新能源開發的生態哲學思考

戴維瀟

[摘 要] 新能源的開發利用與環境資源保護之間存在相互依賴、彼此制約的復雜關系。伴隨著越來越嚴峻的能源短缺和環境問題，新能源的戰略地位越來越高，尤其是開發利用技術逐步成熟的太陽能、風能、核能、生物質能等新能源成為能源戰略開發利用的重點。本文首先從認識論和方法論出發，系統分析各種新能源開發利用的現狀。然后辯證地分析新能源開發利用過程中，仍存在的一些問題，提出我們應在保護資源環境的前提下高效、合理利用新能源，實現人與自然的和諧發展。

[關鍵詞] 新能源；開發；生態環境；哲學

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

[中圖分類號] F206 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2014）17- 0094- 03

人類發展與自然發展的關系問題是一個歷久常新的問題。自從有了人類以來，這個問題便成為人類長期思考并試圖解決的焦點問題之一。馬克思和恩格斯的基本觀點是：人要與自然和諧一致。馬克思指出：“人是直接的自然存在物。人作為自然的、肉體的、感性的、對象性的存在物，和動植物一樣，是受動的、受制約的和受限制的存在物。”[1]恩格斯在總結了人向自然界索取的教訓后精辟地指出：“我們不要過分陶醉于我們人類對自然界的勝利。對于每一次這樣的勝利，自然界都對我們進行報復?！盵2]人作為一種直接的自然存在物，就必須以自然界及其發展變化作為自身存在和發展的前提和基礎，遵循自然規律，受自然界及其發展規律的制約。如果人們不承認自己行動的目的必須服從于自然界，那么他在實際行動上就會加劇自然界和人類社會之間的矛盾，最終給人類自身的發展帶來嚴重后果。列寧在《哲學筆記》中曾經摘引黑格爾的這樣一段話：“人因自己的工具而具有支配外部自然界的力量，然而就自己的目的來說，他卻是服從于自然界的?！?[3]既然人類在發展過程中，要受自然界及其發展規律的制約，這就要求我們要認識自然、遵循并充分利用其發展規律，才能使自然更好地滿足人類生存和發展的需要。

隨著全球人口和經濟規模的不斷增長，自然資源枯竭、環境污染，到了刻不容緩需要治理的地步。尤其是能源與生態環境問題，隨著人口的增加和現代化與工業化進程的加快，世界各國對能源的需求還將越來越大，然而，煤炭、石油和天然氣等常規能源經過數百年的過度開采和巨大消耗，已經不可逆轉地走向枯竭，并且在開發利用過程中造成生態環境惡化問題日益嚴峻也引起國際社會的極大憂慮。尤其是溫室氣體排放導致全球變暖，最直接的結果是導致海平面上升、氣候發生變化；酸雨腐蝕建筑物，損壞農作物、森林植被，污染水源；臭氧層空洞形成使到達地球表面的紫外線增加，損害人的免疫系統等問題。

在目前能源和環境的巨大壓力下，世界各國加速開發利用新的更清潔、更環保、更經濟的新能源。新能源具有清潔、環保有利于生態循環等優點，是未來可持續發展的經濟和社會的能源基礎。目前，人們正在積極研究、開發推廣利用的主要有太陽能、風能、核能、生物質能、氫能、地熱能等。[4]大力發展新能源，改善能源結構，建立低碳發展模式，已是全社會的共識。

本文基于辯證唯物主義哲學觀，從認識論和方法論出發，深入認識新能源發展與生態環境保護的辯證關系。

1 關于新能源的認識

1.1 太陽能

太陽能作為一種潔凈能源，既是一次能源，又是可再生能源，有著礦物質能源不可比擬的優越性。就太陽能光熱利用技術而言，目前的熱點主要集中在太陽能光伏發電、太陽能熱發電和太陽能建筑一體化等方面。太陽能光伏發電是目前對太陽能光熱綜合利用的主要途徑，因具有無污染、使用壽命長、安全可靠、運行維護費用小、發電方式靈活等優點而被世界各國普遍認為是最有發展前景的可再生能源之一。

2005年世界太陽能產業銷售光伏電力1.7GW，接近于核能發電的兩倍。在2007年世界光伏設施能力達2 826MW。其中，德國占55%，日本占17%，歐盟其他國家占11%，美國占8%，中國僅占0.71%，可見太陽能光伏發電主要集中在歐洲和日本市場[5]。但中國光伏市場發展迅速，2002 年中國光伏發電新增裝機容量為15MWp，2010 年達到520MWp，年復合增長率為55.77%。根據歐洲光伏產業協會（EPIA）統計分析數據顯示，到2012年底，全球太陽能光伏發電容量累計已突破100GW大關，每年全世界的光伏發電裝置可以減少二氧化碳排放量達5 300萬噸。歐洲市場占主導地位，2012年，歐洲市場內前三大市場分別為德國（7.6GW）、意大利（3.3GW）和法國（1.2GW）。歐洲之外的前三大市場分別為中國（至少為3.5GW）、美國（3.2GW）和日本（2.5GW）。中國已成為世界第二大市場[6]。根據歐洲、日本等能源機構預測，2020年，太陽能光伏發電將占到全球發電量的1%；2040年將占到全球發電量的21%；2050年左右，太陽能將成為全球主力替代能源。

1.2 風能

風能是地球表面上的大氣受到太陽輻射而引起部分空氣的流動所產生的動能，是一種可再生能源。地球上的風能資源非常豐富，開發潛力巨大，全球已有100多個國家和地區在利用風能。目前利用的主要形式是風力發電和以風能為動力。風力發電具有風力發電場建造費用低、建設周期一般較短、發電運行簡單、無污染、運行維護費用小等優點，在全球可再生能源發電裝機容量中占有壓倒性優勢，在被利用的可再生能源中風能占了一半以上，今后可望成為歐洲、亞洲、北美的主要電力來源。隨著風力發電技術和裝備水平的快速發展，風力發電已成為目前技術最為成熟、最具商業化發展前景的新能源技術。

據世界風能協會（CWEC）的統計，2010年全世界風力發電裝機容量194.4GW（風車約17×104臺），比2009年的158.7GW增加了22.5%。自20世紀90年代以來，風力發電裝機容量呈指數級增長。目前世界電力約2%由風電供應，歐盟（EU）平均約5%由風電供應。全球風力發電開發狀況按地域劃分，歐洲、亞洲、北美共占世界的97.2%，分別為44.3%、30.2%和22.7%。與2009年比較，令人矚目的是亞洲大陸的開發進展。按國家劃分，風力發電裝機容量中國居第一位（42 287MW，占21.75%），其后是美國（40 180MW，占20.67%）、德國（27 214MW，占14.00%）、西班牙（20 676MW，占10.64%）、印度（13 065MW，占6.72%）等。目前，風電在很多國家的電力供應中占有很大比重，以2010年為例，風電對電力供應貢獻率最大的國家是丹麥，達19.3%，其次是西班牙16.4%、德國6%、美國2%。據CWEC和Greenpeace預測，今后20年風力發電將成為世界主力電源，2020年全球風力發電規模將達2 600萬億瓦時（TWh），占電力供應總量的12%，相當于減排15億噸二氧化碳；2030年裝機容量有可能達到23×108kW，可供應世界電力需求的22%。

由于陸地土地資源寶貴，并且通常風力資源地處偏僻地區，這使風電傳輸成本增高；海洋風能豐富且十分穩定，風速高且容易預測，發電量比陸地高出20% ～40%，這使海上風電將成為未來發展的重點。歐洲是世界海上風電發展的先驅和海上風電產業中心[7]，擁有先進的核心技術，海上風電建設正朝著大規模、深水化、離岸化方向發展。據統計，2010年歐盟新增海上風電裝機約90萬千瓦， 到2010年底，歐盟海上風電累計裝機容量已達到300萬千瓦。歐盟已制定了海上風電發展規劃，提出到2020年達到4 000萬千瓦、到2030年達到1.5億千瓦的發展目標。

目前，中國風力發電技術與國際水平還有一定差距，但自2000年以來我國風能發電發展迅速，風電裝備制造企業的技術創新能力也不斷增強，部分風電機制造企業進入全球前十強。2011年中國風電裝機容量新增18GW，占全球增量的44%。快速增長的結果使得中國以62GW的累計裝機容量蟬聯世界第一。按照我國“十二五”規劃目標，預計到2015年風電裝機容量將達到1×108kW，年發電量1 900×108kWh。雖然我國擁有豐富的海上風能資源，但海上風電產業的發展卻比較緩慢。從我國已建成風電場的分布情況看，約一半在沿海地區的陸上，2009年以前沒有一座風電場建設在海上。直到2010年我國海上風電產業才取得實質性進展，建成第一座海上風力發電場——上海東海大橋海上風電場。在中國 “十二五” 能源規劃和可再生能源規劃中，海上風電的發展目標是：2015年建成500萬千瓦，2015年后，我國海上風電進入規模化發展階段，到2020年建成海上風電3 000萬千瓦。

1.3 核能

核能俗稱原子能，是指原子核發生裂變或聚變時所放出的結合能，分成核裂變能和核聚變能兩類[8]。目前核能發電是指利用核反應堆中重核裂變所釋放出的熱能轉換成電能的生產活動。自1951年12月美國實驗增殖堆1號（EBR-1）首次利用核能發電，1954年6月前蘇聯第一座核電廠首次向電網送電，到現在已有60年的歷史。核能是一種清潔能源，與煤、石油等傳統能源相比，具有以下優點：能量密集，功率高；核能的儲量豐富，可保障長期利用；在能量儲存方面，核能比太陽能、風能等其他新能源容易儲存；核能相對來說比較清潔，環境污染??；核電成本比燃煤發電低等。2011年全球的核發電總量為2 518TWh，約占全球總發電量的13.5%。

2011年3月的日本福島核事故使全球核電的發展速度放慢，但并未逆轉核電的發展趨勢。根據世界核協會（WNA）網站提供的資料，2012年世界各國核電站總發電量為23 460億千瓦時，比2011年減少了7%；全球共有30個國家運行著433臺核電機組，總凈裝機容量為371.422GWe；13個國家正在建設63臺核電機組，總裝機容量為62.174GWe。根據全國民用核設施綜合安全檢查情況報告，截止到2012年，我國已擁有15臺在運核電機組，總裝機容量約為1 250萬千瓦；在建核電機組26臺，裝機容量約2 760萬千瓦。

1.4 生物質能

生物質能是一種儲存于生物質內的能源，是一種清潔、可持續發展且資源豐富的可再生能源。生物質能在使用過程中產生的CO2量與植物生長過程中吸收的CO2量相近，同時植物自身還起到保護和改善生態環境的重要作用[9]。全球植物因光合作用可固定的太陽能每年可達950億噸碳，相當于全球耗能的10多倍，而作為能源的利用量還不到總量的1%，開發潛力巨大[10]。另外，生物質能具有可存儲和運輸的優點；可轉換成固體、液體和氣體燃料，方便使用。目前世界各國開發利用生物質能的主要方式包括：①直接燃燒法，將生物質直接燃燒獲取熱量，但一般利用效率不高；②熱化學轉換法，獲得木炭、焦油和可燃氣體等品位高的能源產品，該方法又按其熱加工的方法不同，分為高溫干餾、熱解、生物質液化等；③生物化學轉換法，主要指生物質在微生物的發酵作用下，生成沼氣、酒精等能源產品；④利用生物化學轉換法和熱化學轉換法制備的能源產品發電或直接燃燒生物質發電。

生物質發電是利用生物質所具有的生物質能進行發電，是開發利用生物質能的一種主要形式。截至2011年底全國并網生物質發電裝機436.39萬千瓦，約占并網新能源發電裝機容量的8.46%；2011年全國并網生物質發電量191.21億千瓦時，約占并網新能源總發電量的20.48%。《可再生能源發展“十二五”規劃》明確了“十二五”生物質能源領域的發展目標及具體的產業發展布局。預計到2015年，生物質發電裝機將達1 300萬千瓦，到2020年將達3 000萬千瓦。

1.5 氫能

氫能是通過氫氣和氧氣反應所產生的能量。它是一種極為優越的新能源，其主要優點有：熱值高，約為汽油的3倍；燃燒的產物是水和少量氮的氫化物，是世界上最干凈的能源；資源豐富，氫氣可以由水制??；儲運方便，可以用氣態、液態或固態金屬氫化物形態加以運輸和儲存。氫能的利用面臨兩大難題：一是完善氫氣制備工藝、降低制備成本；二是解決氫氣的儲存問題。目前主要制氫工藝方法有：電解水制氫、甲烷催化熱分解制氫、太陽能光化學分解水制氫、微生物發酵制氫等。其中，電解水制氫是最傳統、最成熟的工藝，而最理想的工藝是太陽熱分解制氫。目前，主要儲氫方式是高壓氣態儲氫，另外也可采用低溫液態儲氫、金屬氫化物儲氫等方式，但這些方式儲氫成本較高，仍需進一步研發。隨著氫氣制備與安全儲運技術以及電能變換與控制技術的不斷發展和日趨成熟，氫能發電技術即將獲得廣泛應用。

氫能發電是通過燃料電池內部的電化學反應把氫氣所含的能量直接連續地轉換成電能，其顯著特點是清潔、高效。20世紀70年代以來，日美等國加緊研究各種燃料電池，現已進入商業性開發階段，日本已建立萬千瓦級燃料電池發電站，美國有30多家廠商在開發燃料電池。德、英、法、荷、丹、意、奧等國也有20多家公司投入了燃料電池的研究，這種新型的發電方式已引起世界的關注。燃料電池的簡單原理是將燃料的化學能直接轉換為電能，不需要進行燃燒，能源轉換效率可達60%～80%，而且污染少，噪聲小，裝置可大可小，非常靈活。最早，這種發電裝置很小，造價很高，主要用于宇航作電源?，F在已大幅度降價，逐步轉向地面應用。

2 新能源發展與環境保護的辯證思考

與常規能源相比，新能源是清潔能源或污染很小的能源，但從辯證的觀點看，仍存在一些問題，如果不能客觀認識并有效利用新能源，會嚴重影響到人類與自然環境的和諧發展。

首先，新能源亦是一種自然資源，其開發利用也受制于特定的環境和資源狀況，并不是所有的新能源都是取之不盡用之不竭的。資源短缺依然制約部分新能源和可再生能源的開發利用，這一點在生物質能的開發利用中表現得尤為突出。生物質能的開發利用必須消耗有限的生物質原料，從而不可避免地受到糧食問題、環境問題等多方面的制約。如燃料乙醇、沼氣、生物柴油等是生物質能開發利用的主要形式，但是作為生物質能原料的糧食、秸稈及生產這些原料的土地等資源依然短缺[11]。核能發電主要原料的鈾-235也存在資源短缺問題，2012年全球核電反應堆的鈾需求量約為7萬tU，需求量很大。據國際原子能機構（IAEA-NEA）估計全球常規鈾資源量1 620萬噸鈾，如按現在消費能力可供200多年。但截至2009年1月1日，世界已知常規鈾可靠資源回收成本≤130美元/千克鈾的可回收資源量約352.49萬噸。其中回收成本≤80美元/千克鈾資源量約251.61萬噸，回收成本≤40美元/千克鈾資源量約56.99萬噸[12]。由此可見，目前可開采利用的天然鈾資源并不樂觀。中國是鈾礦資源不甚豐富的一個國家，截至2012年底，我國鈾礦探明儲量為30.8萬噸，居世界第10位[13]。雖然如太陽能、風能、水能等被認為是取之不盡用之不竭的無限資源，但其能量轉化過程中依然依賴于土地、化工及各種材料，而這些資源是有限的、不可再生的。如風力發電會占用大量陸地土地資源，這迫使風力發電向海上發展，另外，海洋風能豐富且十分穩定，也有利于風力發電。

另外，新能源的最終產物是清潔的或污染小得多，但是，新能源開發利用過程中，也會排放大量的污染物，對生態環境構成威脅。如目前市場上太陽能電池板的主要原材料是單晶硅，四氯化硅是其制造中最大的副產物，是一種具有強腐蝕性的有毒有害物質，會對環境造成嚴重污染。又如生產生物質能的燃料乙醇不但要消耗大量的水資源，其生產過程還會產生大量廢氣、廢渣和廢液，如果直接排放，不僅會對環境造成極大的污染，同時也會造成資源上的極大浪費[14]。再比如核能發電所帶來的核廢料和核輻射問題，核廢料具有極強烈的放射性，而且其半衰期長達數千年、數萬年甚至幾十萬年。也就是說，在幾十萬年后，這些核廢料還能傷害人類和環境。所以如何安全、永久地處理核廢料是科學家們一個重大的課題。另外，雖然核能發電具有很高的安全性，但一旦發生核泄漏事故，危害是巨大的，如1979年美國三哩島核電站事故、1986年前蘇聯切爾諾貝利核電站事故和2011年日本福島核電站事故，都給人類和自然生態環境帶來巨大危害。

總之，在新能源開發利用過程中，應該用科學發展觀統籌能源戰略、合理布局、高效利用有限資源，不至于損害生態環境，有利于人與自然的和諧發展。

主要參考文獻

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[5]錢伯章.太陽能技術與應用[M].北京：科學出版社，2010.

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[12]2009年世界鈾資源、生產及供需現狀[EB/OL]. [2009-08-23]. http：//www.mlr.gov.cn/zljc/201008/t20100823_744184.htm.

[13]中國鈾儲量居全球第10位[EB/OL]. [2013-03-13].http：//roll.sohu.com/20130313/n368646244.shtml.

[14]王亞靜，徐曄，祁春節，等. 關于發展生物質產業的幾點思考[J].中國人口·資源與環境，2007（4）：125-127.