※ [本文转录自 NTU-Karate 看板] 作者: precession (little-boy) 看板: NTU-Karate 标题: 转贴文章--寻找能源 时间: Fri Feb 20 09:27:48 2004 寻找能源 郑天佐 (中央研究院院士、中研院物理所特聘研究员) 2004.2.1　中国时报 在这台湾98％能源依赖进口， 国际孤立的台湾处於列强争夺资源冲突 和政经纷争的不稳定平衡态下， 不确定的能源供应是我们永续发展最大的隐忧… 去年底，《自然》杂志以「碳氢化合物与人类文明」为题，强调人类文明可以 看为持续的新能源发掘与其衍生生产技术的开发。几千年来人类惯用的能源， 大多是地球表面上很容易取得的碳氢化合物，如木材、兽粪与天然气，以及由 食物（也是碳氢化合物）转换而来的人力、兽力、水及风力，这些都是可再生 能源。 约三百年前蒸气机的诞生引发了产业革命，之後内燃引擎和电力相继发明。这 些动力的使用大幅改善了人类的生活，但也使我们的能量使用大增，促使人类 大量开采蕴藏地底下的非再生能源：煤炭与石化燃料。 统计数字显示产业革命以来，世界碳氢燃料的使用率增加了800倍。即使是二十 世纪，当大家已经发觉节约能源的重要时，使用率仍然增加了12倍。这个趋势 本应因科技的进步和能量使用效率的提升而降低，但随着未开发国家人民生活 程度改善的能源需要，能源使用却在稳定的成长。 以石油为例，现在全世界日产八千万桶，预计二十年後得日产一亿桶才足以供 应需求。以各方估计的两兆多桶全球蕴藏量来估计，再不到四十年地球上的石 油就将用竭，也就是说今後争夺石化能源所需付出的政经代价将会与日俱增。 石化燃料的大量使用无可讳言大幅改进了人类的生活，改变了我们的习性、增 进了我们的健康、延长了我们的寿命，却也同时制造出人口膨胀与许多社会问 题。国际纷争和动乱主因也在於资源，尤其是石化燃料的争夺。而且石化燃料 的大量使用，除了污染居住环境外，也破坏了全球生态的平衡。 尽管确实原因仍稍有争议，额外热能的释出加上其所排放的二氧化碳和其他污 染气体，阻碍地面辐射热的散失，造成不可逆转的温室效应与地面暖化现象。 另外柴油引擎和燃烧油、木材与兽粪所排放的烟灰也会污染雪地；地球暖化造 成雪地与冰山面积的减少，又增加了地面阳光的吸收率，更加速了地球温度的 升高。 这些正是全球夏天一年比一年热的原因。去年夏天法国热死了近万人，及台湾 温度破纪录高达38.7度的原因，也与此有关。专家预估只要地球温度上升二至 三度，人类的生存就会受到严重威胁；最近国际研究团队计算机模拟甚至预测， 五十年内地球上25％生物可能会因此灭绝。 不幸的是除非我们降低对石化燃料的需求，在我们用尽石油之前，地球温度很 可能会上升二至三度！当然这并不意味着人类必须退回古代的生活方式，但积 极寻找和研发乾净的再生能源，确应是当务之急。本文就简单地探讨两种主要 能源的优劣。 核能： 少数核能专家预测融核反应不会制造大量辐射废弃物， 令我忧虑的是这预测并不可靠！ 一提起核能大家谈虎色变，因为它很容易让人联想到核子弹和车诺堡核能厂意 外。其实经过数十年的改良，核能电厂的安全非常可靠。传统核能来自铀235 核子被热中子撞击分裂的连锁反应，核分裂作用制造出几千年辐射也无法消失 的废弃物，至今仍无一劳永逸的处理方法，而铀矿蕴藏量也很有限。但第四代 滋生式核子反应炉能自造反应炉所需燃料，辐射废弃物数量也会减少。 融合轻核子如氘和氚核子同样会释出大量能量，这是太阳和星球能量的来源。 可惜地球表面缺乏太阳或星球具有之物理条件。尽管二、三十年来先进国家已 经投资庞大经费研发，至今却仍无法维持稳定的融核反应。核能专家早已提出 十年五、六十亿美元的国际（欧、日、苏、加、中、南韩、美）融核实验站 （ITER）建造计画，惟经费过於庞大，虽已协商十多年，至今还无法启动，预 计最快得等三十年才可能开发出有实用价值的融核发电技术。 少数核能专家预测融核反应不会制造大量辐射废弃物，令我忧虑的是这预测并 不可靠。笔者认为已建置的核电厂用做应急所需能源有其必要，至於研发则可 以透过国际合作进行。 太阳能： 奈米科技不管在分解水成为氢气和氧气， 或是氢气的储存和运输，都将扮演重要角色 太阳能是地球万物赖以滋长的能量，它取之不尽用之不竭。它的形态多样化， 地球上大多能量来自或转换自太阳能。即使石化燃料也是古代阳光下成长的动 植物，经由地壳变动几亿年在地底高温与高压的作用下转变而成。这里我想谈 的是循环周期短、不会造成地球表面环境的失衡、可再生的太阳能。 太阳能可藉由直接照射加热水或室内空气，利用半导体或有机薄膜太阳电池来 发电，也可利用氧化物奈米颗粒的触媒作用，促进阳光分解水成为氢气和氧气。 氢气可直接用做引擎燃料或透过氢气电池发电，太阳热造成的风和海流也能加 以利用发电。 当然光合作用成长的植物可用来直接燃烧或酿造甲醇用在引擎上，或透过氢气 电池发电。重点在於：使用燃料时地球生态平衡不被破坏，绿色能源虽然也会 排放二氧化碳和热量，但这些气体很快又会被植物吸收为成长的养分，且大气 中的二氧化碳和热能形成封闭的循环链，因而不会产生持久性的全球环境变迁。 反之，如果我们燃烧从地下或深海开采的燃料，不管是煤炭、石油、天然气或 甲烷，燃烧时排放出的额外热能、二氧化碳和烟灰，都会破坏地球生态的平衡 而产生地球表面暖化现象。 不管是太阳电池、氢气经济设备或风能发电，基本生产和运用技术都已存在， 它们之所以还不能成为主流能源，原因在於缺乏经济竞争力。投资研发高效率 和低成本、且制造时少污染环境的技术将是成功关键。举太阳电池为例，日本 不管在研发或生产上都领先世界。多层膜技术发电效率已可达到30％，但制造 费用过於昂贵，仍缺实用价值。矽薄膜太阳电池效率在15％左右，有机薄膜也 接近5％。 以台湾半导体和薄膜制造技术的经验加上奈米科技改进发电效率并减低生产成 本，再开发出新制程以减低对环境的污染，则极具国际竞争力，为台湾开创出 具经济效益的新兴产业的前景看好。氢气经济技术的研发和设备的建置，是现 在欧美日最为积极的能源开发方向，奈米科技不管在分解水成为氢气和氧气， 或是氢气的储存和运输，都将扮演重要角色，台湾也应积极研发。 台湾98％能源依赖进口，国际孤立的台湾处於列强争夺资源冲突和政经纷争的 不稳定平衡态下，不确定的能源供应是我们永续发展最大的隐忧，因此能源的 研究与开发对台湾而言特别迫切而重要。 -- 曾经沧海难为水 除却巫山不是云 取次花丛懒回顾 半缘修道半缘君 --

※ 发信站: 批踢踢实业坊(ptt.cc) ◆ From: 139.223.28.55 --

※ 发信站: 批踢踢实业坊(ptt.cc) ◆ From: 139.223.28.55