國家地理資源共享:廉價煤炭的高昂代價

環境保護

導讀來源:華夏地理論壇志願翻譯小組譯者:vivimay轉載請注明譯者及出處煤炭是一種儲量充足但卻污染環境的資源,然而,這個能源飢餓中的世界能夠等到煤炭變潔淨的那一天嗎?撰文:Tim Appenzeller國家地理資深編輯供圖:Lester Lefkowitz,Corbis圖片炎熱八月的一天,印第安納州西南部的大型吉布森發電站正在飛速運轉著。它的五個180英尺高的鍋爐正以每分種25噸的速度吞食著煤炭, ...

來源:華夏地理論壇志願翻譯小組譯者:vivimay轉載請注明譯者及出處

煤炭是一種儲量充足但卻污染環境的資源,然而,這個能源飢餓中的世界能夠等到煤炭變潔淨的那一天嗎?撰文:Tim Appenzeller國家地理資深編輯供圖:Lester Lefkowitz,Corbis圖片炎熱八月的一天,印第安納州西南部的大型吉布森發電站正在飛速運轉著。它的五個180英尺高的鍋爐正以每分種25噸的速度吞食著煤炭,產生出一千度的蒸汽帶動渦輪轉動,輸出三百多萬千瓦的電力,其產量比胡佛水壩高出50%以上。電站的冷卻系統掙扎著追趕生產的步伐,控制室裡的警報因排汽溫度升高而鳴叫不停。中西部的空調不斷嗡嗡作響,電力需求接近歷史最高水平,並且這樣的日子是不會停止的。吉布森是國內規模最大的電廠之一,是這一區域內電力供應的中流砥柱,為輸電網絡內的三百萬人口提供足夠的電力資源。走出熱得令人窒息的發電廠,邁進有空調的辦公室,辛辛那提能源公司的Angeline Protogere充滿感激地說:“這就是我們發電的原因。”該公司享有吉布森電廠的所有權,是辛辛那提的公用事業機構。下次你使用交流電或者打開DVD聽音樂,想想像吉布森這樣的地方,它正在以每天三百車皮的速度吞咽那些髒兮兮的燃料。像這樣的燃煤發電站提供著全美一半的電力。同時它們排放出大量的有害物質,如二氧化硫——造成酸雨的主要原因——以及汞。他們還排放出相當於全美所有汽車、卡車、巴士、飛機排放量總合的溫室氣體——二氧化碳。到處都是小型的示範工程,工程師們正在研發新的技術,使煤能夠在沒有環境代價的前提下轉化為電力。但是除非公用事業機構開始建造這樣的發電廠,並且建造很多,否則未來還是會有更多像吉布森一樣的傳統電站。去年夏天的貪婪電力需求還只是個預演。據能源部稱,美國人對於大房子的鐘愛、西部的人口增長,以及東南部對空調的依賴,都將促使美國的電力需求在未來20年內增長超過三分之一。在發展中國家,特別是中國,電力需求將以更快的速度增長,因為工廠的快速崛起和千百萬人擁有了他們的第一台電冰箱和電視機。在過去的十五年中,美國電力系統需要提高電力供應,主要以建設燃燒天然氣的電廠為主。天然氣是一種相對潔淨的能源,但是近三倍的天然氣價格使得許多燃氣發電廠在過去七年內遭到閑置,新的電廠的建設也受到了抵制。無論是核能還是其它可替代能源,如風能和太陽能,都無法滿足龐大的電力需求。相比之下,超過2.5×1011噸的煤炭資源埋藏於地下,從阿巴拉契亞山穿過伊利諾伊州,直至洛磯山脈,以今天的消耗速度足以維持250年的使用。你會不斷地聽說:美國是煤炭資源中的沙特阿拉伯。約有40個燃煤發電廠正在設計和施工建設中。同樣煤炭資源豐富的中國,到2025年將建起數百個燃煤發電廠。開采煤炭滿足不斷增長的電力需求將給土地和社區帶來危害(更多報道見104頁)。在所有的化石燃料中,煤炭是單位能量下釋放二氧化碳最多的一種,所以燃煤會在將來給已經驚人變暖的全球氣候造成更大的威脅。在政府的敦促下,像吉布森這樣的燃煤電站已經通過配備大型洗滌設備和接觸反應單元,減少了二氧化硫和氮氧化物的排放。但是,導致全球氣候變暖的二氧化碳仍然不斷升高——美國的燃煤電廠每年排出近二十億噸的二氧化碳。在接下來的二十年裡,這個數字還有可能會增長三分之一。對於一個傳統的燃煤電站來說,收集所有的二氧化碳並不是一件簡單的事情。“目前,如果你有一家電廠,並給它安裝一個捕捉二氧化碳的裝置,你將會損失25%的能量”,Lawrence Livermore國家實驗室研究二氧化碳管理的Julio Friedmann說。但是一種新型的電站可以改變這種現狀。從吉布森電廠沿沃巴什河逆流而上100公裡處,有一個小型電站。它沒有巨大的鍋爐和蒸汽渦輪,看起來與吉布森毫不相同。它更像是一個煉油廠,到處是罐子和銀色的管道。與燃煤有所不同,沃巴什電廠運用化學方法將煤進行氣化。
沃巴什電廠將煤或焦炭(一種石油精煉產生的類似煤炭的殘余物質)與水和純氧混合,將它們泵入一個高罐中,在那裡經過劇烈的反應將混合物轉化為一種可燃氣體。其它的設備把硫和另外的污染物從煤氣中移除,正如所說的那樣,在它們進入氣體渦輪機燃燒發電之前除去有害物質。淨化未燃燒的煤氣比嘗試從電廠的廢氣中收集污染物(如吉布森的洗滌器)更為廉價且效果好, “這裡被譽為世界上最潔淨的燃煤發電廠”,沃巴什電廠的總經理Steven Vick說,“我們為這項榮譽感到無比自豪”。煤氣中的二氧化碳可以通過一定的步驟被完全驅趕出來。沃巴什電廠沒有這樣的工藝,但是未來的電廠可以做到。“煤的氣化”,Vick說,“是一種為完全去除二氧化碳而設計的技術”。二氧化碳可以被泵進地下深處已耗竭的油田和老煤礦的裂隙中,或者進入氣體充填的圍岩裡,完全被封存,與大氣隔絕。作為獎勵,從煤氣中除去二氧化碳可以得到純氫氣,它可以作為新一代無污染汽車的燃料,也可以用來發電。沃巴什電廠與佛羅裡達州坦帕市的一個類似的電廠都是由政府出資,於90年代中期建立或改造的,以顯示煤氣化是一種可行的電力來源。在北達科他州、加拿大、北海以及其它一些地區的工程,均已進行過了剩下的試驗:捕獲二氧化碳,並將其隔絕於地下。研究者們說,他們需要了解更多關於二氧化碳埋藏後的行為,以確保不會發生泄漏——這是對氣候和人類的一個潛在威脅。但是Friedmann說,“第一步是我們有足夠的信息,這並不是件傷腦筋的事情,我們知道如何去做。”但是這並不能保證公共發電機構會熱衷於煤氣化技術。“在印第安那和佛羅裡達被證實的事情並不意味著管理者們會為此押上十個億的賭注”,哈佛大學肯尼迪政府學院的William Rosenberg說。美國的兩個氣化發電廠只有多數商業電站規模的一半,而且事實證明它們並不像傳統電站那樣可靠。這項技術的花費要高出20%,更重要的是,沒有鼓勵措施使公司們願意為這項更清潔的技術承擔額外的風險和費用。就現在而言,美國的發電廠願意排放多少二氧化碳就可以排放多少二氧化碳。辛辛那提能源公司的首席執行官James Rogers,主管著吉布森和其它八個碳排放電廠。他說他期待情況會有所改變,“我堅信我們的國家會有碳排放的相關法規”。他希望自己的公司做好准備。“我們越快行動起來越好,我相信發展碳隔離的能力對我們來說非常重要。” Rogers還表示,他打算建立商業規模的煤氣化發電廠,能夠捕獲二氧化碳。其它幾家公司也公布了類似的計劃。美國國會去年七月通過的能源法案為煤氣化工程提供了貸款擔保和稅額減免。“這將助推該工程的起步和發展”,Rosenberg說。他曾向國會提議采取以上的這些措施。建立和運行最早一批電廠的經驗可以幫助降低成本,提高可靠性。Rogers說,遲早新的環境法規會為二氧化碳的排放確定價格,這將使清潔能源技術看起來更加有吸引力。“如果碳排放的價格是每噸30美元,未來這些技術的發展就會幫你生產更多的電力而排放更少的二氧化碳。”如果他是正確的,那麼可能終有一天,在整個星球上我們都可以享受到不用空調的涼爽住宅。


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