能源種類

人類未來能源的七種選擇(風能Wind Energy)

人類未來能源的七種選擇(風能Wind Energy)
知識通訊評論第71期


風力最強地點人口通常不稠密,故風力發電需要基礎建設,尤其是外海的設施。

風能
快速成長,但能量穩定性和密度不高

風力發電擴張速度之快,遠出乎支持者幾年前的想像。美國在二○○七年的風力發電量提高五十三億瓦,相當於該國新增電力的百分之三十五,未來還計畫增加二千二百五十億瓦,美國風力發電計畫總量超過燃煤與天然氣電廠總和。以全球而言,根據全球風力發電理事會資料,過去五年風力發電量年年成長近百分之二十五。

《風力發電月刊》估計,截至二○○八年元月,全球現有風力發電量為九百四十億瓦,若維持年成長百分之二十一的幅度不變,六年內就會增加三倍。不過這個數字在全球仍然很低,尤其過去風車的效能僅發揮二成。

人類未來能源的七種選擇(地熱Geothermal Energy)

人類未來能源的七種選擇(地熱Geothermal Energy)
知識通訊評論第71期


冰島地熱資源豐沛

地熱
供應穩定,但分配不均

地球內部蘊藏大量熱能,部分源自地球生成之時,部分是放射物質衰變而來,由於岩石導熱性不佳,熱能傳導至地表速度緩慢,若是加速,地核早已冷卻,板塊也早就將停止挪移。

由於地熱傳導緩慢,故只有少數特定地區能用以發電,例如溫泉豐沛之處,全球僅數十國能以地熱發電,其中又只有哥斯大黎加、薩爾瓦多、冰島、肯亞與菲律賓五國內,地熱發電占總用電量百分之十五以上。全球現有地熱發電量約百億瓦,且呈緩步成長,過去五年平均年增百分之三;十年前,地熱發電規模大於風力發電,如今僅剩十分之一。

人類也能直接使用地熱,利用小型幫浦做為家用與商用暖氣,或許是地熱對全球能源需求最大貢獻。

人類未來能源的七種選擇(太陽能Solar Energy)

人類未來能源的七種選擇(太陽能Solar Energy)
知識通訊評論第71期

些太陽能集熱系統會在白晝儲存熱能供夜間使用(溶鹽可做為儲存媒介),也因此大型裝置通常選擇使用太陽光電技術;另一種方式則為分散儲存,如存放在電動車與油電混合車的電池中。


太陽能集熱系統僅限於日照充足地區,需要直射日光,而太陽光電則可以利用散射光源。

太陽能
取用不竭,要解決能量儲存問題

並非故意減損光合作用的神奇,但縱然在最佳情況,植物也只能將百分之一的太陽輻射,轉化為人類可用能源。反觀商用太陽光電板可將百分之十二至十八的陽光轉變為電力,高級電板甚至可達二成。由於產能上揚、成本下滑,過去五年太陽能產業大幅成長,二○○二年全球產能為五點五億瓦,至二○○七年已成長六倍,所有已安裝的太陽能板估計產能為九十億瓦左右,不過實際生產電力遠低於此,因為夜晚與雲層都會影響發電。在各種可再生能源中,太陽能產量目前最低,約為百分之十四。

人類未來能源的七種選擇(生質能Biomass Energy)

人類未來能源的七種選擇(生質能Biomass Energy)
知識通訊評論第71期

生質能
小規模,具減碳優勢

生質能是人類史上最早的能量來源,在二十世紀之前也長期位居第一名,直至今日也僅次於化石燃料。對全球二十餘億人來說,木材、縠物殘渣等生物資源都是重要能源,多數時候,生質能都直接燃燒或烹調用;不過近年來,生質能已成為發電原料。世界能源委員會於二○○五年估計,生質能的發電量至少有四百億瓦,在可再生能源方面僅落後風力與水力。生質能在電廠可與煤炭混合使用,有時也用於彌補天然氣不足,許多汽電共生電廠亦使用生質能,利用廢熱與電力,留住八成五至九成的既有能源。

人類未來能源的七種選擇(海洋能Ocean Energy)

人類未來能源的七種選擇(海洋能Ocean Energy)
知識通訊評論第71期


目前潮汐發電量居冠者,仍是位於法國布列塔尼的蘭斯河口壩,運轉逾四十年,產能為二億四千萬瓦。

海洋能
穩定性高,分配不均且輸困難

海洋提供兩種動能:潮汐與波浪,兩者皆尚未成為全球電力重要來源,不過支持者仍熱衷研發可行方案。拜地形奇特之賜,部分地區潮汐確實洶湧,有時可建造類似於水力發電的水壩,不同之處在於潮汐能水壩定期因日月引力而蓄積水量,而非倚賴降雨溢流緩慢儲水。雖然已有數件潮汐壩興建案廣受討論,如英格蘭與威爾斯之間的塞文河大壩,支持者宣稱最大發電量可達八十億瓦,不過目前潮汐發電量居冠者,仍是位於法國布列塔尼的蘭斯河口壩,運轉逾四十年,產能為二億四千萬瓦。

也有些地區很適合發展潮汐能,置於水中的渦輪靠著水流轉動,與陸上風車相仿。今年夏天,北愛爾蘭斯特蘭福德灣口興建一座發電量一百二十萬瓦的渦輪,產能目前居世界之冠。

人類未來能源的七種選擇(核能Nuclear Power)

人類未來能源的七種選擇(核能Nuclear Power)
知識通訊評論第71期

一九八六年四月二十六日,烏克蘭車諾比核電廠四號反應爐熔解,輻射落塵污染歐洲大片地區,由於這場災難,使得核能工業在西方世界蒙塵三十年。

 

核能
有發展潛力,但政治困難大過技術問題

一九八六年四月二十六日,烏克蘭車諾比核電廠四號反應爐熔解,輻射落塵污染歐洲大片地區,由於這場災難,再加上先前美國賓州三哩島事件,使得核能工業在西方世界蒙塵三十年,不過以全球而言,情況則並無太大轉變。

國際原子能總署為全球核能稽查監督機構,根據其最新資料,二○○七年共有三十五座核電廠在興建,幾乎全都位於亞洲,目前已在運轉的四百三十九座反應爐總產能為三千七百億瓦,約占全球總發電量的百分之十五。

人類未來能源的七種選擇(水力Water Power)

全球水壩眾多,世界能源理事會記錄共有四萬五千座大型水壩,規模較小者難以計數,水力發電廠可提供八千億瓦的電力,目前占全球用電總量近兩成。水壩是全球第二大電力來源,僅次於化石燃料,產能為地熱能、太陽能與風能總和的十倍。中國三峽大壩最大產能為一百八十億瓦,是全球太陽能電池產出電力的兩倍左右,還有一千兩百億瓦的產能正在施工中。 水力發電之所以成功,其中一項原因在於水力遍布全球,世界有一百六十國均利用水力發電,在部分國家更是最大電力來源,開發中國家以興建水壩來發電可說比比皆是。不過通常大河都在大型工業化國家,那裡的水力發電展現出其極大潛力,巴西、加拿大、中國、俄羅斯與美國水力發電總和即超過全球半數。

風力發電(Wind Power)不如貓

風力發電(Wind Power)不如貓
知識通訊評論第56期

風力發電機成了攪碎機:大約每年有四萬隻鳥被美國風力發電機的渦輪扇葉擊斃,天然資源保護學家擔心瀕臨絕種的猛禽類因而受到生存威脅。

一隻鳥的百分之三代表什麼意思?天鵝翼展的最尖端七公分?鴕鳥的右腳?還是平圴每具風力發電機造成鳥的死亡數目?據美國國家科學院的風能計畫對環境衝擊報告,是指第三種說法,這是統計三十具渦輪扇葉一年對一隻鳥的殺傷率。

寫報告的科學家共蒐集了十四項自認可信的研究,很自然地對得到的數字附加了許多警告,他們知道死亡率會因地點不同而大有差異,正如哈姆雷特的名句「一隻麻雀的死生,都是命運預先注定的」,因此即使死的是一隻禿鷹,也不值得去設法避免。

分析的結論是,不論怎麼算,在美國被風力發電扇葉打死的小鳥一年不超過四萬隻,這個數目顯然不能與每年被貓咬死以「億」為單位的小鳥比較,執筆者寫道,渦輪扇葉雖比用棒子揮擊的傷害大些,雖然最近的研究發現鳥屍比預期多,但數目仍然微不足道。連雀死亡的陰影這項研究未能平息愛鳥人士的憂慮,這批人看到風力發電機就有反感,以無碳能源來說,風力發電在環保人士眼中聲名狼藉,大部分的抱怨都是為了鳥類安全及景觀問題。風力發電廠並未拿到全完清白的健康證書,正如美國國家科學院報告所指出的,大部份的資料都有侷限性,英國實證保育中心主持人普林(Andrew Pullin)也認為證據十分薄弱。擁有大量會員且頗具實力的英國皇家鳥類保護協會(RSPB),反對在沿海岸發展大面積風力發電,因為陸上的小規模裝置證實效果有限,這個組織堅決反對在蘇格蘭赫布里底群島中的路易士島設立二百三十四座風力發電機的計畫。風力發電排名世界第三,僅次於美國與德國的西班牙也表發布研究指稱,造成鳥類死亡的數目很小。但是西班牙環境保護論者認為數字未說出全部實情,環保顧問卡米尼亞(Alvaro Camiña)曾監視一百四十座風力發電廠中的七十座,他說,二○○四年發表的研究,野外調查卻是在十年前就已完成,而那個時代的渦輪扇葉要小得多。卡米尼亞受僱於里奧哈,瓦倫西亞及安達盧西亞三個地方政府,他最近向馬德里環保署遞出一項即將發表的報告指出,重點是猛禽被傷害的數量,舉例來說,自西元二○○○年起,共有八百八十六隻魯氏粗毛禿鷲因而死亡,他表示,了解大型鳥類的死亡很重要,是因為牠們的繁衍較慢,只要有少數死亡就會影響到整體數量。