寫給地球人的能源史:第三個千禧年(四) | 台灣環境資訊協會-環境資訊中心

寫給地球人的能源史:第三個千禧年(四)

2008年06月27日
作者:艾弗瑞.克羅斯比(Alfred W. Crosby);譯者:陳琦郁

環保主義者高唱:「氫!氫!」,以抵擋能源短缺的恐慌與絕望,前瞻的企業主管甚至美國總統最近都加入環保行列。他們說,「氫」(正是太陽的氫融合,才有高等生物的出現啊!)可以讓所有人獲得並且維持更高的生活水準。而且這種快樂生活會永續維持,因為截至目前為止「氫」是大自然中最豐沛的元素,海水裡有取之不盡用之不竭的「氫」。

氫很容易燃燒(氧化),它可產生熱力又不會造成污染,因為氫結合氧之後就成了「水」。芝加哥市長達利(Richard Daley)曾經喝了一杯以氫為動力的公車所排放出來的水,他公開表示沒有任何不適。氫和電一樣都是很容易傳輸的能量,不同之處在於,當沒有起作用時,氫這項物質並不會因此消失;但如果沒有不斷發電,電就不會存在。所以可以將氫氣儲存於氣槽中,需要的時候再取用;或者也可以採用液體形式,用巨大的貨輪來載運,為某個國家供應電力。總之,你可以運送氫到任何地方,以任何想得到的方式來運用它。

當然,使用氫也有一些問題要留意。唯有氫的成分夠純,副產品的組成物也才夠純。但要達到高純度可是所費不貲,所以實際應用時,都是使用純度沒那麼高的氫,然而如此一來就不可避免地會產生其他污染物,例如:酸雨的成分——氮化氫。但是,兩害相權取其輕,燃燒氫對人類健康與生物圈所造成的傷害,遠小於燃燒生質物或石化燃料。

然而,其實你不需要直接燃燒氫來取得能源,你可以透過零污染的燃料電池(fuel cells)來使用氫。在這類電池中,通過陽極的氫原子會失去電子,累積這些電子即可用來點亮電燈,啟動電腦、縫紉機、汽車等等。這種生產能源的方式不會產生噪音,因為燃料電池裡沒有零件在運作。失去電子的氫原子核,會與來自陰極的氧原子結合,再度變成水。但燃料電池目前非常昂貴,也許假以時日會降價。

這個天大的禮物卻有個大問題,氫是一種聚合性元素(gregarious element),可以自由地與其他元素結合,形成各種分子,因此地球上極少以純氫形式存在的氫,需要耗費相當的能量來打破分子,才能取得純氫。目前最便宜也最容易取得氫的方式是透過燃料電池,但它們終究是碳「氫」化合物。為了避免污染而使用燃料電池,就像想要戒除尼古丁,從抽雪茄改成抽香煙一樣。另外還有其他得到氫的方法,「水」就是其中一種。我們可以電解水,以取得氫氣和氧氣。這種技術在世界各地高中物理與化學的課堂上,已經一次又一次不斷地被重複著。
若只是要取得少量的氫,這種所謂的「電解」是既廉價又簡易的方法;但是如果要獲得大量的氫,足以為城市、國家、甚至整個工業化世界供電,那麼挑戰就很大了。單是美國每天就得耗用1200萬桶石油供地面運輸使用,若要產生相當於這些石油的能源,則至少需要23萬公噸的氫。數量之大令人震驚,但問題不在於數量,因為海洋充滿了氫,真正的挑戰是,如何獲得足夠的電力,去分解海水的氫和氧?

讓我們再以美國這個高度耗用能源的文明社會為例。若要產生能夠滿足所有需求的氫,在現有的發電量之外,美國還需要再增加4000億瓦特的電力。這需要新建兩百座胡佛水壩才能做到,即便美國人願意為此付出金錢與環境代價,北美也沒有這麼多規模大到足以建造這類水壩的河流。也許美國人可以在美洲大陸廣佈太陽能面板,並且在所有海邊設立風車,或者可以發射大型太陽能電池到太空軌道,或鋪設在月球表面,透過這些設備將數十億瓦特的太陽能量傳送回地球上的接收器(當然,精確瞄準就變得很重要了)。這個解決方案或許可以實現,但落實之日遙遙無期,而且「政治上」不可能。因為很少有人願意和太陽能面板、風車或其他能源裝置比鄰而居,這類抗拒行為的半官方名稱為「鄰避效應」(NIMBY),意即「不可以在我家後院」(not in my backyard)。

或許我們可以執行前面幾頁所提及的全部方案,將各式各樣對環境友善的能源拼湊起來,藉此解決我們的能源困境,但執行起來可能很複雜。另一條路是使用不會造成污染,而且嶄新又強大的主要動力機制,其實它已經存在,隨侍在側,它就是——核子反應爐。 (本系列連載完)

關於作者:克羅斯比長期投注環境史研究,最膾炙人口的著作有《哥倫布交流》(The Columbian Exchange)和《生態帝國主義》(Ecological Imperialism)。曾在耶魯大學、赫爾辛基大學授課,目前任教於美國德州大學奧斯汀分校。

他還投身民權運動,開設「黑人研究」相關課程,並活躍於當年反越戰的行動中。他關心弱勢群眾的歷史,不論是經濟上的,或是政治上的,特別是醫學史上的受害者,在疾病傳播的研究上自成一家之言。不論是哥倫布來到新大陸之前的原住民,或1918年流行性感冒大規模死亡的民眾,都是他的研究對象。

結合以上的研究主題,他還進一步發展出科技史的研究興趣,寫出榮獲各方讚賞的書。例如:研究人類「拋擲」技術與火的Throwing Fire: Projectile Technology Through History、研究人類將萬事萬物都予以量化的The Measure of Reality: Quantification and Western Society, 1250-1600。

他的作品曾獲「愛默生獎」、Medical Writers Association Prize、「洛杉磯時報年度最佳選書」等肯定。(資料提供:左岸文化)

※ 本系列連載出自「左岸文化」出版之《給地球人的能源史》,不適用網站CC授權