新能源开发的生态哲学思考

2014-04-29戴维潇

中国管理信息化 2014年17期

戴维潇

[摘要] 新能源的开发利用与环境资源保护之间存在相互依赖、彼此制约的复杂关系。伴随着越来越严峻的能源短缺和环境问题，新能源的战略地位越来越高，尤其是开发利用技术逐步成熟的太阳能、风能、核能、生物质能等新能源成为能源战略开发利用的重点。本文首先从认识论和方法论出发，系统分析各种新能源开发利用的现状。然后辩证地分析新能源开发利用过程中，仍存在的一些问题，提出我们应在保护资源环境的前提下高效、合理利用新能源，实现人与自然的和谐发展。

[关键词] 新能源；开发；生态环境；哲学

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2014 . 17. 058

[中图分类号] F206 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2014）17- 0094- 03

人类发展与自然发展的关系问题是一个历久常新的问题。自从有了人类以来，这个问题便成为人类长期思考并试图解决的焦点问题之一。马克思和恩格斯的基本观点是：人要与自然和谐一致。马克思指出：“人是直接的自然存在物。人作为自然的、肉体的、感性的、对象性的存在物，和动植物一样，是受动的、受制约的和受限制的存在物。”[1]恩格斯在总结了人向自然界索取的教训后精辟地指出：“我们不要过分陶醉于我们人类对自然界的胜利。对于每一次这样的胜利，自然界都对我们进行报复。”[2]人作为一种直接的自然存在物，就必须以自然界及其发展变化作为自身存在和发展的前提和基础，遵循自然规律，受自然界及其发展规律的制约。如果人们不承认自己行动的目的必须服从于自然界，那么他在实际行动上就会加剧自然界和人类社会之间的矛盾，最终给人类自身的发展带来严重后果。列宁在《哲学笔记》中曾经摘引黑格尔的这样一段话：“人因自己的工具而具有支配外部自然界的力量，然而就自己的目的来说，他却是服从于自然界的。” [3]既然人类在发展过程中，要受自然界及其发展规律的制约，这就要求我们要认识自然、遵循并充分利用其发展规律，才能使自然更好地满足人类生存和发展的需要。

随着全球人口和经济规模的不断增长，自然资源枯竭、环境污染，到了刻不容缓需要治理的地步。尤其是能源与生态环境问题，随着人口的增加和现代化与工业化进程的加快，世界各国对能源的需求还将越来越大，然而，煤炭、石油和天然气等常规能源经过数百年的过度开采和巨大消耗，已经不可逆转地走向枯竭，并且在开发利用过程中造成生态环境恶化问题日益严峻也引起国际社会的极大忧虑。尤其是温室气体排放导致全球变暖，最直接的结果是导致海平面上升、气候发生变化；酸雨腐蚀建筑物，损坏农作物、森林植被，污染水源；臭氧层空洞形成使到达地球表面的紫外线增加，损害人的免疫系统等问题。

在目前能源和环境的巨大压力下，世界各国加速开发利用新的更清洁、更环保、更经济的新能源。新能源具有清洁、环保有利于生态循环等优点，是未来可持续发展的经济和社会的能源基础。目前，人们正在积极研究、开发推广利用的主要有太阳能、风能、核能、生物质能、氢能、地热能等。[4]大力发展新能源，改善能源结构，建立低碳发展模式，已是全社会的共识。

本文基于辩证唯物主义哲学观，从认识论和方法论出发，深入认识新能源发展与生态环境保护的辩证关系。

1 关于新能源的认识

1.1 太阳能

太阳能作为一种洁净能源，既是一次能源，又是可再生能源，有着矿物质能源不可比拟的优越性。就太阳能光热利用技术而言，目前的热点主要集中在太阳能光伏发电、太阳能热发电和太阳能建筑一体化等方面。太阳能光伏发电是目前对太阳能光热综合利用的主要途径，因具有无污染、使用寿命长、安全可靠、运行维护费用小、发电方式灵活等优点而被世界各国普遍认为是最有发展前景的可再生能源之一。

2005年世界太阳能产业销售光伏电力1.7GW，接近于核能发电的两倍。在2007年世界光伏设施能力达2 826MW。其中，德国占55%，日本占17%，欧盟其他国家占11%，美国占8%，中国仅占0.71%，可见太阳能光伏发电主要集中在欧洲和日本市场[5]。但中国光伏市场发展迅速，2002 年中国光伏发电新增装机容量为15MWp，2010 年达到520MWp，年复合增长率为55.77%。根据欧洲光伏产业协会（EPIA）统计分析数据显示，到2012年底，全球太阳能光伏发电容量累计已突破100GW大关，每年全世界的光伏发电装置可以减少二氧化碳排放量达5 300万吨。欧洲市场占主导地位，2012年，欧洲市场内前三大市场分别为德国（7.6GW）、意大利（3.3GW）和法国（1.2GW）。欧洲之外的前三大市场分别为中国（至少为3.5GW）、美国（3.2GW）和日本（2.5GW）。中国已成为世界第二大市场[6]。根据欧洲、日本等能源机构预测，2020年，太阳能光伏发电将占到全球发电量的1%；2040年将占到全球发电量的21%；2050年左右，太阳能将成为全球主力替代能源。

1.2 风能

风能是地球表面上的大气受到太阳辐射而引起部分空气的流动所产生的动能，是一种可再生能源。地球上的风能资源非常丰富，开发潜力巨大，全球已有100多个国家和地区在利用风能。目前利用的主要形式是风力发电和以风能为动力。风力发电具有风力发电场建造费用低、建设周期一般较短、发电运行简单、无污染、运行维护费用小等优点，在全球可再生能源发电装机容量中占有压倒性优势，在被利用的可再生能源中风能占了一半以上，今后可望成为欧洲、亚洲、北美的主要电力来源。随着风力发电技术和装备水平的快速发展，风力发电已成为目前技术最为成熟、最具商业化发展前景的新能源技术。

据世界风能协会（CWEC）的统计，2010年全世界风力发电装机容量194.4GW（风车约17×104台），比2009年的158.7GW增加了22.5%。自20世纪90年代以来，风力发电装机容量呈指数级增长。目前世界电力约2%由风电供应，欧盟（EU）平均约5%由风电供应。全球风力发电开发状况按地域划分，欧洲、亚洲、北美共占世界的97.2%，分别为44.3%、30.2%和22.7%。与2009年比较，令人瞩目的是亚洲大陆的开发进展。按国家划分，风力发电装机容量中国居第一位（42 287MW，占21.75%），其后是美国（40 180MW，占20.67%）、德国（27 214MW，占14.00%）、西班牙（20 676MW，占10.64%）、印度（13 065MW，占6.72%）等。目前，风电在很多国家的电力供应中占有很大比重，以2010年为例，风电对电力供应贡献率最大的国家是丹麦，达19.3%，其次是西班牙16.4%、德国6%、美国2%。据CWEC和Greenpeace预测，今后20年风力发电将成为世界主力电源，2020年全球风力发电规模将达2 600万亿瓦时（TWh），占电力供应总量的12%，相当于减排15亿吨二氧化碳；2030年装机容量有可能达到23×108kW，可供应世界电力需求的22%。

由于陆地土地资源宝贵，并且通常风力资源地处偏僻地区，这使风电传输成本增高；海洋风能丰富且十分稳定，风速高且容易预测，发电量比陆地高出20% ～40%，这使海上风电将成为未来发展的重点。欧洲是世界海上风电发展的先驱和海上风电产业中心[7]，拥有先进的核心技术，海上风电建设正朝着大规模、深水化、离岸化方向发展。据统计，2010年欧盟新增海上风电装机约90万千瓦，到2010年底，欧盟海上风电累计装机容量已达到300万千瓦。欧盟已制定了海上风电发展规划，提出到2020年达到4 000万千瓦、到2030年达到1.5亿千瓦的发展目标。

目前，中国风力发电技术与国际水平还有一定差距，但自2000年以来我国风能发电发展迅速，风电装备制造企业的技术创新能力也不断增强，部分风电机制造企业进入全球前十强。2011年中国风电装机容量新增18GW，占全球增量的44%。快速增长的结果使得中国以62GW的累计装机容量蝉联世界第一。按照我国“十二五”规划目标，预计到2015年风电装机容量将达到1×108kW，年发电量1 900×108kWh。虽然我国拥有丰富的海上风能资源，但海上风电产业的发展却比较缓慢。从我国已建成风电场的分布情况看，约一半在沿海地区的陆上，2009年以前没有一座风电场建设在海上。直到2010年我国海上风电产业才取得实质性进展，建成第一座海上风力发电场——上海东海大桥海上风电场。在中国 “十二五” 能源规划和可再生能源规划中，海上风电的发展目标是：2015年建成500万千瓦，2015年后，我国海上风电进入规模化发展阶段，到2020年建成海上风电3 000万千瓦。

1.3 核能

核能俗称原子能，是指原子核发生裂变或聚变时所放出的结合能，分成核裂变能和核聚变能两类[8]。目前核能发电是指利用核反应堆中重核裂变所释放出的热能转换成电能的生产活动。自1951年12月美国实验增殖堆1号（EBR-1）首次利用核能发电，1954年6月前苏联第一座核电厂首次向电网送电，到现在已有60年的历史。核能是一种清洁能源，与煤、石油等传统能源相比，具有以下优点：能量密集，功率高；核能的储量丰富，可保障长期利用；在能量储存方面，核能比太阳能、风能等其他新能源容易储存；核能相对来说比较清洁，环境污染小；核电成本比燃煤发电低等。2011年全球的核发电总量为2 518TWh，约占全球总发电量的13.5%。

2011年3月的日本福岛核事故使全球核电的发展速度放慢，但并未逆转核电的发展趋势。根据世界核协会（WNA）网站提供的资料，2012年世界各国核电站总发电量为23 460亿千瓦时，比2011年减少了7%；全球共有30个国家运行着433台核电机组，总净装机容量为371.422GWe；13个国家正在建设63台核电机组，总装机容量为62.174GWe。根据全国民用核设施综合安全检查情况报告，截止到2012年，我国已拥有15台在运核电机组，总装机容量约为1 250万千瓦；在建核电机组26台，装机容量约2 760万千瓦。

1.4 生物质能

生物质能是一种储存于生物质内的能源，是一种清洁、可持续发展且资源丰富的可再生能源。生物质能在使用过程中产生的CO2量与植物生长过程中吸收的CO2量相近，同时植物自身还起到保护和改善生态环境的重要作用[9]。全球植物因光合作用可固定的太阳能每年可达950亿吨碳，相当于全球耗能的10多倍，而作为能源的利用量还不到总量的1%，开发潜力巨大[10]。另外，生物质能具有可存储和运输的优点；可转换成固体、液体和气体燃料，方便使用。目前世界各国开发利用生物质能的主要方式包括：①直接燃烧法，将生物质直接燃烧获取热量，但一般利用效率不高；②热化学转换法，获得木炭、焦油和可燃气体等品位高的能源产品，该方法又按其热加工的方法不同，分为高温干馏、热解、生物质液化等；③生物化学转换法，主要指生物质在微生物的发酵作用下，生成沼气、酒精等能源产品；④利用生物化学转换法和热化学转换法制备的能源产品发电或直接燃烧生物质发电。

生物质发电是利用生物质所具有的生物质能进行发电，是开发利用生物质能的一种主要形式。截至2011年底全国并网生物质发电装机436.39万千瓦，约占并网新能源发电装机容量的8.46%；2011年全国并网生物质发电量191.21亿千瓦时，约占并网新能源总发电量的20.48%。《可再生能源发展“十二五”规划》明确了“十二五”生物质能源领域的发展目标及具体的产业发展布局。预计到2015年，生物质发电装机将达1 300万千瓦，到2020年将达3 000万千瓦。

1.5 氢能

氢能是通过氢气和氧气反应所产生的能量。它是一种极为优越的新能源，其主要优点有：热值高，约为汽油的3倍；燃烧的产物是水和少量氮的氢化物，是世界上最干净的能源；资源丰富，氢气可以由水制取；储运方便，可以用气态、液态或固态金属氢化物形态加以运输和储存。氢能的利用面临两大难题：一是完善氢气制备工艺、降低制备成本；二是解决氢气的储存问题。目前主要制氢工艺方法有：电解水制氢、甲烷催化热分解制氢、太阳能光化学分解水制氢、微生物发酵制氢等。其中，电解水制氢是最传统、最成熟的工艺，而最理想的工艺是太阳热分解制氢。目前，主要储氢方式是高压气态储氢，另外也可采用低温液态储氢、金属氢化物储氢等方式，但这些方式储氢成本较高，仍需进一步研发。随着氢气制备与安全储运技术以及电能变换与控制技术的不断发展和日趋成熟，氢能发电技术即将获得广泛应用。

氢能发电是通过燃料电池内部的电化学反应把氢气所含的能量直接连续地转换成电能，其显著特点是清洁、高效。20世纪70年代以来，日美等国加紧研究各种燃料电池，现已进入商业性开发阶段，日本已建立万千瓦级燃料电池发电站，美国有30多家厂商在开发燃料电池。德、英、法、荷、丹、意、奥等国也有20多家公司投入了燃料电池的研究，这种新型的发电方式已引起世界的关注。燃料电池的简单原理是将燃料的化学能直接转换为电能，不需要进行燃烧，能源转换效率可达60%～80%，而且污染少，噪声小，装置可大可小，非常灵活。最早，这种发电装置很小，造价很高，主要用于宇航作电源。现在已大幅度降价，逐步转向地面应用。

2 新能源发展与环境保护的辩证思考

与常规能源相比，新能源是清洁能源或污染很小的能源，但从辩证的观点看，仍存在一些问题，如果不能客观认识并有效利用新能源，会严重影响到人类与自然环境的和谐发展。

首先，新能源亦是一种自然资源，其开发利用也受制于特定的环境和资源状况，并不是所有的新能源都是取之不尽用之不竭的。资源短缺依然制约部分新能源和可再生能源的开发利用，这一点在生物质能的开发利用中表现得尤为突出。生物质能的开发利用必须消耗有限的生物质原料，从而不可避免地受到粮食问题、环境问题等多方面的制约。如燃料乙醇、沼气、生物柴油等是生物质能开发利用的主要形式，但是作为生物质能原料的粮食、秸秆及生产这些原料的土地等资源依然短缺[11]。核能发电主要原料的铀-235也存在资源短缺问题，2012年全球核电反应堆的铀需求量约为7万tU，需求量很大。据国际原子能机构（IAEA-NEA）估计全球常规铀资源量1 620万吨铀，如按现在消费能力可供200多年。但截至2009年1月1日，世界已知常规铀可靠资源回收成本≤130美元/千克铀的可回收资源量约352.49万吨。其中回收成本≤80美元/千克铀资源量约251.61万吨，回收成本≤40美元/千克铀资源量约56.99万吨[12]。由此可见，目前可开采利用的天然铀资源并不乐观。中国是铀矿资源不甚丰富的一个国家，截至2012年底，我国铀矿探明储量为30.8万吨，居世界第10位[13]。虽然如太阳能、风能、水能等被认为是取之不尽用之不竭的无限资源，但其能量转化过程中依然依赖于土地、化工及各种材料，而这些资源是有限的、不可再生的。如风力发电会占用大量陆地土地资源，这迫使风力发电向海上发展，另外，海洋风能丰富且十分稳定，也有利于风力发电。

另外，新能源的最终产物是清洁的或污染小得多，但是，新能源开发利用过程中，也会排放大量的污染物，对生态环境构成威胁。如目前市场上太阳能电池板的主要原材料是单晶硅，四氯化硅是其制造中最大的副产物，是一种具有强腐蚀性的有毒有害物质，会对环境造成严重污染。又如生产生物质能的燃料乙醇不但要消耗大量的水资源，其生产过程还会产生大量废气、废渣和废液，如果直接排放，不仅会对环境造成极大的污染，同时也会造成资源上的极大浪费[14]。再比如核能发电所带来的核废料和核辐射问题，核废料具有极强烈的放射性，而且其半衰期长达数千年、数万年甚至几十万年。也就是说，在几十万年后，这些核废料还能伤害人类和环境。所以如何安全、永久地处理核废料是科学家们一个重大的课题。另外，虽然核能发电具有很高的安全性，但一旦发生核泄漏事故，危害是巨大的，如1979年美国三哩岛核电站事故、1986年前苏联切尔诺贝利核电站事故和2011年日本福岛核电站事故，都给人类和自然生态环境带来巨大危害。

总之，在新能源开发利用过程中，应该用科学发展观统筹能源战略、合理布局、高效利用有限资源，不至于损害生态环境，有利于人与自然的和谐发展。

主要参考文献

[1]马克思.1844年经济学哲学手稿[M].北京：人民出版社，2000.

[2]中共中央马克思恩格斯列宁斯大林著作编译局.马克思恩格斯选集（第4卷）[M].北京：人民出版社，1995.

[3]列宁.哲学笔记[M].北京：中共中央党校出版社，1990.

[4]宗占国.现代科学技术导论[M].北京：高等教育出版社，2008.

[5]钱伯章.太阳能技术与应用[M].北京：科学出版社，2010.

[6]全球光伏突破100GW大关中国成第二大市场[EB/OL].[2012-02-17]. http：//www.instrument.com.cn/news/20130217/091852.shtml.

[7]罗承先. 世界风力发电现状与前景预测[J]. 中外能源，2012，17（3）：24.

[8]宗占国. 现代科学技术导论[M].北京：高等教育出版社，2008.

[9]刘爱兵，刘星剑. 生物质能的利用现况及展望[J]. 江西林业科技，2006（4）：37-40.

[10]孙振钧.中国生物质产业及发展取向[J].农业工程学报，2004，20（5）：1-5.