新能源開發(fā)的生態(tài)哲學(xué)思考

戴維瀟

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

[關(guān)鍵詞] 新能源；開發(fā)；生態(tài)環(huán)境；哲學(xué)

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

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

人類發(fā)展與自然發(fā)展的關(guān)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(jié)了人向自然界索取的教訓(xùn)后精辟地指出：“我們不要過分陶醉于我們?nèi)祟悓ψ匀唤绲膭倮τ诿恳淮芜@樣的勝利，自然界都對我們進行報復(fù)。”[2]人作為一種直接的自然存在物，就必須以自然界及其發(fā)展變化作為自身存在和發(fā)展的前提和基礎(chǔ)，遵循自然規(guī)律，受自然界及其發(fā)展規(guī)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(fā)展帶來嚴重后果。列寧在《哲學(xué)筆記》中曾經(jīng)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(fā)展過程中，要受自然界及其發(fā)展規(guī)律的制約，這就要求我們要認識自然、遵循并充分利用其發(fā)展規(guī)律，才能使自然更好地滿足人類生存和發(fā)展的需要。

隨著全球人口和經(jīng)濟規(guī)模的不斷增長，自然資源枯竭、環(huán)境污染，到了刻不容緩需要治理的地步。尤其是能源與生態(tài)環(huán)境問題，隨著人口的增加和現(xiàn)代化與工業(yè)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(guī)能源經(jīng)過數(shù)百年的過度開采和巨大消耗，已經(jīng)不可逆轉(zhuǎn)地走向枯竭，并且在開發(fā)利用過程中造成生態(tài)環(huán)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(dǎo)致全球變暖，最直接的結(jié)果是導(dǎo)致海平面上升、氣候發(fā)生變化；酸雨腐蝕建筑物，損壞農(nóng)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(tǒng)等問題。

在目前能源和環(huán)境的巨大壓力下，世界各國加速開發(fā)利用新的更清潔、更環(huán)保、更經(jīng)濟的新能源。新能源具有清潔、環(huán)保有利于生態(tài)循環(huán)等優(yōu)點，是未來可持續(xù)發(fā)展的經(jīng)濟和社會的能源基礎(chǔ)。目前，人們正在積極研究、開發(fā)推廣利用的主要有太陽能、風(fēng)能、核能、生物質(zhì)能、氫能、地?zé)崮艿取4]大力發(fā)展新能源，改善能源結(jié)構(gòu)，建立低碳發(fā)展模式，已是全社會的共識。

本文基于辯證唯物主義哲學(xué)觀，從認識論和方法論出發(fā)，深入認識新能源發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護的辯證關(guān)系。

1 關(guān)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(zhì)能源不可比擬的優(yōu)越性。就太陽能光熱利用技術(shù)而言，目前的熱點主要集中在太陽能光伏發(fā)電、太陽能熱發(fā)電和太陽能建筑一體化等方面。太陽能光伏發(fā)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(fā)電方式靈活等優(yōu)點而被世界各國普遍認為是最有發(fā)展前景的可再生能源之一。

2005年世界太陽能產(chǎn)業(yè)銷售光伏電力1.7GW，接近于核能發(fā)電的兩倍。在2007年世界光伏設(shè)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(fā)電主要集中在歐洲和日本市場[5]。但中國光伏市場發(fā)展迅速，2002 年中國光伏發(fā)電新增裝機容量為15MWp，2010 年達到520MWp，年復(fù)合增長率為55.77%。根據(jù)歐洲光伏產(chǎn)業(yè)協(xié)會（EPIA）統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)顯示，到2012年底，全球太陽能光伏發(fā)電容量累計已突破100GW大關(guān)，每年全世界的光伏發(fā)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(dǎo)地位，2012年，歐洲市場內(nèi)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(jù)歐洲、日本等能源機構(gòu)預(yù)測，2020年，太陽能光伏發(fā)電將占到全球發(fā)電量的1%；2040年將占到全球發(fā)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(fēng)能

風(fēng)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(chǎn)生的動能，是一種可再生能源。地球上的風(fēng)能資源非常豐富，開發(fā)潛力巨大，全球已有100多個國家和地區(qū)在利用風(fēng)能。目前利用的主要形式是風(fēng)力發(fā)電和以風(fēng)能為動力。風(fēng)力發(fā)電具有風(fēng)力發(fā)電場建造費用低、建設(shè)周期一般較短、發(fā)電運行簡單、無污染、運行維護費用小等優(yōu)點，在全球可再生能源發(fā)電裝機容量中占有壓倒性優(yōu)勢，在被利用的可再生能源中風(fēng)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(fēng)力發(fā)電技術(shù)和裝備水平的快速發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電已成為目前技術(shù)最為成熟、最具商業(yè)化發(fā)展前景的新能源技術(shù)。

據(jù)世界風(fēng)能協(xié)會（CWEC）的統(tǒng)計，2010年全世界風(fēng)力發(fā)電裝機容量194.4GW（風(fēng)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(fēng)力發(fā)電裝機容量呈指數(shù)級增長。目前世界電力約2%由風(fēng)電供應(yīng)，歐盟（EU）平均約5%由風(fēng)電供應(yīng)。全球風(fēng)力發(fā)電開發(fā)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(fā)進展。按國家劃分，風(fēng)力發(fā)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(fēng)電在很多國家的電力供應(yīng)中占有很大比重，以2010年為例，風(fēng)電對電力供應(yīng)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(jù)CWEC和Greenpeace預(yù)測，今后20年風(fēng)力發(fā)電將成為世界主力電源，2020年全球風(fēng)力發(fā)電規(guī)模將達2 600萬億瓦時（TWh），占電力供應(yīng)總量的12%，相當(dāng)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(yīng)世界電力需求的22%。

由于陸地土地資源寶貴，并且通常風(fēng)力資源地處偏僻地區(qū)，這使風(fēng)電傳輸成本增高；海洋風(fēng)能豐富且十分穩(wěn)定，風(fēng)速高且容易預(yù)測，發(fā)電量比陸地高出20% ～40%，這使海上風(fēng)電將成為未來發(fā)展的重點。歐洲是世界海上風(fēng)電發(fā)展的先驅(qū)和海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)中心[7]，擁有先進的核心技術(shù)，海上風(fēng)電建設(shè)正朝著大規(guī)模、深水化、離岸化方向發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計，2010年歐盟新增海上風(fēng)電裝機約90萬千瓦， 到2010年底，歐盟海上風(fēng)電累計裝機容量已達到300萬千瓦。歐盟已制定了海上風(fēng)電發(fā)展規(guī)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(fā)展目標(biāo)。

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

1.3 核能

核能俗稱原子能，是指原子核發(fā)生裂變或聚變時所放出的結(jié)合能，分成核裂變能和核聚變能兩類[8]。目前核能發(fā)電是指利用核反應(yīng)堆中重核裂變所釋放出的熱能轉(zhuǎn)換成電能的生產(chǎn)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(fā)電，1954年6月前蘇聯(lián)第一座核電廠首次向電網(wǎng)送電，到現(xiàn)在已有60年的歷史。核能是一種清潔能源，與煤、石油等傳統(tǒng)能源相比，具有以下優(yōu)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(fēng)能等其他新能源容易儲存；核能相對來說比較清潔，環(huán)境污染小；核電成本比燃煤發(fā)電低等。2011年全球的核發(fā)電總量為2 518TWh，約占全球總發(fā)電量的13.5%。

2011年3月的日本福島核事故使全球核電的發(fā)展速度放慢，但并未逆轉(zhuǎn)核電的發(fā)展趨勢。根據(jù)世界核協(xié)會（WNA）網(wǎng)站提供的資料，2012年世界各國核電站總發(fā)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(shè)63臺核電機組，總裝機容量為62.174GWe。根據(jù)全國民用核設(shè)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(zhì)能

生物質(zhì)能是一種儲存于生物質(zhì)內(nèi)的能源，是一種清潔、可持續(xù)發(fā)展且資源豐富的可再生能源。生物質(zhì)能在使用過程中產(chǎn)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(tài)環(huán)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(dāng)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(fā)潛力巨大[10]。另外，生物質(zhì)能具有可存儲和運輸?shù)膬?yōu)點；可轉(zhuǎn)換成固體、液體和氣體燃料，方便使用。目前世界各國開發(fā)利用生物質(zhì)能的主要方式包括：①直接燃燒法，將生物質(zhì)直接燃燒獲取熱量，但一般利用效率不高；②熱化學(xué)轉(zhuǎn)換法，獲得木炭、焦油和可燃氣體等品位高的能源產(chǎn)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(zhì)液化等；③生物化學(xué)轉(zhuǎn)換法，主要指生物質(zhì)在微生物的發(fā)酵作用下，生成沼氣、酒精等能源產(chǎn)品；④利用生物化學(xué)轉(zhuǎn)換法和熱化學(xué)轉(zhuǎn)換法制備的能源產(chǎn)品發(fā)電或直接燃燒生物質(zhì)發(fā)電。

生物質(zhì)發(fā)電是利用生物質(zhì)所具有的生物質(zhì)能進行發(fā)電，是開發(fā)利用生物質(zhì)能的一種主要形式。截至2011年底全國并網(wǎng)生物質(zhì)發(fā)電裝機436.39萬千瓦，約占并網(wǎng)新能源發(fā)電裝機容量的8.46%；2011年全國并網(wǎng)生物質(zhì)發(fā)電量191.21億千瓦時，約占并網(wǎng)新能源總發(fā)電量的20.48%。《可再生能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》明確了“十二五”生物質(zhì)能源領(lǐng)域的發(fā)展目標(biāo)及具體的產(chǎn)業(yè)發(fā)展布局。預(yù)計到2015年，生物質(zhì)發(fā)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(yīng)所產(chǎn)生的能量。它是一種極為優(yōu)越的新能源，其主要優(yōu)點有：熱值高，約為汽油的3倍；燃燒的產(chǎn)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，氫氣可以由水制取；儲運方便，可以用氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)金屬氫化物形態(tài)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(xué)分解水制氫、微生物發(fā)酵制氫等。其中，電解水制氫是最傳統(tǒng)、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(tài)儲氫，另外也可采用低溫液態(tài)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(fā)。隨著氫氣制備與安全儲運技術(shù)以及電能變換與控制技術(shù)的不斷發(fā)展和日趨成熟，氫能發(fā)電技術(shù)即將獲得廣泛應(yīng)用。

氫能發(fā)電是通過燃料電池內(nèi)部的電化學(xué)反應(yīng)把氫氣所含的能量直接連續(xù)地轉(zhuǎn)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(xiàn)已進入商業(yè)性開發(fā)階段，日本已建立萬千瓦級燃料電池發(fā)電站，美國有30多家廠商在開發(fā)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(fā)電方式已引起世界的關(guān)注。燃料電池的簡單原理是將燃料的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換為電能，不需要進行燃燒，能源轉(zhuǎn)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(fā)電裝置很小，造價很高，主要用于宇航作電源。現(xiàn)在已大幅度降價，逐步轉(zhuǎn)向地面應(yīng)用。

2 新能源發(fā)展與環(huán)境保護的辯證思考

與常規(guī)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(huán)境的和諧發(fā)展。

首先，新能源亦是一種自然資源，其開發(fā)利用也受制于特定的環(huán)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(fā)利用，這一點在生物質(zhì)能的開發(fā)利用中表現(xiàn)得尤為突出。生物質(zhì)能的開發(fā)利用必須消耗有限的生物質(zhì)原料，從而不可避免地受到糧食問題、環(huán)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(zhì)能開發(fā)利用的主要形式，但是作為生物質(zhì)能原料的糧食、秸稈及生產(chǎn)這些原料的土地等資源依然短缺[11]。核能發(fā)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(yīng)堆的鈾需求量約為7萬tU，需求量很大。據(jù)國際原子能機構(gòu)（IAEA-NEA）估計全球常規(guī)鈾資源量1 620萬噸鈾，如按現(xiàn)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(guī)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(fēng)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(zhuǎn)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(fēng)力發(fā)電會占用大量陸地土地資源，這迫使風(fēng)力發(fā)電向海上發(fā)展，另外，海洋風(fēng)能豐富且十分穩(wěn)定，也有利于風(fēng)力發(fā)電。

另外，新能源的最終產(chǎn)物是清潔的或污染小得多，但是，新能源開發(fā)利用過程中，也會排放大量的污染物，對生態(tài)環(huán)境構(gòu)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(chǎn)物，是一種具有強腐蝕性的有毒有害物質(zhì)，會對環(huán)境造成嚴重污染。又如生產(chǎn)生物質(zhì)能的燃料乙醇不但要消耗大量的水資源，其生產(chǎn)過程還會產(chǎn)生大量廢氣、廢渣和廢液，如果直接排放，不僅會對環(huán)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(fā)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(shù)千年、數(shù)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(huán)境。所以如何安全、永久地處理核廢料是科學(xué)家們一個重大的課題。另外，雖然核能發(fā)電具有很高的安全性，但一旦發(fā)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(lián)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(tài)環(huán)境帶來巨大危害。

總之，在新能源開發(fā)利用過程中，應(yīng)該用科學(xué)發(fā)展觀統(tǒng)籌能源戰(zhàn)略、合理布局、高效利用有限資源，不至于損害生態(tài)環(huán)境，有利于人與自然的和諧發(fā)展。

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