地球上有哪些能源 写生么能源就可以了
地球上的各类能源
有用的能必须是可控的,招之即来,挥之即去,令行禁止.能源指能提供这种可控能量的各种资源.各种不同形式能量间可以转变.人类活动所“消耗”的机械能大部分是转变成了热能(物体分子无规则运动的动能).例如磨擦生热.而热能只能有一部分转变为机械(或电)能,余下的热能要传给温度低于热源的物体.温度差异大热机的的效率高,一般约为60-25%.转变中能量的总量是不变的.因而不同能源可以相加,总量结算中对一次能源电力有时是按所节省下的煤计算的.
这里先考察一下全球各种主要能源及其份额.
地球上的能量绝大部分来自太阳的光辐射,而太阳的能量则来自聚变核能,约为四亿亿亿千瓦3.8×1024kW.地球处的日照功率为1.35KW/m2.地球影子面积为球面面积的1/4,合1.27×1014m2.射到大气层表面的功率为1.72×1014kW.其中大气(如云)反射掉27%,大气吸收18%(包括有害的短波长紫外线),散射离开地球的占7%,直接射到地面的41%,散射到地面的7%,合计48%.功率为8.25×1013kW,(也有部分要反射出去).沿选定的纬度由球心画到虚线的连线的长充正比于功率.由于地轴倾斜所以两极平均功率也相当可观.整个地球地面平均每平方米地面为162W.
生物圈能量
植物叶子中有叶绿素,它可以用日光的能量把空气中的二氧化碳和根部输来的水分及少量其它养分合成碳水化合物或其它形式的生物质并放出氧气,这叫光合作用.在没有日光时,植物也有少量呼吸,呼二氧化碳吸氧.光合作用的效率并不高,如果日光被百分之百地利用,那叶子就看不见了.生物质产量的多少取决于阳光,温度,水,土壤的性质、所含养分及与其他生物间的生态关系.哪一项的欠缺都能成为限制产量的瓶颈.草食动物吃植物,肉食动物吃草食动物,一层吃一层形成复杂的食物链.动物消化食物吸氧呼出二氧化碳以得到生长及活动所需的物质与能量.还出现了寄生生物自己无叶绿素依靠土壤中已有生物质生长的植物.死亡的生物,植物落叶,动物的粪便等又可通过细菌分解成为二氧化碳或甲烷.
古代死去的生物,间或也有被埋在地下,经数亿年的生物与物质作用而成煤,成油,成天然气.当然,这样储存的能量只占当时到达地面的太阳能的很少的一部分.这些生物活动总体上长期地维持了生物圈中氧碳氮等元素的循环与平衡.人类从生物圈中取得食物、衣服、木材、纸张和燃料.这主要通过种植.农业发展在于因地制宜,选用合适的作物与品种,科学地打破瓶颈限制.如只管增加水源而不能灌排配套,不善合理用水,反可能导致土壤盐碱化.按理说生物质增产尚有潜力,也非增不可.但要花大气力,下较大本钱,要善用科学.此外也要注意不要在一个行政区中只推行一个品种,这种把鸡蛋都放在一个篮子中的办法,万一遇到不利的自然条件或某种病虫害就会全军覆没.
还有多少老本可吃?
当前主要是用矿物燃料,特别是化石燃料.把大量宝贵的化工原料烧掉是可惜的,也是难以持久的.按当前消耗量,除煤可维持二三百年外,其余,包括核能的铀,也都只剩下五六十年的用量.这就迫使人们不得不开发新的能源与提高利用效率.例如快中子增殖堆学可以利用铀-238,可望使每吨天然铀释出的能量增大六七十倍.用现有储量产生现用全部电能也可达千年.其实天然铀到处都有,就是富矿有限.如其使用价值剧增,可采储量也将剧增.如受控核聚变发电成功,则燃料也不成问题.
随勘探技术的进步探明储量还会增加,而开采技术的进步与经济上的变化也会增加可采储量.但需求增加更快!现在化石能源与低效核能,只给人类提供一个开发更丰富高效的能源和多种再生能源的喘息时间!
我们讲喘息时间,是因为在此后能源格局势必面临较大的变化.而可以大量推广的技术只能是由经受了考验的技术构成的.一种新能源方案,可能原理上是无懈可击的,试运行也很成功,总还要(至少部分技术环节还要)接受实际运行考验,并要反馈运行经验去改进技术.按这个时间标尺,余下的时间就很短了.所幸有些工作已经开始,但还须加强加速.
再生能源简述
可再生能源中,水力用得最多.过去水力用于提水、碾米、磨面,今用于发电.世界装机容量654GW(1992年).我国小水电4.8GW,水电站45GW.我国可开发水力资源为379GW.
风力可用于帆船,排灌,磨坊等.世界风力发电总容量5GW.我国风力提水灌地13km2.牧区微型风力发电机共17.3MW,并网风机14.6MW.据估计我国风力资源253GW.
地热:温泉早已利用,我国也有用于种植与养殖者.低温利用约9PJ/年.地热电站容量28.6MW.世界地热利用为1×1017J/年,地热电站容量4.5GW.
太阳能低温利用如温室大棚和太阳能热水器.太阳灶可用作辅助炊事能源,天好就用,以节省薪柴.太阳能发电可用聚光热机再用机械能发电或用太阳能电池.已知世界发电容量大于254MW.
潮汐发电利用潮水涨落,世界已有电站容量16GW.
农民生活燃料中一部分为生物质燃料,此种燃料原为可再生能源,如能产出与消耗平衡则不会增加二氧化碳.但如消耗过量而毁林与耗竭可返还土壤的有机物,就会破坏产耗平衡.用生物质在沼气池中产生沼气供炊事照明用,残渣还是良好的有机肥.我国小型沼气池共约供气3.8×106m3.用生物质制造乙醇甲醇可用作汽车燃料,巴西1998年已达1.6×1010升/年.
能源与环境
能源的全球效应:气候与臭氧层
射向地球的太阳功率(除动用了一些过去的储存与暂存了一些外),大部还是最终转化为热能,以热辐射的形式散发到宇宙空间.热体辐射功率正比于绝对温度的4次方,而且发出辐射的能力与吸收辐射的能力也成正比.如果两者相等,因球面表面积是阴影面积的4倍,地表散发的功率平均为1350/4=337.5W/M2.相应的平均地面温度为278K合5摄氏度,这只是约值,因各地反射能力的差别与大气层的复杂影响尚未仔细分析.太阳光主要是波长在0.5m M附近的可见光,而278K热体主要发射的是10.4mM附近的红外线.吸收与发射能力未必相同.特别是当大气层中含有容易吸收红外线的气体时,地面辐射会部分被大气吸收又部分辐射回来,即使返回的热功率只占1%,也可使地面平均温度上升0.07K.这很像玻璃温室,可见光容易进来而红外线却不易透出玻璃,成为温室增温的一个原因(农业气象学家认为温室还有挡风与减少气流散热的作用),故称为温室效应.而增加这种效应的气体如CO2、CH4及氟烃化合物等则称为温室气体.工业革命以来人们把数亿年前积存的煤与油大量烧掉,加之毁林与沙漠化减少了光合作用,增加了大气中的CO2、CH3与NOX.如不加控制地增长就会使地球变暖,其影响不容忽视.单以两极冰帽而论,如果融化1.2%即可使海平面上升1M.几种能源使用后释放的二氧化碳量,化石燃料远高于其它能源是显而易见的,核能则是最低的.宇宙射线和太阳发出的带电粒子在大气高空产生臭氧,形成一个臭氧层,它是能吸收易于引起皮肤癌的短波紫外线的保护人类的功臣.温室气体如升到高空,就能破坏臭氧层,其中氟烃化合物(用于电冰箱,塑料发泡,电子器件清洗,有的用于灭火等)破坏能力最大.别的温室气体也很讨厌.当前地球升温与臭氧层保护已成为国际首脑的重要话题.
各种能源的其它环境影响
就以燃煤而论,开采时要控出相当多的废碎石,还有矸石,我国约占采煤量的10%,已占地1300平方公里.矸石中的硫化物缓慢氧化发热,如散热不良或未隔绝空气就会自然,目前有9%的矸石堆正在自然,释出二氧化碳、二氧化硫及其它有害物质.为防止矿井中“瓦斯”积累爆炸,就要排风,排出大量甲烷(瓦斯)及氡.近代已有先从煤层中抽出甲烷加以利用的技术,我国的利用率约7%,现在排瓦斯4M3每吨煤(总量占天然气产量的1/3).抗采多须抽水,约1.5吨水每吨煤.矿井水多受到矸石煤及其中杂质的污染.控出的煤与石也能污染地面水.此外采空区还会塌陷(平面区为2M2每吨煤).我国约人均(直接间接)年耗煤1吨,所以五口之家所需煤如采自平原就每年塌陷1平方米.至今在产煤区土建施工时还会遇到不知何朝代挖开的小坑道,需要填埋补救.
以上除甲烷与自燃外,其它采掘业也有类似问题,但为产生同等的能量铀的采掘量就小得多,不过其尾矿释氡需作专门处理.
煤矿可能伴生硫、砷、铬、镉、铅、汞、磷、氟、氯、硒、铍、锰、镍及镭、铀、钍等元素与苯并芘之类的有机物.燃烧中进入气灰或渣,有的部分分解.排气中主要是二氧化碳也有些一氧化碳,燃料中的硫大部分化作二氧化硫,对酸雨作出贡献.还有氮、氧化物、除氧化了燃料中氮化物外还氧化了空气中的氮,炉温愈高,氮氧化物愈多.每吨煤13KG的烟尘,还有氡也随气体排出.有些场合如炼焦还会排出苯并芘.由于烧去了碳,灰渣中杂质的浓度将增高很多倍,经过煅烧与粉碎,有害物质可能变为更容易进入水或空气的形态.按“老规矩”任意堆放或弃入水体,也增加了环境的负担,以至火电站释出的放射性物质都比核电站多.
缓解的办法,二氧化碳只能靠提高利用效率与节能;其它有害物质在燃烧前可采用洁净煤技术,先去掉无用有害杂质杂物,不把它们输来运去又烧又炼.燃烧中例如用沸腾床加石灰以固定硫,选用适当炉温以减少氮氧化物.家用亦以型煤为宜,燃烧后应设高效气体净化系统并精心保持其效能.我国电站过去气体净化能力较差.灰渣应予合理利用或处置,关键在于按成份与含量区分对待,有的可用作民用建材,有的只限用于特定场合,有的必须专门处置.
采油,尤期是注水采油,也会影响地面升降.所注水可能在地下受到污染,有时甚至有少量放射性物质聚集在采油管道的某些部位.采炼中为了安全,“放天灯”烧掉废气,有的还有浓烟,有一定环境影响.储运中的燃爆与泄漏可引起严重环境污染,几次海上漏油事故不仅污染海滩还危及海洋生物.油罐车损坏,油流入下水道引起多处火警的事也发生过.燃烧中产生的二氧化大比煤略少,氮氧化物与煤相似.二氧化硫为主要排放物,特别是高硫油.
我国车用油中石油的一半多(世界为40%),汽油约四分之一.在内燃机中,压缩汽油空气混合气阶段果气体提前燃爆,就将妨碍飞轮顺转,引起震爆(噎),通常在油中搀入少量剧毒的乙基铅来提高抗噎性能,称为加铅汽油.汽车排气除前述燃气产物外还有铅污染.近代炼油技术已能产出足够的无铅汽油.同时还要要严格限制排气中的有害气体.
天然气除燃烧产物外,还有使用与传输中甲烷的损失与泄漏.其中还有一些氡随之进入室内.
生物质燃料原属再生能源,金属元素很少,但在较差的炉灶中燃烧,易生一氧化碳、烟及有机化合物.如果烟囱排烟能力差或处于严寒地带室内换气不良,室内有害物质可达很高浓度,从图7可见,发展中国家农舍中远高于世界卫生组织导规,而发达国家居室中浓度就低得多.使用沼气不仅方便,而且可制造农家肥,比较有利.
各种能源中电力是控制方便易于传输的.用燃料或核能经热机发电,热效率是有限的,总有相当发电量的一倍到两倍多的热能要就地耗散,可用冷却塔或传给水体.冬季可能利用余热,夏季就会成为热污染.水体的温升应严格限制以防发生有害生态影响.输电效率高,但也要防止使人受到过强的电磁场,电晕放电产生离子也会有不良效应.配送电用的电力电容器含多氯联苯,包裹蒸汽管道用的石棉,退役不用时如不妥善处置也会造成严重污染.
让水力能源白白流失是很可惜的,水力发电效率高,产生的少量热能影响很少.但为较充分的利用发电容量,就得建水库,就得考查期寿命与安全.尽管筑坝应该是成熟的技术,但也发生过若干次惨重的溃坝或溢水事故.如果上游水土保持不佳,水库被淤积,不能发挥应有效益的亏我们也吃过.我们受过盲目围湖造田带来的生态灾害,而改林地耕地草地为湖,也须认真分析其生态后果,尽管淡水中可达相当高的初级生物生产力,但水力水库恐难于达到,养鱼也需投饲.如果生产力低于原有陆地,则相当于排放二氧化碳.经济得失也要算帐,是否影响鱼类洄游繁殖,对某些寄生虫疫区增减,对航运的影响,均有待分析.回答这些问题恐比计算发出的电量要难得多.
太阳能热水器、太阳灶等低级利用,作为节约生活燃料的辅助手段,是很有效的.集热热机发电,主要技术是成熟的,除需排出余热与占地面积较大外,未见重要环境问题.太阳能电池,制造中会有一些有害物质,使用时似无特殊困难.在人造地球卫星上业已成功使用.在地面上主要是造价与寿命的问题. 目前初级生物生产力只占到达地面太阳能的千分之一.高级农业林业仅达全年日照的百分之一上下.哪怕太阳能发电的效率仅百分之几,也将比燃烧生物质(或用乙醇)再发电效率高出10倍,沙漠荒滩野岛均要利用,应予重视,加速开发.
帆船早已利用了风力.在风力条件好的地区风力提水,也是节省燃料的补充能源.风力发电也很有前途.联入供电网或配以储能装置可降低风力不稳的影响.此类设备应有小风能发电,大风吹不坏的自控能力.
地热利用中,温泉水中会溶有石中的有害物质,特别是高温温泉流出后,随温度与成分的变化,可能集聚在水流或系统的某些部位.氡是其中一项,有的温泉浴室确实氡浓度偏高.地热发电目前效率不高,而且特殊地点才适用,它也会带出地下有害物质,如循环注水当可缓减此弊.
其它可再生能源,尚在开发中,有的已知环境影响不大,有的因地而异,有的尚待研究,兹不例举.
关于废物
人类的活动,对环境的影响,很多来自废物.物本来是用之为宝弃之可以成害的.人们对待有害物质,为了控制与管理,对环境介质如空气、水、土壤中的有害物质的浓度多规定了管理限值.因为天然的绝对纯的介质也是罕见的.有些微量元素是生物所必需的,但多了还是有害的.在浓度限值下应不引起对人的急性损伤,有害的远后效也应轻微(证明绝对无害的是很费力的)到人们不足介意.有时就只能分出优中劣等几个浓度水平.传统的办法一是消毒解毒,用化学变化(包括燃烧)把有毒物质分解为确实无害的物质,焚烧某些塑料还会产生有毒气体.灭菌是对细菌的无害化手段.二是排入环境介质指望有害物质在环境条件下“自净”.有些物质确实能无害分解,而KKT、塑料就不易分解而成害.另一招是用清洁的介质来稀释,但介质是有限的,地面地下淡水为每年十万分之三,不加限制地你排一些我排一些,加在一起浓度就很可观了,结果是释而不稀.海水量最大,而地面径流带着污染物不断排入海中,由海面蒸发的却是纯水,日积月累,海洋生物也将受不了.人类虽不喝海水,但吃海产品、吃海盐,归根结底还要受害.
有害物质进入了环境其命运就由不得你了.排出毒性较低的甘汞不能保证它不转化为升汞,而且已知在环境中,细菌可把汞转化为毒性最大的有机汞.稀释可降低浓度,但某些生物活动,可能浓集有害物质并可能使之进入食物链.
随着有害物的增加,对固体废弃物堆放填埋等传统办法就会不够有效,不能防止它们转到其它环境介质特别是水体中去.这些废物的处置已成为困难迫切而受到严重关注的问题.有的国家想把有害废物用船运到发展中国家去,对方发觉了不允许入境,结果这条船天地不容,在地中海转了好多天,最后只好得到允许返回本国.我国也遇到过“洋垃圾”企图入境的事,多数是发觉了勒令返回.
另一途径是浓缩,如果还是废物,也要把它置于人类的有效控制下与生物界严密隔绝.可以把它制成不易散失的形态,装入密封的容器,保存在多重的可靠的工程设施内.最长远的办法是选用经受过地质年代考验的地质构造或盐矿,在其深处构筑牢固的工程设施,再把有害物质做得和玻璃或岩石一样坚固.可以设计得即使其中几道屏障失效有害物质仍不会逸出.所以对有害废物不是束手无策,而是如何做得更牢固耐久更经济有效.
由于废物量本来较少,而作为先进技术核能又道当其冲地面临高毒废物的有效处置问题.而且对寿命较短的放射性物质浓缩保管更有优点.(更积极的办法是分离出长寿命放射性物质,费点事使之变为短寿命并尽量使之释出能量以缩短保管时间不留遗患.这种方法按当前技术水平还是现实的)将来核能在这方面的经验也会在不同程度上用于其它高毒物质.正像约40年前核工业首先用气象学于环保,后来得到普遍推广一样.
处理这类问题务求周密慎重.从道义上讲,我们无权借口将来总会有办法解决,而把困难与灾害留给后代,也不能吃尽用光,让我们的后代只能在博物馆见到煤和原油.但也不必把他们设想成能力那样强而又那样愚蠢,干出我们已通过种种方法和文档告诫他们万万不要作的蠢事.总之,高毒物质处置并不是核能独有的,也不会成为核能发展的颠覆性障碍.
我们需要更好地发展与利用能源,来提高生产效率与生活质量,但如不注意限制与缓减与之伴随的气候与环境影响,则将造成损失与降低生活质量.所以需要深谋远虑的筹划与周密考虑.古代人影响自然的能力弱,所以苏轼讲“唯江上之清风与山间之明月,……取之无禁,用之不竭,是造物者之无尽藏也,”而近代人类的无远虑的活动却可使有风不清有月不明,必须认真对待.
结语
人类,特别是发展中国家,需要增加能源以保证生存和发展,但增加是有限度的,开源之外更要立足于节流.以往一些工业化国家的能源浪费是既不可取亦不可行的.
各种能源都是太阳辐射的很小的份额,几能利用者,均宜予以一定程度的利用,再让它耗为热能,辐射出去.每一种能源的不同方案对环境的不利影响亦轻重不同,应采用环境影响小的方案,有通盘优化.
燃用化石燃料是吃老本,而它们更是宝贵的化工能源.对化石燃料的依赖不可能持续下去.温室效应需要认真对待,再生能源与先进核能应及早开发.
有效的能量储存技术是开发不稳定能源与扩大可移动能源的重要环节.对能源的功效与环境影响要考察其全过程(如核燃料循环),包括建造与退役所需的资源与能量,在达到稳定的平衡的市场价格前,其当前费用未必能反映所需人力物力的价值,更不能反映其环境危害,特别是“外部”代价.目前对不同能源的分析的深度也不同,对待环境问题的“习惯”也不一样,比较时应当心中有数.
人类活动对气候的影响也受到关注.目前人类利用的能源只占太阳辐射能的很小的份额,等到人类掌握了大量的方便的“无害”的能源,也还要合理节能.因为过量热污染也会影响气候(增加额外热功率1%地面均温约增0.7摄氏度).
与能源有关的各种后果的研究有待加强,除追踪污染的来踪去迹,分析考察生态变化外;还有些方面也要开展研究,例如如何根据微小的变化排除其他因素的影响作出可靠的预测,局部的微小变化能否诱发较大的激烈变化(如暴雨台风等),弄清楚这类问题将有助于防止数以亿万元计或无可挽回的损失,也可防止在不必要的地方浪费资源.
能源发展的通盘规划与大型能源建设项目,是涉及许多方面的高度综合性的问题,而不仅是卖买两方的事,不能以为只有那些直接参与工程建设的才是内行,别人全是“外行”.关于这个问题前苏联科普作家伊林早在40年代就已讲得很清楚.
我们只有一个地球(至少目前如此)!要学会慎重地对待它.
二次能源是一次能源经过加工,转化成另一种形态的能源。主要有电力、焦炭、煤气、沼气、蒸汽、热水和汽油、煤油、柴油、重油等石油制品。在生产过程中排出的余能,如高温烟气、高温物料热,排放的可燃气和有压流体等,亦属二次能源。一次能源无论经过几次转换所得到的另一种能源,统称二次能源。如电能是由煤炭、石油、天然气、水力等一次能源转换来的,在火电厂燃料燃烧之后先变成蒸汽热能,蒸汽再去推动汽轮机变成机械能,汽轮机又带动发电机转换成电能,一共转换了三次,仍叫二次能源。除余能外,一般来说,二次能源大都是提高了品位的能源,应珍惜使用。
基本介绍中文名 :二次能源 外文名 :Secondary energy 种类 :过程性能源、含能体能源 作用 :商品载体进行人类能源转换 别称 :次级能源、人工能源 概述,一次能源,二次能源,分类,利用意义,二次能源存储技术,发展储能技术的意义,热能,电能,机械能,氢能,二次能源在钢铁行业的套用,现状,解决方法, 概述 一次能源 含义:是指直接取自自然界没有经过加工转换的各种能量和资源。 包括:原煤、原油、天然气、油页岩、核能、太阳能、水力、波浪能、潮汐能、地热、生物质能和海洋温差能等等。 分类:分为再生能源和非再生能源两大类。 再生能源包括太阳能、水力、风力、生物质能、波浪能、潮汐能、海洋温差能等,它们在自然界可以循环再生; 非再生能源包括:煤、原油、天然气、油页岩、核能等,它们是不能再生的,用掉一点,便少一点。 二次能源 二次能源和一次能源不同,它不是直接取自自然界,只能由一次能源加工转换后得到,因此严格的说它不是“能源”,而应称之为“二次能”。能源危机,可再生能源等都不涉及二次能源。 含义:也称“次级能源”或“人工能源”,是由一次能源经过加工或转换得到的其他种类和形式的能源。 包括:煤气、焦炭、汽油、煤油、柴油、重油、液化石油气、酒精、沼气、电力、蒸汽、热水、氢能等。 一次能源无论经过几次转换所得到的另一种能源都被称为二次能源。在生产过程中的裕压、余热,如锅炉烟道排放的高温烟气,反应装置排放的可燃废气、废蒸汽、废热水,密闭反应器向外排放的有压流体等也属于二次能源。 二次能源亦可解释为自一次能源中,所再被使用的能源,例如将煤燃烧产生蒸汽能推动发电机,所产生的电能即可称为二次能源。或者电能被利用后,经由电风扇,再转化成风能,这时风能亦可称为二次能源,二次能源与一次能源间必定有一定程度的损耗。 分类 二次能源又可以分为“过程性能源”和“含能体能源”。 电能是套用最广的过程性能源; 汽油和柴油是目前套用最广的含能体能源。 利用意义 二次能源作为商品载体进行人类能源转换,它的产生不可避免地要伴随着加工转换的损失,但是它们比一次能源的利用更为有效、更为清洁、更为方便。因此,人们在日常生产和生活中经常利用的能源多数是二次能源。 电能是二次能源中用途最广、使用最方便、最清洁的一种,它对国民经济的发展和人民生活水平的提高起著特殊的作用。提高企业二次能源的利用效率是企业节能减排的重要措施之一。 二次能源存储技术 发展储能技术的意义 1、节省一次能源资源,节约和有效使用化石燃料。通过储能技术,可均匀负载,调节负荷,提高发电机组、送变电设备、空调系统的利用率,或降低设备容量和投资成本。 2、回收和利用在能源生产、输送、分配、使用过程中被浪费的能量,其中最突出的是工业生产排放的大量低品位热能。 3、为了从自然界中获取太阳能、风能、潮汐能、波浪能这类间断性能源并加以有效的利用,必须要配备相应的储能系统。 4、储能技术的发展为科技生产提供了各种间断性能源或特殊紧急用能。例如,氢能汽车、氢能飞机的储氢罐,储能机车的大型蓄电池组,家用空调系统中的蓄冷池,太空梭、人造卫星中的高效电池,乃至由超异储能装置产生巨大的电力脉冲来驱动反飞弹雷射器、电磁炮和粒子束武器等。 热能 热能的储存方法可分为物理蓄热和化学蓄热。 物理蓄热是利用储热介质的热物理性能,如在温度改变时要相应地吸收或释放出一定的热量(显热),在发生相变时要吸收或释放出相应的潜热(相变热),以及晶体材料在结晶与溶解过程中产生相应的结构变化热等。最早的热能储存技术是利用物质的显热。水和各种碎石、耐火砖、方镁石块等都是较理想的显热储存介质。显热的储存及释放是一个无相变的非等温过程。近年来,相变储热(特别是固一液相变,获得很大发展,它的优点是吸热、放热时温度变化不大,具有恒定的热力学效率和产热能力,且其贮热密度远高于显热贮热。 化学蓄热:是利用可逆化学反应的热效应进行蓄热。当反应正向进行时吸收热量,将热存储起来;当反应逆向进行时,化学能转变为热能放出。其中,可以利用化学反应时伴随发生的热量吸收来储热,也可以利用可逆吸附或吸收过程的热效应及化学反应时伴随浓度变化的热效应来储热。优点是具有较高的贮热密度与热力学效率,同时,由于具有热效应的化学反应种类繁多、比比皆是,为各种场合下工业和科技的储能需要提供了广阔的选择余地。化学蓄热特别适合于高温蓄热领域,在热管技术化学热泵、太阳能集热装置等技术领域据偶遇广泛的实用价值。 电能 电能由于其易于生产、输送、使用及转变成其它形式能量等突出优点,而成为不业化社会的命脉。水能、核能、风能和一部分化石燃料,都是首先转变为电能之后再提供工农业、交通运输业和居民生活使用的。但是,电能的储存性能极差,一般都要先把电能转换成其它形式的能量再加以储存。 常用的电能转换储存技术包括电能一机械能、电能一静电能、电能一磁能和电能一化学能四大类。其中,近年来发展较快的是高性能蓄电池和超导储能装置。 电能一机械能转换存储。为了解决火力发电站的削峰”问题,早期发展了蓄水发电系统。例如,美国70年代在密执安湖边的悬崖上修建一座高出湖面的人工水库,在发电厂低峰时间,利用剩余电力将湖水抽上水库将电能转受成位能加以储存;用电高峰时通过涵道将水库中的水放回湖里,并利用水位落差开动水轮发电机组,蓄水发电系统的效率高达 67 %。近年来,国外又发展了压缩空气蓄能发电系统 ,利用发电厂附近的夭然岩洞、废弃矿井或人造地下洞窟,在用电低峰时利用多余电力开动空压机, 将压缩空气打入岩洞或洞窟内;高峰时放出压缩空气, 推动备用涡轮机一发电机系统, 将储存的机械能重新转换为电能馈入电网。 电能一静电能转换存储。电容器在充电时能够以静电场能的形式储存电能,放电时再释出电能。由于受到结构方面的限制 ,电容器的储能密度和能通量均比较小,作为储能系统来说用途远不如蓄电池广泛。但它的独特优点是储存的能量能在一瞬间全部释出,这是任何蓄电池都不可能达到的。近年来,由于人造卫星、太空梭等空间技术的发展,以及雷射武器、电磁炮、粒子束武器等新武器的研制,要求配备能够在极短时间内释放出巨大功率的电源。 电能一磁能转换存储,通电线圈能够以磁场形式存储能量。 机械能 在河流上游修筑河坝和蓄水库,蓄水的同时储存水能。 国外研制了用风车带动空气压缩机,有风时利用风能将空气压缩储存在容器中,再利用压缩空气推动小型涡轮发电机组发电。 飞轮储能。质量很大的飞轮在高速转动下储能。 氢能 早期利用高压钢瓶储存氢气或利用杜瓦瓶储存液氢。1969年以来,出现一种新型储氢材料,目前储氢材料主要有以TiFe为代表的钛系、以LaNi 5 为代表的镧系、以Mg 2 Ni为代表的镁系三大系列储氢合金,还有一些混合合金、非结晶合金等。 二次能源在钢铁行业的套用 现状 在钢铁生产流程各工序中,二次能源的产生量很大,理论产生量约为408.73千克标煤/吨(修正的基准温度下),如果充分利用现有技术,二次能源回收利用率可以达到约85.6%。目前我国钢铁工业在二次能源利用上存在着一定的问题:一是落后产能影响整体能效水平的提高;二是我国钢铁工业在余热余能回收效果上与国外先进水平相比还有一定差距。 提高企业二次能源的利用效率是企业节能减排的重要措施之一,表现为: 1、二次能源回收利用技术的节能效果和普及率有待提高 各企业二次能源利用情况对于工序能耗的影响很大,但部分企业尚未采用有效的二次能源利用技术,已实施的节能技术在各企业间的效果差距也很大。 2、二次能源自发电有待进一步加强 “十一五”期间,我国钢铁企业自发电水平已有较大幅度提高,自发电比例从2005年的19.4%提高至2010年的31.9%,但与自发电水平较高的日本相比仍有较大差距。 目前,发电是钢企利用二次能源的一个重要途径。提高自发电比例目的在于充分利用生产过程中产生的二次能源,但发电并不是唯一途径,还可适当开辟煤气等优质二次能源的利用途径,提高能源使用效率。 解决方法 1、普及和推广现有成熟的节能技术:干熄焦、高炉炉顶余压发电、转炉煤气回收、蓄热式轧钢加热炉、铸坯热装热送等,并着重对已有的节能技术的使用效果进行改进; 2、开发套用一批关键节能技术并实现产业化:包括烧结余热发电、焦化煤调湿、转炉低压饱和蒸汽发电等; 同时关注钢铁工业节能前沿技术的开发与套用:冶金渣显热回收、冶金副产煤气制取清洁能源等。
1.填埋
填埋处理需占用大量土地。同时,垃圾中有害成份对大气、土壤及水源也会造成严重污染,不仅破坏生态环境,还严重危害人体健康。
2.堆肥
堆肥处理对垃圾要进行分拣、分类,要求垃圾的有机含量较高。而且堆肥处理不能减量化,仍需占用大量土地。
3.焚烧
焚烧的实质是将有机垃圾在高温及供氧充足的条件下氧化成惰性气态物和无机不可燃物,以形成稳定的固态残渣。首先将垃圾放在焚烧炉中进行燃烧,释放出热能,然后余热回收可供热或发电。烟气净化后排出,少量剩余残渣排出、填埋或作其它用途。其优点是迅速的减容能力和彻底的高温无害化,占地面积不大,对周围环境影响较小,且有热能回收。因此,对MSW实行焚烧处理是无害化、减量化和资源化的有效处理方式。随着人们环境意识的不断增强和热能回收等综合利用技术的提高,世界各国采用焚烧技术处理生活垃圾的比例正在逐年增加。
有了这4样法宝,垃圾问题是否便彻底解决了呢?
不然!生活垃圾的处理方法还受垃圾组成、自然环境、经济状况等诸多因素的影响。
以对城市生活垃圾、粪便等常规垃圾的处理为例。由于该措施直接关系到城市人民的生活,城市的发展,目前已经受到国家和各地政府的高度重视。对常规垃圾处理方法有焚烧发电、卫生填埋、堆肥三种,但是受我国经济水平、垃圾特性等的制约,这三种方法都不适宜在我国大力推广。焚烧发电一次性投资太高,且运行费用高,只适合于经济高度发达国家;卫生填埋占用土地,如果不严格按国际标准实施,将在数年后造成二次污染,后果将更严重;堆肥周期长,肥效低,不能使垃圾彻底无害化,不易被农民接受。
直到目前为止,我国仍是以填埋作为处理垃圾的主要方法,但此方法需要占用宝贵的土地资源,而在发达的大城市和沿海地区,人多地少,造成城市垃圾无处可填;堆肥化技术在我国虽有较长的运用历史,并可实现垃圾中可堆腐有机废物的资源化,但是由于我国垃圾采用混合收集,增大了垃圾堆肥的困难,因此导致成本过高质量较低,使用受到限制。有了方法用不了,也的确让人头疼。
必须找一条适应我国经济状况的路子,才能彻底有效的打退我国的垃圾大军。就目前来看,只有焚烧技术是一种可同时实现城市垃圾减量化、无害化和资源化的垃圾处理技术。其为上上之选,较填埋,它占地少,效率高;较堆肥,它不会因垃圾的混合而影响到资源的产出。并且,我国已有部分公司掌握了该项技术。
不禁有一疑问:是否我们只能用减容来缩小垃圾的影响范围呢?垃圾是否就一无是处呢?这个问题已经为许多人所重视,经过研究发现,垃圾原来也是宝藏。
垃圾看似废弃物,其实并不简单。如果能适当的利用,其价值也是十分可观的。目前,我国已有部分公司在处理垃圾方面上入手,处理垃圾,提取资源,真正达到环保盈利两不误。
人们利用垃圾现在主要有以下几个方面:
一、 垃圾焚烧发电
垃圾焚烧处理是目前发达国家常用的城市生活垃圾处理方法之一。由于焚烧处理使得生活垃圾得以彻底的无害化和迅速的减量化,因此成为首选的处理方法。近些年来,热量回收利用技术的迅速发展,使垃圾焚烧时产生的热量可用来产生蒸汽,进而发电,为节约能源、利用再生能源开辟了一个新的途径。垃圾焚烧发电的技术已为北京钠锘环境工程有限责任公司掌握。
二、 垃圾堆肥
有机固体废物的堆肥技术是一种最常用的固体废物生物转换技术,是对固体废物进行稳定化、无害化处理的重要方式之一,也是实现固体废物资源化、能源化系统技术之一。
我国非金属矿产资源储量在世界排名里居中,就是说并不是很非富.天然石材生成年代漫长,属于不可再生资源.但是随着国家建设及各方面需求量增加,天然石材的使用却日渐普遍.尤其在建筑装饰方面,因而高效、合理地综合利用,会为国家节省更多的宝贵天然资源并利于改善生态环境.
目前,国内石材开采及加工企业,往往只注意到成荒率、出材率和加工工艺等,而很少关注天然石材的综合利用.有些从事石材矿山开采、生产、加工、施工的人员,甚至包括建筑业内的工程设计者,对天然石材下脚料的利用根本不够重视,一般只当作废品抛弃.
据有关部门统计,上世纪80-90年代,原北京大理石厂作为国内石材业较为先进的企业代表,其石材生产的出材率最高只能达到23%.近年来不断采用新技术,使天然石材成荒率、出材率有很大提高,但均未能达到40%.因此,减少天然石材在开采和加工过程中的损失,除积极采用新技术、新工艺、新设备提高操作者的技术水平和素质之外,最重要的就是进一步开发天然石材的综合利用,变废为宝,变害为利.
天然石材的综合利用,途径十分广阔.仅目前已经被应用和正在开发中的综合利用项目就涉及生产生活的许多方面.
矿山非荒石
饰面材料矿体的顶、底板常有其它矿产,也就是非荒石.一般在开采时,可以把围岩中的共生矿体也一道开采出来.加以利用.如北京地区燕山大理石矿段顶板 (层)常有白云石矿,云南省大理市点苍雪峰大理石矿段顶板 (层)有滑石矿.矿层中岩浆大可提炼化工原料或作冶金工业填充料等,都是可以充分利用并能增加经济效益的矿体资源.
北京房山区长沟镇从2001年起,把原来只能用于填充沟壑的非荒石,遴选化学成份合格的部分,供应北京化工厂,每年产量达 1万余吨,可增收数百万元.
非规格毛石、碎石
天然石材在开采过程中有50%左右,变成了非规格毛石和碎石,就全国现有石材荒料产量推算,这可是一个非常可观的数字,若能充分利用,既有经济利益,又能节约资源.其用途为:作为建筑工程用石毛石和碎石做混凝土的辅料、筑河堤、铺路、做蘑菇石砌墙等.
用于生产石米将毛石和碎石经破碎、筛分即可得到各种规格的石米,其花色品种多、绚丽多彩.是生产人造石、水磨石、水刷石和装饰的好原料.
用于生产人造天然石荒料加聚酯树脂和水泥经过拌合、真空振动、成型.便制成人造大理石、人造花岗石荒料,再经磨、切等工艺加工做成装饰板材.在20世纪70年代,原广东云浮粤云石材厂、北京大理石厂已能生产人造石并有批量出口.目前,全国有百余家中型以上生产企业年产百余万平方米,云浮也已发展成为我国人造石产业聚集地.
生产家用制品如木石家具、灶台用具等,品种多、畅销快,又可节约木材.
用于雕刻、工艺制品云南省大理、福建省惠安县、河北省曲阳县、北京房山区,生产石雕工艺品的历史悠久,素有石雕之乡的美誉,所雕的树、花卉等植物,石狮、石马、石鸟、石狗等动物;花瓶、茶具、炊具、灯具、酒具、烟具等日用品;造型美观、品种花样多、批量大,远销国内外.
符合工艺要求的部分石灰石、白云石、辉绿岩等可分别用于玻璃、电石、陶瓷、石灰、铸石、水泥、碱等原料.
边角余料
在加工天然石材的过程中,将会产生大约为荒料5%,毛板总量 1/3左右的边角余料.如果作为废料抛弃,还得付出经济代价运出,堆放不当还有碍环保.其实,这些边角余料的用途也是十分广泛的.
1.切成不同形状小规格的面砖、马赛克,用于走廊、花台、卫生间等小场合及小部位的贴面,既经久耐用,又清洁、整齐美观.
2.利用其自然形体,镶铺室内外地面、墙面和公园走道等.按照品种的质地差异,运用色调搭配等美学原理,拼接成圆形、方形、三角形、动植物等生动形象的图案后使用,更显情趣、美观宜人.
3.用于生产拼花材和冰纹大理石.拼花石材是将不同花色的小面砖,粘结成大规格的板材;冰纹大理石是直接把不同花色的边角料拼成大规格板材,形似春江解冻之冰块,故而得名.这两种拼接板材各具特色,若拼花得宜,粘接得当,其价值不逊于正品(大规格)板材.
4.用于制作电气绝缘材料.符合电器用具的边角料可制成电闸板、电灯开关、开关柜等,是电力工业不可缺少的材料之一,其产品相当畅销.
5.用于公路行道线板.城镇的行道线采用白色天然石材条板镶拼,明显突出、一劳永逸.
6.制成小工艺品、小日用品.用边角余料制作台灯座、台历板、笔筒、砚台、镇尺、彩画屏幕以及各种门、桌拉手等,雅致美观.
天然石材石粉
将碎石块和加工石材规格板的预料加工成石粉、具有多种用途.
1.用于生产人工砂、铸造用砂和防水材料,如:油毡脱粘粉等,用于钢件铸造,易脱膜、逐渐光滑等.
2.化工产品的填充剂及油漆填料,建筑装修粉刷等.
3.代替苏打,用于制革.采用这一工艺,可降低劳动强度,改善生产环境,提高经济效益.
4.用于生活用煤的助燃剂和脱硫剂,在生活用煤中加人5~10%的大理石粉,不仅可以节约用煤,而且可以助燃,减少二氧化硫气体逸出,改善室内外环境,节约能源,提高经济效益.
5.制作电焊条时加入石粉.可起造渣作用,以防止熔池及电弧中进入氧和氮.
废石浆(泥浆)
石材加工厂的各道工序 (锯、磨、切),都产生一些废石浆,如若胡乱排放,相当污染环境.如果经过沉淀、脱水、烘干 (或晒干)等相关工序处理,就可作为水泥原料和柏油路面填充料,也可作为化工染料填充剂等使用.
红屋瓦、半木头的传统房舍、群树丛生、百花齐绽,漫步于德国农村,彷佛错置于《格林童话》里的某个熟悉场景。
一个古老的国家,一支严肃的民族,却拥有浪漫主义的田野情怀,德国人对于景观的设计和空间的配置,有着独到的坚持。
但如台湾一般,工商业的快速发展,造成了农村人力大量外流,尤其在两德统一后,大量人口自东德涌向西德,加速了农村衰退。为了让人口回流,德国政府有系统地推动农村小区重建发展,让原本凋零的农村重新找回生命力。
二次世界大战后,德国境内断壁残垣,多处亟待重建。于是地方社团纷纷自愿投入整治家园的工作,最初是以植栽和绿化为主要内容,在「德国园艺协会」加入后,逐渐拓展为农村小区美化运动。
一九六一年,德国联邦农业部更将该运动升级为全国性的农村竞赛,当年的主题是「我们的农村应更美」。随着时代变迁,二○○一年,增加了「我们的农村有未来」作为副标题,至二○○七年,则完全以「我们的农村有未来」作为竞赛主题。
从战后重建的必要性,演变至今日的永续发展基调,这种「由下而上式」(bottom up)的农村竞赛与时俱进,并成为德国农村更新计划的滥觞。
一九六○至七○年代,一连串现代化建设的过程,将农村质朴自然的原始面貌,覆上一层厚重的都市气息:水泥铺面、道路拓宽、增辟安全岛、金属线围篱、混凝土墙⋯⋯等。
农村环境面临巨幅变迁,天然资源及物种流失,导致大雨过后淹水、交通安全及噪音问题也堪虞。这些骤变让欧豪(Ottenhausen)村的居民重新思索:自己的住家环境,该如何做才能兼具生态和现代化?
位于北莱茵西伐利亚(North Rhine-Westphalia)邦的欧豪村,是个仅有五百八十位居民的小农村,占地约四百公顷。一九九○年起,村民终于无法忍受欠佳的生活条件,决定进行生态改造。
一九九三年,欧豪村达成杰出的成果,赢得德国联邦农村更新金牌奖;一九九六年,欧豪村被欧洲各国选为「欧洲生态示范村」;
二○○○年在汉诺威(Hannover)举行的世界博览会上,它更成为德国展示其在结合生态、生活质量和经济发展上的傲人模范。
自一九九○年代起,历时三年的努力,欧豪村的改变包括:1.去除柏油改铺透水砖;2.缩窄道路、两侧辟绿带,以吸收地表径流;3.大量植栽、绿化景观,还居民一个绿色环境。
农村景观回归自然
一个空气中仍泛着水气的早晨,农村改造策画人之一路金(Stephan Lücking)与我们在村里的一座池塘旁碰面,他怀里抱着一本厚厚的相簿,里面是欧豪村改造前的模样。经过一番巡礼和比对后,才获知这座朴实安逸的小村里所暗藏的学问。
徒步走在村里,不难发现现代化的痕迹:停车场和道路由水泥或柏油材质铺成,但如今已部分铲除,以植草的地面、透水砖或自然石取而代之,而且车道的缝隙扩大,主要作用是增加透水性。
路金表示:「我们用水量愈来愈多,造成地下水位降低,因为水经由排水管排掉了,而不会进入地下水层。如果不用水泥,水就可以回到土壤里。」
一九九○年以前,欧豪村使用的是地下排水系统,混合雨水和家庭废水,一并排放至污水处理厂。如此一来,可以循环回收的雨水,就浪费掉了。
重现土壤、植物和碎石后,等于设置天然的集水和导水系统,比起混凝土排水沟,更能活化资源及涵养地下水源。道路两旁辟绿带,吸收的水分又回流成地下水再利用,从家家户户的水龙头里流出来。
路金说:「我们喝的水,可能是百年前的人喝的水,为了下一代,我们必须保存地下水。」认真的表情中流露出德国民族一丝不茍的特质。
村里的公家花园旁有一幢房屋,顶上装有蓄存雨水的导管。刚才下过一场大雨,捧着双手置于导管下,收集到的雨水便哗啦啦地坠入掌心,再流溢至下方的圆桶中,这些雨水可供灌溉那片小花园。此外,村里的低洼处也划为湿地或滞留池,保育水资源的同时,也复育当地动植物。
身处宁静的欧豪村,看不见一辆辆的砂石车呼啸而过,这是因为水泥路的边缘已改辟成绿带,等同于道路内缩,减了两公尺左右。道路变窄后,自然迫使车子开得较慢,而无需升高路面,同时也除却许多噪音。
此外,某些路段的人行道也因需求量不大,而只留一座在马路的一侧。「够用就好」的思维,反应出德国人务实的个性。
在环保上,德国人懂得使用减法;但其境内丰富的自然文化遗产,也仰赖他们的念旧而保留。路旁的典型干砌石墙就是其中一例,它具透水性,石缝也可作为小型生物的栖地。
而原本由金属线缠绕做成的围篱,如今都加种灌木,绿化太过人造的环境。先前种松树的地方,改种在地的果树如樱桃树,但同时也保留象征德国精神的老橡树,兼容并蓄。
路金透露,欧豪村有一千一百五十年的历史,村里的房舍或农舍,多为传统的木造建筑,但由于产业结构转型,农业人口下滑,许多老农舍、畜厩便因而闲置。
更新计划执行后,村里的人重新启用老房子,譬如将畜舍改建成住家或农场咖啡馆,空间重新利用,不需再盖多余的房子,这除了意谓着无需另铺水泥外,同时也能节省能源。
路金向我说明这一系列改造过程的转折:「七○年代,人们因关心卫生而开始铺设柏油路,他们认为,如果有树,树叶掉在地上,就会弄脏街道,而且还要清扫。
八○年代后开始改变心态,了解到绿色环境才是永续之道。而那些赢得的奖项,也诱导了当初没有参加的农民思考『为何会得奖?』继而跟着一起致力于农村再生。」
旧空间新利用
同样位于北莱茵西伐利亚邦的小镇梅达巴(Medebach),是邦内第二大鸟类保育区,它因保育特有动植物,而在建设、农业方面等都受到相关限制。
譬如:农人只能在鸟离巢后才能收割其作物,因此一年只能一获;具生态价值或特有物种等地区,禁止开发成农田,但是,他们会得到补助。受限愈多的地区,愈得善加利用它的空间。
梅达巴镇长诺特(Heinrich Nolte)表示:「保育区延伸到了镇上建筑区的边缘,也就是说,小镇是不可能向外扩张的,也不可能扩增建筑物。虽然建屋计划已经制订,但由于和保育区计划相抵触而失效。镇上的规画因此变得很重要。」
镇长驾着车,载着我们亲身感受镇上的空间配置。普遍性的少子化现象,使愈来愈多的房子,在老人往生后,便腾出闲置。诺特镇长说:「我们不希望这个城镇看起来像死城,所以与其建设新房子,我们思考如何将旧有建筑重新利用。」
一九六九年学校重组后,梅达巴镇的学校就停止运作。空置几年后,相关单位将它改建成矿业博物馆,因矿业曾是这里的传统产业,维持生态环境水平的同时,文化遗产也幸而保存延续。
根据《科技发展政策报导》指出,旧建筑每年每平方公尺消耗二十至三十公升的加热用燃油(heating oil),但若透过热隔绝以及更有效率的能源系统,则可减少超过四分之三的用油量。
而为了帮助屋主更新他们的房子,德国政府自二○○六年起,每年补助约十四亿欧元(折合新台币约六百七十亿元)的金额,用于热隔绝、更换暖气系统及窗户。
在农业型态逐年转型,以及全球化冲击与震荡的时代,小农势必得找寻生计出路。对于只有二十九人的迷你农村艾冰霍夫(Ebbinghof)的居民而言,再生能源遂成为他们未来的希望。
这座拥有七百五十年历史的小村庄,在一九五○年代,农业是主要收入;七○年起,旅游业兴起,取代农业成为主要收入;而大企业较有生存能力,中小型企业则渐渐式微。
经营家庭式旅馆的提格斯(Johannes Tigges)告诉我:「我们只有二十公顷农田,也就是说,除非有特殊性,不然很难生存。所以我们聚焦于家庭式的假日农场,小也成了优势,客人觉得很温馨。」艾冰霍夫农村成了旅游结合农业的好范例。然而,如今它有更大的愿景:发展再生能源以增加收入。
活化农村资源
提格斯经营的旅馆,附设一间小型马场,马场屋顶上,铺设了三百平方公尺的太阳能板,它们制造电力,并与德国市电并联,一度电售价零点四三欧元,保价收购二十年。
提格斯说,他们当初投资了十二万欧元,尔后获利稳定。德国政府于二○○○年制订的〈再生能源法〉,对于再生能源占比、优先使用权、以及收购价格等,都有明确的规定,因而促进了国内绿能产业的蓬勃发展。
提格斯带我们来到村子的边缘,左前方是蓊郁的森林,右前方则是前年暴风所击倒的树群。艾冰霍夫坐拥二百公顷的森林,以遭雷劈倒、或遭虫害而亡的树作为原料,燃烧木片来发电。
据估计,一立方公尺的干木片(水分低于百分之二十)可发六百五十度的电,约抵六十五公升的石油功率;而同样容量的湿木片(水分约占百分之四十)可发四百度的电,约抵四十公升的石油功率。
眼前的一块空地上,几部挖土机正轰隆隆地来回行驶,因为今年年底,这里即将建成一座生质沼气(biogas)工厂,利用农村丰富的原料——牛和猪的粪便所排放之沼气发电。
目前为止,艾冰霍夫已自给自足地使用洁净能源,而在生质沼气工厂竣工后,售电的行为将让更多村民获益,而艾冰霍夫也会因此成为北莱茵西伐利亚邦第一个再生能源村。
增加就业率,是德国积极推展再生能源的动力之一。曾经遭逢历史巨变的东德,过去重工业十分发达,但两德统一后,在利伯维尔场经济结构下失去竞争力,于是政府辅导当地人转型从事再生能源产业,譬如设置风力发电厂、装设太阳能板,以及开发生质作物如油菜籽、向日葵等。
德国联邦交通、建筑及住宅部负责辅导东德的重建,任职于该部门的森林工程师杜纳盖(Alexander Dürnagel)说:「有些区域愈渐扩张、有些则缩小,受教育的、年轻的,到发达的地区,其他的则留在乡下。
为了将人留在某些地方,政府部门会设法提高该地居民的福利,譬如促进农业发展、推行生质能源计划,以及种植有机在地作物,供应附近的城镇,如此就减少大老远进口外地食材的机会,让资源在地循环。」
位于布兰登堡(Brandenburg)邦的柏多文(Brodowin),是当地著名的有机农业村,其所制造的农产品,大多销往柏林及其周遭地区。占地一千二百四十公顷,柏多文是德国最大的有机农场之一。它的转型,可追溯至一九九○年、柏林围墙瓦解的前后。
当东德仍奉行共产主义的时候,柏多文已是突出的农村,这里聚集了许多杰出的人物,如作家吉尔森巴(Reimar Gilsenbach),他创办了艺术家、作家和自然保育者的组织,他们定期于柏多文见面,畅谈夹杂批判性的环境、农业等议题,形成「柏多文会谈」(Brodowin Talks)。
由于看似是艺术家的聚会,政府和保安部门都束手无策,只能保持观望,却无法制止。这种聚会埋下了柏多文实践环保的种子,并且延续至今。
实践环保,坚持有机
「柏多文农场自然保育协会」(Naturschutzhof Brodowin)理事长弗拉德(Martin Flade)回忆道:「柏林围墙倒塌后,柏多文的居民认为应该改变农耕的方式,必须找出与大自然相处的新诠释,因为他们意识到之前的耕作方式有问题。」
但同时他们仍沿用了前德意志民主共和国(GDR)施行的合作社方式,「多数人决定继续待在一块儿,而不是分割土地。他们延续合作社农场的经营模式,只是变成有机耕种。」
跟着弗拉德理事长深入柏多文的山林原野,他向我们做了丰富的田野教学:「传统耕作时,杂草和昆虫都会被农药消灭,而这里则有很多杂草。」
他滔滔不绝地继续说道:「另一方面,如果利用肥料和农药集约耕作,作物秆会排列得很密集,以致鸟类无法在作物间飞行,此外,也没有昆虫栖息,因为缺乏空间、阳光和杂草,导致小动物没有食物可吃。这里就没问题,有着丰富的生物多样性。」
在柏多文经营有机农场的彭柯(Susanne Poinke)说:「为了符合有机农产品协会Demeter的规范,每一个环节都必须是有机、自制,连市面上卖的有机肥料都不用。」彭柯的农场自制混合药草、植物、动物排泄物的天然肥料,种植萝卜、洋葱、色拉叶、南瓜,以及牧草、青贮等牛饲料,哺育五百五十头乳牛。
彭柯坦言,十二年前开始制造乳制品时,不知今天会这么发达。原本只提供牛奶和谷物,并没有做成奶油或干酪,以及其他谷类制品。自一九九二年开始,业务开始扩张,如今每天都有贸易商的货车,往返载送农产品至柏林的有机商店。
除此之外,他们也将商品送至柏林的私人住宅,目前一周送牛奶给一千五百户人家。新鲜、有机的产品,已渐渐掳获人们的认同与需求。为使资源更加整合,生计更有展望,小农村需和大城市合作。
布兰登堡邦乡村发展、环境和消费者保护部因应农业结构调整,研议出三个方向:加强农业竞争力,譬如加强生产结构、增加机械资本、现代化、基础建设等;以永续的方式延伸自然和景观,其中包括森林的维护和复育;以及增加生活质量和乡村经济多样化等。
城乡合作展新局
「为了吸引柏林及其周遭的人来乡村,并对农业产生兴趣,」任职于该部门的考兹(Rotraut Kautz)说,「我们举办不同的活动如布兰登堡田园派对,人们可以来农场,亲自看看农产品的制造过程,以及所使用的机器,也可购买当地产品。
我们推出以单车道连结农场和都市的方式,让人们可骑单车前来,如此就更深入了解乡村生活。」流经布兰登堡邦的哈维尔(Havel)河,是德国第二长河易北(Elbe)河的支流,早年为运输货物,在两条河流间开凿运河。
负责规画哈维尔河区的景观设计师葛李布(Susanne Grieb)表示:「开凿运河造成很大的改变,就是水流得更快了。如果没有河岸或弯流处,水除了往前流之外没有别的路径,这对自然不好,因为自然界需要有水的交流。泛滥对周遭平原其实是有益的,会吸引鸟类前来生活。」
目前,历史悠久、分会遍布全国的「德国环境与自然保护联盟」也已开始着手,欲将哈维尔河的水泥堤岸拆除,还以草皮取代,恢复其自然原貌,让水可以依其量多寡自由进出。葛李布表示,希望创造多一点空间给水,将河流改直回弯,能防止大泛滥,与自然取得平衡。
战争摧毁了德国的国土地貌,而战后致力于经济发展,大肆开发使残破脆弱的生态雪上加霜。但半个世纪以来,德国的经济和环境议题已逐渐脱勾,从家园的重建扩展到大环境的重生,代表着德国人从本位主义中脱壳而出,与自然重新融合,推倒长久以来筑砌于它和人类之间的高墙。
柏林市的一处天井,屋外植栽绵延、绿意盎然。在老去的市容上,以回归自然的方式取代涂抹浓妆来掩其斑驳,让人类与环境和谐共生。
「更新」的概念不再被一味解释成更高的建筑、马力更强的车辆、或者更加宽大的柏油路,反倒是一种回归的精神、谦卑的姿态,与自然共存,与万物共生。