绿色能源到底有多黑？

                               
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绿色能源，顾名思义应该就是生产和使用过程对于环境无害的能源了。人们常常将可再生能源与绿色能源等同，认为可再生能源的对环境是友好无害，但是最近一期的《新发现》杂志封面报道<绿色能源的黑色档案>做了关于绿色能源环境影响的报道，认为即使是普遍认为绿色环保的可再生能源，也有很多的社会环境影响，其中有的还很严重。真的是这样吗？
首先，就目前批评声浪最高的生物质能来说，问题主要是集中于美国的玉米乙醇。原料来自玉米的乙醇在生产过程中（化肥生产、耕作、后期加工）还是需要消耗大量的能源和水，其能源投入产出比例甚至超过1：1，也就是说生产一油箱的玉米乙醇，要消耗掉超过这些乙醇所能提供的能量（不同的衡量方法，结果也不同，但玉米乙醇生产的高耗能是公认的，延伸阅读生物燃料对比）。赔本买卖谁会做？可政府一补贴，有钱赚自然就有人做。那美国政府为什么不从“大局”出发呢？这就扯到政治上了，为了强化能源安全和自给，2007年12月布什签署通过了《能源独立与安全法》（Energy Independence and Security Act），规定政府鼓励燃料乙醇的生产，并为生产商提供税收和补贴。美国的农民可开了心，又有钱赚，又有爱国帽子戴，结果一窝蜂种大豆的都去种玉米了。这样将能源价格与农产品价格挂钩， 也就间接推动了食品被能源价格拽着上涨。

但是别忘了，燃料乙醇的生产大国巴西可是用的甘蔗来生产乙醇。这个过程的能源投入产出比要小的多，而且一年可以有好几茬。巴西的甘蔗乙醇也已经生产了20多年，对于当地的经济贡献不小。那它是否侵占了耕地呢？基本上没有，现在美国玉米乙醇的批评者们基本上还是把于巴西的甘蔗乙醇当作典范，可是也要注意到砍伐热带雨林种植甘蔗的潜在威胁。

还有一点，生物质能可不都是生物燃料，还有生物燃气。如使用秸杆制取甲烷和氢气的技术正在研究中，这项技术如果应用，农村当作废弃物焚烧的秸杆也就有了用武之地，由之造成的环境污染也要减轻很多了。

还有一种生物质能需要提及：泥炭。泥炭是一种在沼泽地中有机物沉积形成的一种类似土壤的可燃物质，可以看作是煤的前身。它的形成至少需要800-1000年，所以使用泥炭作为能源，也会造成大气中二氧化碳的增加，故此有的国家并不把它包含在可再生能源之中。

最后关于生物质能还有一点要说明，所谓的生物燃料其实人类一直在使用，农村烧的柴禾就是最原始的利用，但是我们现在讲的生物质能，是使用一些新的方法将其转换为人类需要的二次能源（如电力、燃料、热），同时也大幅度提高了能源利用的效率，也就是说生物质能一直就有，只是现在变得更“壮”更“绿”了。

接下来讲讲风能利用的环境影响。这方面的研究已经有很多了，主要的影响集中在噪音方面。通常风机的叶片在转动时会产生大约50分贝左右的周期性噪音（嗡-嗡声）。但是由于大部分风电场都是在远离居民区，环境较为恶劣的多风地带，而且现在改进的技术已经使风叶转动的噪音接近背景噪音，不仔细听也听不到，所以这一点已经基本不成问题了。另外关于风机对鸟类的影响、海上风机塔基对于鱼类影响的研究也都证明没有环境危害。再下来就是关于视觉影像了。说来有趣，很多人眼里看来优雅而风度翩翩的大风机在另外一些人眼里则是一种视觉污染，尤其是转动的叶片更是一种视觉扰动，这一点恐怕是风能利用中完美的缺憾吧。

那么生产这些风机是否会对环境造成影响呢？这主要是看使用的电能是否来自可再生能源以及生产风机的材料是否可回收再利用。制造风机的主要材料钢铁是可回收利用的，其他高分子材料部分也可以进入能源回收流程。伴随着可再生能源利用规模的扩大，对传统能源的依赖越来越小，制造风机过程中由使用传统能源而造成的环境影响如二氧化碳排放也会不断下降。

必须强调，风机的生产虽然会耗费能源和钢铁，但是相对于传统化石能源来说，风能的环境影响是非常之小的。生产同样能量的电力，风能，太阳能和传统能源对于水的需求见下图：

                               
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Paul Gipe's WIND ENERGYCOMES OF AGE, John Wiley & Sons, 1995

生产同样的电能，核电耗水是风电的560倍，煤炭电厂是风电的470倍。

既然风能这么优越，那么它是否已经到了工业化利用阶段呢？答案是肯定的。在风能利用领先的丹麦，全国大约20%的电力都来自于风能。全世界的风能利用目前正迎来一个高速增长期，而这个高潮将持续大约20年以上（延伸阅读2007世界风能发展总结）。目前所有的大型风机生产厂家都在想方设法的扩大产能，而风电场的建设方需要等待2年甚至更久才能够得到需要的风机。

在《新发现》的原文中有这么一句话“如果占地10公顷的核电站可生产150万千瓦的能量，那么能够生产同等能量的风力发电设备需占18700公顷！”。这是按目前主流的2MW陆上风机来测算，但是目前风电发展的趋势是大功率风机和海上风电。如果功率扩大到已经投产的5MW风机，那么土地的使用量就会缩减到原来的2/5。更重要的是，风电场大多数是建立在自然条件恶劣荒野之中，而未来的趋势也是要将风电场建在风力资源更丰富的海上，所以就更不会对工农业用地构成显著影响。另外，即使在适宜耕作的土地上建立的风电场，在完成建设之后，因为风机之间的空地还可以用于耕作，实际损失的农田面积要远远小于风电场占用的面积。有趣的是文中还有一句话印证了这一看法：“一幅幅通版照片让人忘情于风力发电机的靓丽身影、典雅的太阳能住宅和迷人的油菜田”，这不是在说“风电场里可耕田”吗？另外，为什么拿核电说事呢？是因为法国的杂志认为法国的核电很NB吗？可是别忘了核废料的处理是个不小的问题，而核裂变原料也是有限的。还有一点，不要忘了GOOGLE在投资高空风能开发呦（延伸阅读GOOGLE要玩爆可再生能源 ）。

                               
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风电场里可耕田--美国堪萨斯州Montezuma风电场

                               
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再说说太阳能。在可再生能源中，太阳能的潜力可以说是最为巨大的了。我们平时所讲的风能、水电、生物质能其实都是由太阳能转换而来。目前太阳能的直接集中发电主要是两种方式：太阳能光电和太阳能热电。前者是通过太阳能电池将来自太阳的光能直接转化为电能，后者的道理和普通的热电厂差不多，只是热量的来源由煤炭变成了汇聚之后的太阳能。这两种集中利用、大规模发电的模式都不适用于工农业用地而是在沙漠附近，原因很简单，一般适宜人类居住和农业生产的地带太阳辐射功率不够，另外成本也太高。目前主要的太阳能利用趋势也是在建筑上使用太阳能电池和太阳能热水器，因此大规模的太阳能电厂占地的担忧也是不现实的。

接下来就是水电了。大型水电对于环境的影响是很明显的，因此这一类的项目上马都很审慎，但是小水电对于环境的影响则很小，而对于农村等地理位置偏远地区的电气化则贡献良多。

说了这么多，最后归结到一点：绿色能源（可再生能源）即使不是想象中的那么冰清玉洁，也至少是出淤泥而不染。相对于传统的化石能源，绿色能源在减轻环境问题，减少二氧化碳排放方面的作用是无可替代的。而因为核聚变的遥遥无期，化石能源和核裂变产生的核能也正在被绿色能源所取代。

(潮汐能利用的环境影响和大水电类似，有专门的研究，这里略却。地热能的环境影响暂时略却。)

长知识