“綠色城市”話能源

楊少華

提起“綠色城市”，相信同學(xué)們腦海里第一個(gè)浮現(xiàn)出來(lái)的詞就是“環(huán)?！保](méi)錯(cuò)，建設(shè)“綠色城市”，就是要把一座座城市建設(shè)得環(huán)境優(yōu)美、生機(jī)勃勃，其實(shí)，“綠色”的含義很廣泛，對(duì)于一座城市而言，它不僅僅包含環(huán)境的綠化，還包括低碳的生活方式、能源的利用和開發(fā)等。清潔能源的利用和開發(fā)便是建設(shè)“綠色城市”的基礎(chǔ)，今天我們一起走近幾種清潔能源，看它們是如何在“綠色城市”的建設(shè)中大顯身手的。

最理想的能源——太陽(yáng)能

太陽(yáng)能是最為我們所熟知的清潔能源之一，相對(duì)于人類的有限生存時(shí)間而言，太陽(yáng)能可以說(shuō)是取之不盡，用之不竭的。普天之下，只要有陽(yáng)光照射的地方就可以利用它，太陽(yáng)能幾乎不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，是最為理想的清潔能源。

人類可以直接利用太陽(yáng)進(jìn)行光熱轉(zhuǎn)換（如太陽(yáng)能熱水器、太陽(yáng)能灶等）和光電轉(zhuǎn)換（如太陽(yáng)能電池板），蘋果公司就擁有世界上規(guī)模最大的太陽(yáng)能電池板基地（如圖1），這個(gè)太陽(yáng)能基地每年產(chǎn)生4，2×10⁷kW·h的電能，為蘋果公司的一個(gè)數(shù)據(jù)計(jì)算中心提供電能。

當(dāng)然，太陽(yáng)能的缺點(diǎn)也非常明顯，它的分布過(guò)于分散，往往需要相當(dāng)大的采光集熱面才能滿足使用要求：其次，太陽(yáng)能的強(qiáng)度還會(huì)受到季節(jié)、地點(diǎn)、氣候等各種因素影響，這些都極大地限制了太陽(yáng)能的有效利用，但隨著科技的進(jìn)步，這些問(wèn)題在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)逐漸得到解決，太陽(yáng)能仍然是未來(lái)“綠色城市”中利用率最高的清潔能源之一。

優(yōu)劣參半的能源——風(fēng)能和水能

風(fēng)能和水能都是利用自然界中風(fēng)和水的強(qiáng)大動(dòng)能推動(dòng)扇葉運(yùn)轉(zhuǎn)來(lái)發(fā)電的，在交通不便的山區(qū)，地廣人稀的草原牧場(chǎng)，風(fēng)能和水能作為解決生產(chǎn)和生活能源的一種可靠途徑，有著十分重要的意義。它們不僅無(wú)污染，并且可以重復(fù)利用，是一種理想的清潔能源。

但風(fēng)能和水能也不是十全十美的。利用風(fēng)能和水能不僅對(duì)地形的要求高，而且在其開發(fā)過(guò)程中，對(duì)環(huán)境的影響也較大。如風(fēng)力發(fā)電可能會(huì)造成植被的破壞和水土流失，風(fēng)輪機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生噪聲污染，對(duì)鳥類的繁殖和棲居，尤其是對(duì)候鳥夜間遷徙的影響也較大，水力發(fā)電也是如此，如我國(guó)著名的三峽水利樞紐工程在給我們帶來(lái)巨大能量的同時(shí)，也導(dǎo)致附近的氣候發(fā)生異常，一些生物如魚類的生存也備受考驗(yàn)，大壩阻斷了魚類洄游產(chǎn)卵的通道，造成不少逆流而上產(chǎn)卵的魚類撞壩而亡。在夏季泄洪時(shí)，江水中的含氧量發(fā)生變化，造成魚類大量死亡。由于“變江為湖”，許多適合急流生長(zhǎng)的魚逐漸向上游遷移，進(jìn)而改變了魚類種群的結(jié)構(gòu)，造成了區(qū)域生態(tài)失衡，由此可見(jiàn)。風(fēng)能和水能雖然利用方便，但與環(huán)境有著不太和諧的一面。

能源中的明日之星——地?zé)崮?/p>

地?zé)崮?，即地球?nèi)部的熱能。地?zé)岬闹饕獊?lái)源有地球的熔融巖漿和放射性元素衰變產(chǎn)生的熱量。運(yùn)用地?zé)崮茏詈?jiǎn)單和最合乎成本效益的方法，就是直接抽取其中的熱量來(lái)使用。不過(guò)，地?zé)崮艿姆植枷鄬?duì)來(lái)說(shuō)比較分散，開發(fā)難度較大，目前，對(duì)地?zé)崮艿拈_發(fā)仍局限于地殼淺層，僅在大陸板塊邊緣的地殼破裂處，大量地?zé)崮軅鲗?dǎo)到較淺的地方才能為人類利用。即便如此，人們也看到了地?zé)崮芪磥?lái)的廣闊前景。

被儲(chǔ)存在生命中的能量——生物能

生物能是太陽(yáng)能以化學(xué)能形式儲(chǔ)存在生物中，以生物質(zhì)為載體的能量形式，它直接或間接地來(lái)源于植物的光合作用。作為能源利用的主要是農(nóng)林業(yè)的副產(chǎn)品及其加工殘余物，還包括人畜糞便和有機(jī)廢棄物。通過(guò)加工手段可以將生物能轉(zhuǎn)化成常規(guī)的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)燃料。生物能具有低硫、廉價(jià)、減少環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)。

我國(guó)生物質(zhì)能儲(chǔ)量豐富，70%的儲(chǔ)量在廣大的農(nóng)村。目前已經(jīng)有相當(dāng)多的地區(qū)正在推廣和示范農(nóng)村沼氣技術(shù)。除此以外，還有生物柴油和燃料乙醇等。利用玉米、薯類等生物質(zhì)進(jìn)行深加工生產(chǎn)酒精以替代石油產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)在迅速發(fā)展?，F(xiàn)在，我國(guó)很多地方都已經(jīng)開始將利用玉米生產(chǎn)的燃料乙醇以10%的比例直接混合到汽油中使用，使汽車排放的尾氣更清潔。

真正的清潔能源——?dú)淠?/p>

氫是自然界普遍存在的元素。據(jù)估計(jì)它構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的75%，除空氣中含有氫氣外。它主要以化合物的形態(tài)儲(chǔ)存于水中，而水是地球上存在最廣泛的物質(zhì)。據(jù)推算，如把海水中的氫全部提取出來(lái)，它所產(chǎn)生的總熱量是地球上所有化石燃料燃燒放出熱量的9000倍。氫氣燃燒性能好，與空氣混合時(shí)燃點(diǎn)高，燃燒速度快，熱值也是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的。更為重要的是，氫本身無(wú)毒，與其他燃料相比氫燃燒時(shí)最清潔，除生成水和少量氮化氫外，不會(huì)產(chǎn)生對(duì)環(huán)境有害的污染物質(zhì)，而且燃燒生成的水還可繼續(xù)制氫，可以反復(fù)循環(huán)使用。

少量的氫氣可以在實(shí)驗(yàn)室利用金屬活動(dòng)性比氫強(qiáng)的金屬單質(zhì)與酸反應(yīng)，置換出氫元素，在工業(yè)上，可以采用電解水的方法制氫氣，即水在通電條件下分解生成氫氣和氧氣，電解水制取氫氣，雖然方法便捷，但能量轉(zhuǎn)化率低，得不償失。

不難看出，真正的綠色能源，不僅要對(duì)環(huán)境污染小。清潔環(huán)保。同時(shí)也要有高效性和經(jīng)濟(jì)性。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與成熟，我們有信心和決心讓這些能源“揚(yáng)長(zhǎng)避短”，為建設(shè)“綠色城市”、緩解世界能源危機(jī)貢獻(xiàn)力量。

責(zé)任編輯 林洋