高空转化风能。风能最初的来源还是太阳能。太阳能加热地表,地面的温度因为热能吸收情况的不同而造成各个地方的温度差,从而形成风。地球上有很多地方可以利用风能,比如美国中部平原,中国的西北部地区。如果地球能充分利用风能,它能提供两万亿瓦的电力,相当于现在地球能量消耗的15%。
 
 
     
(旧金山市郊的风车林)
美国在马萨诸塞州有一个风车林计划,沿海岸线建造170座巨型风车,在64平方公里的海面上,彼此间距800米兴建一个风车阵列,每个风车高110米。这个风车林能保证发电量4.2亿瓦。这个计划很快受到环保人士的反对,因为风车对海洋鸟类的飞行,以及风车噪声对海洋生物都有可能的影响。所以,可再生能源不一定是对环境友好的。
为了避免“可再生(renewable)”有时给我们带来的混淆,现在开始流行一个词叫可持续性(sustainable)。什么能源形式算是可持续性,环境保护组织还在辩论中。煤炭是可持续性的么,因为它至少还够人类烧几百年,但煤炭放出大量二氧化碳,很多人说NO;那么核能呢,它不放出二氧化碳,但我们这个世界末用以开采的铀燃料就会枯竭,而海水中的铀矿可以保证上百万年的继续利用;但是核废料也考虑进来的话,核能还算不算可持续性?这不是仅仅在词语上的争执,更重要的是它会给公众以导向,来决定那种能源形式真正的无害,那种是“好”的能源。
能源问题,本文是最后一期,对于发展的中国而言,能源和环境是两个不可回避的问题,如果只有一个要侧重的话,我会说是环境问题。地球的能源再能坚持五十年,问题应该不大,五十年后,可控的核聚变就应该能实现了,能源问题就不再是个大问题。而环境将有可能真正困扰人类,面对环境的改变我们没有五十年可以喘息,它有可能迅速在几年之内就有可能让人类得到教训,《明日之后The day after tomorrow》,《2012》都在讲环境变化给人类带来的灾难,而中国从经济发展的角度来讲,正是工业大革命的时期,很难避免环境的破坏,怎样最大限度的限制这种破坏是当务之急,也是中国人为世界承担的责任。
接下来的几期,我们来看看环境问题。
 


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