浅谈常规能源和新能源的经济性

煤, 石油、天然气以及水能等资源, 人类已经利用多年, 这类能源叫做常规能源。随着人类的日益深入认识自然, 人类又开始利用像核能、太阳能、潮汐能、地热能等新能源。但新能源的开发和利用还很不充分, 有些能源也只是刚刚被认识和开发, 所以在亚洲大部分地区可利用的能源还只是以常规能源为主。

进入80年代以后, 随着工业的发展, 全球性的环境污染和生态破坏越来越严重, 能源和资源的短缺也日益困扰着人们。一些发达国家重新审视了他们的环境保护历程, 发现虽然它们在大气污染控制、水污染控制以及固体和有害废物处置方面均已取得了显著进展, 无论是空气质量还是水环境质量均要比20年前好得多, 但仍有许多环境问题令人望而生畏, 包括全球气候变暖和臭氧层破坏, 重金属和农药等污染物在环境介质间转移等。随着世界工厂逐步迁移到亚洲各个国家, 大量高耗能、技术比较原始的企业占据亚洲各个国家的能源, 例如钢铁、船舶、造纸、电子、汽车设备制造行业。亚洲经济的飞速发展, 人民的生活水平也在日益提高, 一些大型家电开始在家使用, 例如冰箱、彩电、空调、电热热水器等, 这也大大提高了亚洲地区各大城市的电力消耗, 迫使各国政府加大发电厂和电力设施的建造使用, 过多的投入比较多的能源。而且过渡的能源使用和开采也带来了大量的环境污染、空气污染和生态污染。

1 能源对亚洲环境的影响

在亚洲地区主要是常规能源的开采和利用造成了大量的污染, 极大地影响了亚洲的环境。以下是对煤炭、石油、天然气的开采带来的影响环境的污染作的分析。

1.1 煤炭

(1) 地表塌陷。

地下煤炭开采造成的地表塌陷, 会造成原矿区土地大面积积水受淹或盐渍化, 而且也加剧了矿区水土资源流失和荒漠化, 同时还可引起山地、丘陵矿区发生泥石流, 山坡坍塌滑移, 严重破坏土地资源和生态环境。

(2) 煤矿废水污染。

煤矿开采过程中, 大部分矿井水没有被处理而直接排放, 不但造成了水资源的浪费, 更引起地表环境的严重污染。废水渗入农田引起减产, 排入河流、湖泊, 会淤塞河道, 破坏生态环境, 抑制鱼类生长甚至引起死亡;渗入地下会污染饮用水源, 诱发人体多种疾病。另外, 堆放的煤矸石富含碱金属和硫, 经降水的淋溶和冲刷, 煤矸石中有毒、有害的可溶成分被带入水系循环系统, 造成水污染。

(3) 大气污染。

(1) 燃煤过程中排放的烟尘和有害气体:在亚洲地区大部分国家还是以煤炭来作为发电的主要原料。作为一次性能源燃烧, 煤中含硫的80%以上将转化为二氧化硫形式排放, 二氧化硫进人大气可形成酸雨, 从而侵害土壤、破坏森林, 对城市建筑、名胜古迹等造成严重侵蚀。燃煤时排放的氮氧化物对人体的影响比各自污染影响总和要严重得多, 可导致肺气肿、肺癌等疾病;而产生的二氧化碳导致温室效应, 使气候变暖, 降雨量及其分布改变, 造成干旱和洪水, 严重威胁人类的健康和生存。此外, 燃煤排放的烟尘中含有大量潜在危害的化学物质, 可影响气候和大气能见度, 还能造成光化学烟雾, 导致大气污染。

(2) 煤矿井下开采时产生的有害气体和煤粉尘:煤层气是成煤作用过程中生成的烃类气体, 它在采煤过程中释放出来, 成为矿井瓦斯的主要有害气体。造成大气污染, 严重影响地球的生态环境。与此同时, 煤矿在生产、贮存、运输等各环节中产生的大量粉尘也不可忽视。它们对人体的危害很大, 导致尘肺病, 大量粉尘随矿井排风进入大气, 造成环境污染。

(4) 固体废物污染。

煤矿开采中产生的固体废物主要是煤矸石、选煤产生的尾矿及燃煤排放的粉煤灰、炉渣等。煤矸石是煤炭开采过程中排出的主要固体废物, 约占煤炭产量的10%以上。煤矸石的排放不仅占用大量土地, 而且风化自燃后, 排放出大量的烟尘及有毒气体, 严重污染了矿区及周边地区的大气环境。

1.2 石油

(1) 油田废物对地表水的污染:水资源是农业生产的主要灌溉水源, 一旦污染会直接造成土壤及农作物污染, 作物的污染又促进家畜、家禽和人体内有毒物质的富集, 在整个食物链中最终危及人体健康。

(2) 油田废物对地下水及海洋的污染:现在全世界有100多个国家和地区进行海洋石油勘探, 其中已有40多个国家正在进行海上采油。随着海洋石油生产的发展, 增大了污染事故的机率。全世界海上泄油事故不断发生, 1970年至1990年发生泄油事故1000多起, 泄油量6.9吨~27.6万吨之间。近年来因人类活动每年排入海洋的石油及其制品达1000万吨以上, 其中海上油井开采与事故的石油入海量100万吨以上。在海湾战争中有1100万桶石油被放入海域, 据生态学家的资料近720km长的海岸线被重油污染, 有些地方石油渗进沙里达35cm, 一些当地的鱼类将永远消失。同时这些事故严重污染了海洋环境, 破坏了海洋生态平衡。石油污染还会破坏海滨风景区和海滨浴场有时还会使海面着火。海洋一旦被石油污染, 要经5~7年, 海区生物才可能重新繁殖起来。如果南亚国家的海洋资源受到大量的污染, 南亚国家的经济就会受到严重的影响。

(3) 油田废物对土壤的污染:油田土壤环境污染, 主要来自钻井、洗井、试井、采油和修井过程中的落地原油或井喷及固体废弃物。土壤一旦遭受石油污染, 便会引起多项环境要素的改变, 以致危害生态环境, 造成植物和森林资源遭到破坏。

2 那些能源是最具可持续性的?他们是否也是最经济的能源

可持续使用的能源包括核能、风能、太阳能、水利及海水发电, 这些都是最能持续使用的能源。

2.1 核能

核能对于科技和安全的要求又是最高的, 虽然人类和平使用核能发电已经快半个世纪了, 但是回顾半个世纪以来又有很多核电站发生不同的影响深远的核泄漏污染事件, 对于周边的环境造成几百年不可恢复的影响。其危害范围大, 对周围生物破坏极为严重, 持续时期长, 事后处理危险复杂。例如1986年4月25日, 前苏联切尔诺贝利核电站发生核泄漏事故。至1992年, 已有7000多人死于这次事故的核污染。这次事故造成的放射性污染遍及前苏联15万平方公里的地区, 那里居住着694.5万人。由于这次事故, 核电站周围30公里范围被划为隔离区, 附近的居民被疏散, 庄稼被全部掩埋, 周围7千米内的树木都逐渐死亡。在日后长达半个世纪的时间里, 10公里范围以内将不能耕作、放牧, 10年内100公里范围内被禁止生产牛奶。当年发生事故后的切尔诺贝利核电站切尔诺贝利核电站最终被关闭不仅如此, 由于放射性烟尘的扩散, 整个欧洲也都被笼罩在核污染的阴震中。临近国家检测到超常的放射性尘埃, 致使粮食、蔬菜、奶制品的生产都遭受了巨大的损失。而且各国政府在利用核能的同时还需要投入大量的财力和科技力量解决核废料污染问题。而且在亚洲大部分国家仍然是人口密集, 经济不发达, 科技发展缓慢, 如果利用核能发电来解决电力能源问题是很危险的, 会造成不可预料的后果。所以在亚洲绝大部分地区尤其是南亚地区处在火山和地震带的印度尼西亚和菲律宾群岛还是不建议使用核能发电。

2.2 水利发电, 发展水电

水流可以成为一种再生资源, 具有发电、防洪、灌溉、养鱼等效益。从全世界1995年水电总装机容量约7亿kW, 年发电量约21491亿kW.h, 水电供电量占世界总供电量的18.5%。有63个国家水电供应量占国家电力总量的50%以上, 其中18个国家的水电超过90%。

水力发电的优点如下。

(1) 水电是可再生的清洁能源。

(2) 绝大多数水电工程都是多目标利用。它可以在一定程度上提高抗御自然灾害和洪旱灾害的能力, 改善水质和提高供水量, 改善运输条件, 创造和改善旅游环境等。例如1998年长江大水由于汉江丹江口、清江隔河岩和葛洲坝等水电站水库合理调度, 对长江防洪的胜利起到了很大作用。亚洲地区的印度尼西亚就有着丰富的水电资源可以为发电利用。

(3) 水电运行成本低, 运行灵活。

(4) 水电规划、设计、施工和运行技术不断进步。

2.3 太阳能

对太阳能的研究与开发起步较早, 太阳能正日益成为传统能源的替代能源。20世纪90年代末, 从阳光直接转变成电流的太阳能电池的其销售量猛增到21%, 达到152兆瓦。进入21世纪, 太阳能更是得到广泛的开发利用。在亚洲日本就太阳能发电提出了创世纪计划。准备利用地面上沙漠和海洋面积进行发电, 并通过超导电缆将全球太阳能发电站联成统一电网以便向全球供电。据测算, 到2000年、2050年、2100年, 即使全用太阳能发电供给全球能源, 占地也不过为65.11万平方公里、186.79万平方公里、829.19万平方公里。829.19万平方公里才占全部海洋面积的2, 3%或全部沙漠面积的51.4%, 相当于撒哈拉沙漠的91.5%。对于亚洲大部分处在热带的强烈阳光照射的国家更可以大量采用这种便利的自然资源解决自身的能源问题。

2.4 开发利用风能

风能是一种清洁、廉价、储量极为丰富的可再生能源, 它与常规能源不同, 在其利用过程中不会带来环境污染问题, 其储量也不会随着其本身的转化和利用而减少。因此自20世纪70年代末以来, 随着世界各国对环保、能源短缺及节能等问题的日益关注认为大规模利用风力发电 (简称风电) 是减少空气污染, 缓解能源短缺的有效措施之一。中国三北地区 (西北、华北、东北) 及东南沿海地区有丰富的风能资源, 而这些地区又都存在能源短缺和环境污染问题, 因此通过利用风电来改变能源结构并改善环境, 不失为能源开发领域中重要的策略之一。

风电作为新能源发电方式之一, 有着自己的特点, 主要体现在以下几点。

(1) 造价低, 与常规能源发电机相比具有竞争力。建造风力发电场费用比水力发电厂、火力发电厂、核电站低廉。

(2) 容量小、装机规模灵活、发电方式多样化、建设周期短。

(3) 运行维护简单、可靠性强。不需要燃料, 除正常维护外, 没有其它消耗。

(4) 是一种可再生的清洁能源。

2.5 开发利用地热能

地热能是来自地球深处的可再生热能, 它起源于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变。地下水的深处循环和来自极深处的岩浆侵入到地壳后, 把热量从地下深处带至近表层。在有些地方, 热能随自然涌出的热蒸汽和水而到达地面。据估计, 每年从地球内部传到地面的热能相当于100PW·h。不过, 地热能的分布相对来说比较分散, 开发难度大。例如印度尼西亚地区由于处在地震带和火山带就有着丰富的地热资源。完全可以采用地热新技术解决发电问题, 这也是一个发展国家经济的的能源解决方案之一, 而且比核电站更加安全可靠。

所以对于水利、风能和太阳能是比较普遍被利用的廉价的环保能源。只需要开发或引进先进的能源转换技术就可以实现。现在欧洲很多国家都已经在使用很先进的水利、太阳能和风能技术, 投入和使用他们其实是很便捷的, 又不会带来环境污染问题, 是亚洲大部分国家应该被广泛应用的辅助能源。亚洲很多国家都有广阔的海岸线、靠近赤道太阳光线照射充足, 有着充分的内陆水力资源, 有着很好利用水力、风能和太阳能的地理环境。而且水力、风能和太阳能的利用资源是没有原料成本的, 可以大大降低经济不发达国家为了使用能源而付出的高额代价。

摘要：目前人类使用的常规能源的资源正在日渐短缺, 而且煤炭、石油、天然气和水这些常规能源的过度开发和利用对生态环境的破坏日益严重, 因此人类需要寻找可持续使用的新型能源、经济能源。本文探讨了常规能源开发利用对环境和生态带来的严重影响, 并从经济的角度简要分析了人类可使用的新型的可持续能源的优点。

关键词：常规能源,环境影响,可持续使用,经济能源

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