科学新观点:可再生能源并非取之不尽

2011-4-21 18:51 来源: 人民网
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  在科技日新月异的今天,人类已经不再惧怕狂风洋流,相反正努力去驾驭这些自然现象。然而,致力于自然能源开发的物理学家阿克瑟尔・克雷顿(Axel Kleidon)指出,像风力和潮汐等能源并非真正可再生。

  克雷顿来自德国马普学会生物地球化学研究所,他表示,人类对风能和潮汐能的大量开发,将显著减少由太阳所带来的可利用能源的比例,其结果可能是绿色能源将永久消失。克雷顿的理论基于热力学原理,即太阳的能量只有一小部分会到达地球,并产生可被人类利用的能源。

  当来自太阳的能量到达大气层,其中的一部分转化为风能和潮汐能,同时使地表水蒸发到空气中;剩余部分则以热量的形式消耗,人类无法利用。目前,人类只利用了到达地球的太阳能的万分之一。但克雷顿认为,这个数字不够确切,人类应当更加关注地球系统中可利用的能量以及人类活动对其产生的影响。

  克雷顿曾在英国皇家学会哲学会刊发表文章称,人类当前使用的能量为47万亿瓦,相当于地球系统产生的自由能的5%到10%,其中大部分来自于燃烧化石能源和收割庄稼。

  克雷顿说:“我们很难获得精确的数字,但可以肯定,人类利用的自由能比地球所有地质过程都要多。”换而言之,人类对地球能源平衡的影响超过了地震、火山爆发和板块运动的总和。

  在人类利用的47万亿瓦能量中,17万亿瓦来自燃烧化石能源。因此,为了代替化石能源,人类必须兴修大量的可持续能源设施来弥补这个缺口。然而,由于技术尚未成熟,风能和潮汐能发电的部分能量会被浪费,也就是说,在修建风能或潮汐能发电厂时,人们将一部分太阳可使用能源转化成了无用能。

  克雷顿说:“大规模风能开发将给大气层带来影响。我们使用了太多的自由能,且正在逐年增长,能源库中的能源将会枯竭。”通过全球循环模型,克雷顿发现人类可使用的风能正在减少,全世界理论上约有70万亿瓦能量可供使用,但使用这些能源可能会带来严重后果。

  虽然风力无处不在、永不停息,但从中转化巨大能量势必会改变降雨量、气流和达到地球的太阳射线,其变化幅度将和二氧化碳浓度翻倍给气候变化带来的效果一样。

  英国雷丁大学气象学家马尔滕・安博目(Maarten Ambaum)表示:“这是全新的观点。与地球系统产生的自由能相比,人类对能源的利用很多。如果我们不从自由能的角度考虑,可能会被人类的能源开发潜力所误导。”

  但这并不意味着可再生能源的发展遇到了瓶颈。事实上,光合作用在产生自由能的同时,不会产生无用的热量。增加地球的绿色植被覆盖意味着可以储存更多的自由能。太阳能板也可以增加自由能,虽然该技术有待进一步发展。

  在克雷顿看来,风能工程师所要面对的终极挑战是自然界到底可以产生多少可用能量,并非引擎效率的极限问题,而认为人类可以无限地从环境中制造可再生能源的想法,就好像生产“永动机”一样,只是个幻想而已。