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海藻煉油須待日 清潔燒煤非夢想

2010-08-11 12:33:08 科技日報

新能源與普通人的生活狀態看似相距很遠,仿佛關于新能源都是企業、政府和研發人員的事,但仿佛我們對新能源又十分關心,在愈演愈烈的全球災難面前,我們每個人都開始關注全球環境,關注我們的地球了。本篇文章讓我們每個人都能對未來全球的替代能源前景有個認識,不容置疑的是,新技術確實在改變著我們的生存狀態。

海藻燃料:尚需時日成好夢

在清潔能源的教科書里,藻類被描述成生長環境要求簡單,只要有海水輔以陽光就能生長,甚至可存活于廢水和污水中,不與人爭糧,不與糧爭地。從效率來看,它長勢飛速,從生長到產油只需要兩周左右時間,相比第一代生物燃料作物所需的幾個月,十分劃算;其產油量也算可觀,理論上說,如種植2000萬至4000萬英畝的藻類,它們產生的生物原油總量可以達到目前美國原油進口數量;另據美國從1976年起啟動的微藻能源研究項目數據,海洋微藻等藻類能大量吸收碳,養殖過程中減排產油一舉兩得。

然而海藻燃料真的像看上去那么“美”嗎?

深入實驗顯示了一些會“潑人冷水”的資料。首先,那種最適于做生物燃料的海藻,乃特殊族群,并不是隨處皆可茁壯成長。藻類燃料的研究人員已經耗費了數十年時間嘗試在露天池塘養殖這種生物體,但很快水質就被其他當地藻類污染,特殊培養的藻類很快被滅絕。

另外,封閉生物反應器也使海藻燃料面臨重重困難。美國國家可再生能源實驗室的生化工程師約翰·西恩,曾為一個現已停止的海藻燃料項目工作過,他表示,封閉生物反應器使資金成本大幅增加,且這類反應器需按比擴大,否則無法滿足所有藻類所需的太陽能量,會出現低于生產標準的燃料。他認為海藻燃料的成熟,還需要很多項測試、技術調整以及將昂貴的基礎設施到位。

而據美國《紐約時報》報道,美科技公司爭相研發轉基因超級藻獲取新燃料,引起了部分科學家的擔憂,因為轉基因藻通常要把其他生物的基因復制粘貼到藻類的基因內,恐對環境造成不好的影響。美國能源部可再生能源事務負責人亦表示,海藻煉油項目,都必須接受環境評估。

海藻燃料不會被輕易放棄,國際航空運輸協會在經過了多年的研究評估,才確定了可用于航空運輸業的生物燃料中包括藻類。6月8日,“新一代鉆石DA42”飛機也在柏林首航成功,這次飛行中燒的不是航空煤油,而正是由海藻制成的生物燃料。只不過,盡管目前從生產技術來看是完全可以實現的,但由于成本制約,商業化生產還不可行,藻類們多長時間能邁過實驗規模,走上大規模商業化,很難回答。看來,海藻燃料想迎來它的霸主時代,恐怕還得費一番氣力。

潮汐發電:潮起汐落看不盡

海水江水每天兩次的漲落,早為潮,晚為汐。好多人認為,潮汐能比風能更不靠譜,其不可預測性與開發成本的落差,將導致其成為失敗的產物,這種看法未免太過消極。

利用潮汐能發電與普通水利發電原理類似。通過出水庫,在漲潮時將海水儲存在水庫內,以勢能的形式保存,然后在落潮時放出海水,利用高、低潮位之間的落差,推動水輪機旋轉,帶動發電機發電。某種角度來看,潮差會在一日內經常變化,月循環的半個月內變化可相差兩倍,無特殊調節措施時,出力有波動和間歇性;而潮汐電站的建設位置必須選擇有利的海岸地形;漲落潮時完全相反的水流方向和長期水下發電的特點,要求了水輪機的技術與耗材。這些都造成投入的價格不菲。

但是,若因此就對潮汐發電灰心喪氣可早了點。人們已經看到,潮汐能蘊藏量極大,可以說只要太陽、月球、地球還在轉,它幾乎取之不盡;也不需開采運輸,潔凈而無污染,也因此雖然存在一次投資大的問題,但運營成本相對較低;另外建造潮汐電站不需改田遷人、不需筑高水壩,前者對于人多地少、農田非常寶貴的沿海地區來說擁有絕對的吸引力,而后者使得即便發生地震等自然災害,水壩嚴重受損,也不至于對下游城市、農田、居民等帶來嚴重災害。

早在1967年,世界第一座具有商業實用價值的潮汐電站已經建成,數十年來該行業技術的進步,可能遠超你的想象。現在,這個名為郎斯的電站仍在法國圣馬洛灣郎斯河口兢兢業業,該河口最大潮差13.4米,平均潮差8米,郎斯電站的機房中安裝有24臺雙向渦輪發電機,能操作兩個方向的水流,漲潮、落潮都能發電,裝機容量已達240兆瓦,發電量已并入國家電網。

而在紐約市東海岸的水下,安裝的一組渦輪機起初無法承受水的近恒力,輪片與集線器都折斷了。但在幾次技術革新與嘗試后,這組設備在2008年的測試中連續運行超過9000個小時,為兩處終端用戶交付了每小時70兆瓦的電力。

2010年的夏天,“自然電流能源服務計劃”啟動,項目計劃安裝的兩處渦輪機將為新澤西的游船碼頭提供電力。而“全球綠色建筑”的研究人員凡·霍森稱:“我們考慮的是整個海洋朝同一方向運動所產生的能量,絕對強大的能量會讓潮汐發電集萬眾所矚目?!盵page]

清潔煤:還以藍天莫輕言

2009年,奧斯卡獲獎導演科恩兄弟拍攝了一輯諷刺短片:一名推銷員大力推薦著一款標有“清潔煤”字樣的空氣清新劑,當畫面轉換,一戶人家在使用這款清新劑時,瓶子里噴出的全是黑煙,嗆得全家人咳嗽不止。短片結尾呈現一行字:“現實生活中,根本沒有清潔煤。”

事實果真如此嗎?

“清潔煤”這個概念,已不是養在深閨人不識的技術了,該詞已經進入了西方政治候選人的能源計劃中。它的“走紅”似乎意味著:煤,不但廉價、可靠,且可以對生態環境無害。美國能源部部長朱棣文支持這一觀點,宣布美國能源部將動用超過30億美元,來資助能將煤炭中的二氧化碳捕獲并封存的技術,以減少空氣污染。

黑色的臟能源——煤,能轉化為綠色清潔能源,還人們以藍天綠水,這一想法的確令人心折。但不幸的是,“清潔”的煤或有可能實現,但想同時結合“便宜”和“清潔”這兩大優點的煤,只能是一個空想。

以現時技術,將燃煤排放物脫硫98%,已經不是什么困難。問題是即使提取出這些礦物質,燃煤仍會生出大量的二氧化碳。對付二氧化碳的做法是,捕獲并將其轉化為固體形式,然后將其壓縮,深埋或注入地下,而不是排放到大氣中。

但據美國國家能源技術實驗室數據,捕獲煤炭中二氧化碳并將之封存于地下定點,會增加燃煤電廠30%至100%的成本,具體數字取決于采用的方法。此外,燃煤發電廠多加了封存這一步驟,還會比以往產生同等電力時多燃燒1/4煤。這意味著更多的破壞性采礦作業、更多的二氧化碳排放量、更多的粉煤灰及煤炭燃燒時有毒的副產品。

美國約翰斯霍普金斯大學的環境科學家瑪麗·??怂贡硎?,研究人員已嘗試著實施了凈化空氣的技術,但這卻導致廢燃料深入到固體垃圾中。這種替代性的污染后果嚴重,拿粉煤灰漿來說,它曾沖破過田納西州的防護堤,導致水銀、鉛和砷污染了供水。為了盡可能徹底處理有毒物質,每年需拿出超過50億美元的巨額資金來補救。

美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室地質學家的另一項研究成果,為在海底存儲二氧化碳的方法敲響警鐘。在50年前,為增加石油產量,德克薩斯州一個油井曾被填充二氧化碳,并用水泥加固管道。但近期,研究人員獲得了其中一塊加固水泥,竟發現其中的一部分已經腐蝕,推斷這是由當年存儲的二氧化碳和地下水混合后形成了碳酸所致。同樣,在海底封存的二氧化碳,可能會對起加固作用的水泥產生腐蝕,最終仍然有可能會被釋放到大氣層中。若真如此,此方法將只能得到一個暫時性好處。

然而不管怎樣,這項面向未來的重要計劃,多數人依然保持謹慎樂觀的態度。畢竟僅在美國,煤炭生產電力仍占據了全國電力的約一半,而據世界能源組織預測,到2020年,全世界煤的使用量還將上升43%,石油和天然氣卻預計在40年和60年后將耗光殆盡。因此雖被視為導致地球氣候變化主要的溫室氣體排放源,但人們還不得不依靠煤炭再走上一段日子,這種情形下,新一代煤電設施及其所需的新技術,大有開發價值。

 




責任編輯: 中國能源網

標簽:海藻煉油 清潔燒煤