主题：【原创】从矿物能源到可再生能源之一 -- 土无尘

石油煤炭天然气这些矿物能源，储量如何惊人总是有限的，总有一天开采量会达到峰值。峰值过后就是滑坡，供应会逐步减少，能源需求却会一直增高。另一方面，燃烧矿物能源造成的温室效应，全球变暖如果不加以控制，总有一天会让我们无法承受。所以现在提到新能源，这个新毋宁说是可再生，低污染或者几乎无污染。比如太阳能，风能，水利，生物能，只要这个星球还适合人类居住，这些都是源源不断的。另一方面，全球气候变暖也使得减少二氧化碳排放变得迫在眉睫。不过，从矿物能源到可再生能源的转换，不可能一步到位，中间会有过渡。所以，核能也在科学家考虑范围之内。近期内，提高能源利用效率也是相当重要的。

先说核能。支持者认为，没有严格意义上的可再生资源。无论前面提到的那一种，都不可能完全避免环境污染。首先拿核能和传统的火电做个比较。火电很多是在发展中国家，比如我国，烧大量的矿物燃料，能耗高且效率低，污染严重，控制污染的话成本太高。所以很多时候是任意排放或控制很少，对周边居民健康造成影响。而核能相对高效，原料用得少，废弃物总量也小。再和风能比比。目前全世界有大约433座核电厂，年发电约25609千瓦时。大约相当于50万座规模巨大的风能发电厂。风能发电虽然便宜污染底，但是需要大片的空地，而且适合风力发电的地方很多很多人烟稀少，发电给谁用。还有一点，核电厂没有温室气体排放的问题。事实上，美国能源部的研究经费有很大一部分是用在核能研究上的。不过核能的问题也很明显。产生的废料虽少，但是放射性的核废料，至今没有好的处理办法。同时建造成本高，安全要求高，如今还要堤防恐怖袭击，还要防止核原料落入恐怖分子之手。总之，核能在大规模扩张之前，还需要解决很多技术问题，特别是处理核废料方面。另外，不知道是不是要等美国打完反恐战争。

还有一条过渡办法同时也是长远之策，提高效率。能源使用中不可能没有损失。工程师们其实已经花了很大力气来提高效率。但是还有改进的空间，这包括能源生产，运输和使用的各个环节。这里列举一组数字，看看就明白了。

大型的发电机和马达的效率是最高的（98-99%和90-97%）。然后蒸汽涡轮（35-50%），柴油机（30-35%）和内燃机（15-25%）。电化学燃料电池主要受电极材料和催化剂限制(50-55%，最大70%)。太阳的电池，现在的水平15-20%（单能带电池理论最高24%，多能带再高些，非晶态薄膜电池低些但便宜。）风力涡轮

30-40%，理论极限59%。荧光灯10-12%，白炽灯2-5%。光合成1-2%。

另外人们的生活方式的改变也会对提高能源使用效率有所帮助，比如减少使用SUV这种废油的车，只是人们通常不愿意放弃类似的享受。

减少二氧化碳排放有两方面。其一减少单位能源消耗的排放量，即所谓脱碳（decarbonization）。从使用煤到油再到天然气，提供每个单位能量排放的二氧化碳逐次减少，长期以来，排在前面的有被后面的取代的趋势。明显的例子，发展中国家烧煤，发达国家烧油。如果再进一步，那就是直接使用氢作为燃料。大气中有极少量氢气存在，除此之外地球上的氢全都以化合态存在自然界，需要化学方法生产。现在主要是天然气的水蒸气重整。天然气的主要成分是甲烷CH4，反应在高中化学里有，2H2O+CH4=4H2+CO2)。能量传递的效率天然气72%，石油76%，煤55-60%。但这个方法比直接烧矿物燃料产生的二氧化碳还多。另一个是电解水产生氢气，副产物是氧气，没有任何污染。这个方法是化学家多年来的梦想，但以现在的技术水平成本非常高。

其二就是回收再利用二氧化碳。植物可以吸收二氧化放出氧气，这是最完美的办法，没有副作用。但林木有限。浅水中的氢氧化钙也可以吸收空气中的二氧化碳。也有人建议用二氧化碳造碳酸镁砖头，修桥铺路盖房子。不过要发挥规模效益就需要很大的二氧化碳回收规模，这可能耗资巨大。同时，因为二氧化碳比空气重，这里就又一个潜在的安全问题。这么多的二氧化碳储存在那里，万一发生泄漏或者爆炸可能会造成周围居民窒息。

再往下，准备谈可再生能源，包括太阳能热电，太阳能光电，风力发电，水电，潮汐，地热，海洋热或者海洋流发电，生物能。

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