中國《能源百科全書》認為,能源是可以直接或經轉換提供人類所需的光、熱、動力等任一形式能量的資源。而我們的研究發現可稱為“環境能源”的新分類,以其自身特點突出了環境友好性和可持續性。
綜合各方面研究成果,環境能源主要包括太陽能、水能、核能、地熱能、風能、海洋能、生物質能等七大類。根據跨國能源巨頭BP發布的《BP世界能源統計2008》,2007年世界一次能源消費總量為111億噸油當量,而其中水能和核能僅占約12%,其他環境能耗不足1%,發展潛力還有待挖掘。
主要環境能源特點
太陽能指太陽光的輻射能量。廣義的太陽能是地球上許多能量的來源,如風能、水能、潮汐能和生物質能等都是由太陽能導致或轉化成的能量形式。太陽能的主要利用形式有太陽能的光熱、光電以及光化學三種主要轉換方式,一般通過光伏發電、太陽熱能光生物質轉化來實現太陽能的利用。
水能是人類早已利用的一種能量。近幾十年來,出于生態的考慮,對于建設大壩和發展水電一直有爭議。1996年的世界可持續發展高峰會議上,只確立了不需要建設大壩的小水電為清潔的“可再生能源”地位。隨著技術的進步和認識的深入,2002年在南非約翰內斯堡舉行的世界可持續發展高峰會上,到會的192個國家一致認同,大中型水電無論在資源還是在環境方面,都是有利于可持續發展的,也被確認為清潔的 “可再生能源”。
核能主要通過核裂變獲得。已有第二代和第三代技術,已相當成熟和安全可靠。目前世界上商業運行的400多座核電機組絕大部分是第二代核電機組。我國也計劃大力發展核電技術,并將于2013年建成世界上第一個采用美國西屋公司AP1000三代半技術的核電機組。
地熱能是地球內部熱源,來自重力分異、潮汐摩擦、化學反應和放射性元素衰變釋放的能量等。放射性熱能是地球主要熱源。我國地熱資源豐富,分布廣泛,已有5500處地熱點,地熱田45個。
風能是太陽輻射下大氣流動所形成的。風能蘊藏量大,是水能的10倍,分布廣泛,永不枯竭,對交通不便、遠離主干電網的島嶼及邊遠地區尤為重要。
海洋能是通過各種物理過程接收、儲存和散發能量,通過潮汐能、波浪能、海流能、海水溫差能、海水鹽度差能等形式存在于海洋之中,是一項亟待開發利用的具有戰略意義的新能源。
生物質能來源于生物質,是太陽能以化學能形式貯存于生物中的一種能量形式,它直接或間接地來源于植物的光合作用。
生物質能是唯一可持續利用的碳源,可轉化成常規的固態、液態或氣態的燃料,比如沼氣、乙醇、生物柴油。地球每年經光合作用產生的生物質有2200億噸,其中蘊含的能量相當于全世界能源消耗總量的10倍,但目前的利用率不到3%。
第一代的生物質能利用技術還有很大缺陷。 目前世界上大部分的生物燃料是由美國和巴西生產的,主要消耗玉米(1570,-3.00,-0.19%,吧)和甘蔗。 2007年美國乙醇業的玉米用量達到了8500萬噸,占美國全部玉米總產量的25%,直接推高了國際市場的玉米價格。
美歐日等經濟體正在開發第二代生物質能利用技術,將采用木材、秸稈、非糧食作物和其他纖維素為原料, 避免造成全球糧油供應緊缺。
環境能源引領人類發展
未來更好地掌握環境能源有賴于人類對物質世界,包括無限大的宇宙、無限小的物質基本結構和神奇的生命現象的不斷深化的認知。
利用太陽能有賴于人類對宇宙的認識和物質基本結構的認知。核能的利用既依靠對物質基本結構的認知,也同樣需要對宇宙的認識。宇宙空間里有非常多的核燃料。月球上就有100萬噸以上的氦3,而100噸氦3通過核聚變就可以滿足全世界一年的能耗。生物質能是通過光合作用形成,更全面地理解光合作用就是對生命的更全面地認識。
伴隨人類獲得環境能源的歷程,在包括核聚變、宇航和光合作用等科技上必有一些重大的突破。這些突破必定會對人類社會發展有巨大的影響。在現代,誰能在掌控環境能源上占有優勢,誰就能擁有未來。因此,中國應該積極的參與環境能源的大局,并爭取成為一個引領者。