书城工业科技与发展
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第7章 新能源的变迁(2)

天然气与石油生成过程既有联系又有区别:石油主要形成于深成作用阶段,由催化裂解作用引起,而天然气的形成则贯穿于成岩、深成、后成直至变质作用的始终;与石油的生成相比,无论是原始物质还是生成环境,天然气的生成都更广泛、更迅速、更容易,各种类型的有机质都可形成天然气——腐泥型有机质则既生油又生气,腐植形有机质主要生成气态烃。因此天然气的成因是多种多样的。

中国沉积岩分布面积广,陆相盆地多,形成优越的多种天然气储藏的地质条件。中国天然气资源量区域主要分布在中国的中西盆地。同时,中国还具有主要富集于华北地区非常规的煤层气远景资源。

经过十几年的艰苦勘探,成果已清晰地展现在世人面前。它表明,在中国960万平方千米的土地和300多万平方千米的管辖海域下,蕴藏着十分丰富的天然气资源。

中国的天然气储量丰富,开采和应用也进入了快轨道。天然气相对于煤炭和石油显得更为安全和环保,它不含一氧化碳,也比空气轻,一旦泄漏,立即会向上扩散,不易积聚形成爆炸性气体,安全性较高。采用天然气作为能源,可减少煤和石油的用量,因而大大改善环境污染问题;天然气作为一种清洁能源,能减少二氧化硫和粉尘排放量近100%,减少二氧化碳排放量60%和氮氧化合物排放量50%,并有助于减少酸雨形成,舒缓地球温室效应,改善地球环境质量。天然气作为一种常规能源,相较于石油和煤炭来说,优点是很明显的。

(1)绿色环保

天然气是一种洁净环保的优质能源,几乎不含硫、粉尘和其他有害物质,燃烧时产生二氧化碳少于其他化石燃料,造成温室效应较低,因而能够改善环境质量。

(2)经济实惠

天然气与人工煤气相比,同比热值价格相当,并且天然气清洁干净,能延长灶具的使用寿命,也有利于用户减少维修费用的支出。天然气是洁净燃气,供应稳定,能够改善空气质量,因而能为该地区经济发展提供新的动力,带动经济繁荣及改善环境。

(3)安全可靠

天然气无毒、易散发,比重轻于空气,不宜积聚成爆炸性气体,是较为安全的燃气。

(4)改善生活

随着家庭使用安全、可靠的天然气,将会极大改善家居环境,提高生活质量。

但是同煤炭与石油一样,天然气作为传统的常规能源有着它的局限性,对于环境的污染虽然较弱,但是燃烧仍然会产生一定的二氧化碳,会造成地球的温室效应。而且天然气虽然储量巨大,而且开发得较晚,但是随着石油储量的急剧下降,人类将目光转向天然气,开采逐渐加剧,天然气也会面临枯竭的局面。

常规能源引起的环境问题

1.全球变暖

近100多年来,全球平均气温经历了冷—暖—冷—暖两次波动,总得看为上升趋势。进入八十年代后,全球气温明显上升。导致全球变暖的主要原因是人类在近一个世纪以来大量使用矿物燃料如煤、石油等,排放出大量的二氧化碳等多种温室气体。由于这些温室气体对来自太阳辐射的短波具有高度的透过性,而对地球反射出来的长波辐射具有高度的吸收性,导致全球气候变暖,也就是人们常说的“温室效应”。全球变暖的后果,会使全球降水量重新分配,冰川和冻土消融,海平面上升等,既危害自然生态系统的平衡,更威胁人类的食物供应和居住环境。

2.臭氧层破坏

在地球大气层近地面约20~30千米的平流层里存在着一个臭氧层,其中臭氧含量占这一高度气体总量的十万分之一。臭氧含量虽然极微,却具有强烈的吸收紫外线的功能,因此,它能挡住太阳紫外辐射对地球生物的伤害,保护地球上的一切生命。然而人类生产和生活所排放出的一些污染物,如冰箱、空调等设备制冷剂的氟氯烃类化合物以及其他用途的氟溴烃类等化合物,它们受到紫外线的照射后可被激化,形成活性很强的原子与臭氧层的臭氧分子作用,使其变成氧分子。这种作用连锁般地发生,臭氧迅速耗减,使臭氧层遭到严重破坏。

南极的臭氧层空洞,就是臭氧层破坏的一个最显著的标志。南极上空的臭氧层是在20亿年里形成的,可是在一个世纪里就被破坏了60%。北半球上空的臭氧层也比以往任何时候都薄,欧洲和北美上空的臭氧层平均减少了10%~15%,西伯利亚上空甚至减少了35%。因此科学家警告说,地球上空臭氧层破坏的程度远比一般人想象的要严重得多。

3.酸雨

酸雨是由于空气中二氧化硫和氮氧化物等酸性污染物引起的pH值小于5.6的酸性降水。受酸雨危害的地区,出现了土壤和湖泊酸化,植被和生态系统遭受破坏,建筑材料、金属结构和文物被腐蚀等等一系列严重的环境问题。酸雨在50年代最早出现于北欧及中欧,当时北欧的酸雨是欧洲中部工业酸性废气迁移所至。70年代以来,许多工业化国家采取各种措施防治城市和工业的大气污染,其中一个重要的措施是增加烟囱的高度。这一措施虽然有效地改变了排放地区的大气环境质量,但大气污染物远距离迁移的问题却更加严重,污染物越过国界进入邻国,甚至飘浮很远的距离,形成了更广泛的跨国酸雨。此外,全世界使用矿物燃料的量有增无减,也使得受酸雨危害的地区进一步扩大。全球受酸雨危害严重的有欧洲、北美及东亚地区。我国在80年代,酸雨主要发生在西南地区,到90年代中期,已发展到长江以南、青藏高原以东及四川盆地的广大地区。

4.资源、能源短缺

当前,世界上资源和能源短缺问题已经在大多数国家甚至全球范围内出现。这种现象的出现,主要是人类无计划、不合理地大规模开采所致。从石油、煤、水力和核能发展的情况来看,要满足人类对于资源的需求是十分困难的。因此,在新能源开发利用尚未取得较大突破之前,世界能源供应将日趋紧张。此外,其它不可再生性矿产资源的储量也在日益减少,这些资源终究会被消耗殆尽。

将目光转向新能源

由于常规能源的种种局限性,人们认识到必须找到一种新型的、可靠的、环保的、可持续发展的能源来代替即将枯竭的常规能源。在这种背景下,新型能源的概念被提了出来,并逐渐进入人们的视线。

一般地说,常规能源是指技术上比较成熟且已被大规模利用的能源,而新能源通常是指尚未大规模利用、正在积极研究开发的能源。因此,煤、石油、天然气以及大中型水电都被看作常规能源,而把太阳能、风能、现代生物质能、地热能、海洋能以及氢能等作为新能源。随着技术的进步和可持续发展观念的树立,过去一直被视作垃圾的工业与生活有机废弃物被重新认识,作为一种能源资源化利用的物质而受到深入的研究和开发利用,因此,废弃物的资源化利用也可看作是新能源技术的一种形式。

随着常规能源的勘探和采掘技术的不断进步,未来数十年内其成本依然会比其他零碳排放能源具有更强的竞争优势。此外,从美国的状况来看,未来50年能源供应结构依然会保持能源形式多样化的局面。但为了能够及时减缓未来全球气候变暖的风险,必须加速清洁能源和可再生能源技术大规模商业化应用的步伐。虽然任何技术创新都将取决于其所能带来的效益,但人类的惰性、现实状况及可预见的财务风险等因素,使人们更倾向于维持现状。为此,各国政府的政策必须致力于激励发明和创新,并使之能与市场力量密切配合。