【2009年「未來科學與文化」講座徵文】探索綠色能源與人類永續發展

林慶輝

【正見網2009年10月18日】

摘要

眼前人類正面臨兩大迫切的危機:能源短缺與全球暖化,這兩個看似獨立卻又緊密相關的議題,正關係著人類能否繼續在地球上生存與永續發展。在面對此關係著人類存亡的挑戰之際,被認為取之不竭而且無污染的綠色能源於是成為最被寄望的解決方案,因此世界各國莫不積極投入各種綠色能源科技的開發與研究,希望得以減緩全球暖化的危機,並獲得足夠能源繼續推動社會與經濟的發展。不過,綠色能源真的是解決這棘手問題的萬靈丹嗎?回想當初工業革命剛剛興起之際,機器與新的生產技術不也曾經帶給人們美好生活的無限嚮往嗎?本文將藉著檢視能源危機與全球暖化現況,以及數種主要綠色能源的發展與潛在限制,試著探討人類社會如何迷思於現代科技及其衍生的問題,以及綠色能源未來的運用方式,期望能對人類如何與地球共榮共存提供參考的方向。

1. 前言

自十八世紀工業革命起,人類逐漸開發出各種石化能源的使用方式,從使用煤礦的蒸汽機,慢慢發展到以石油燃料為主的內燃機,接著電力的出現與使用,促使人類的生活方式出現重大改變,而各式各樣的陸海空動力載具,更使地球上不同角落的人們有了密切的交流與互動。最近五、六十年中,人類也憑藉著石化能源進入太空,將人類活動領域擴展至地球以外的空間,這些成就當然也全拜石化能源的大量利用所賜。不過就在人們歌頌這些現代科技帶給人類前所未有的繁華文明之際,其實在這兩三百年的光景中,人們幾乎已將未來子子孫孫的能源消耗殆盡。根據最新的全球統計資料,若依照目前的能源消耗率推估,石油儲存量只剩不到五十年,煤礦也大約只能撐個百來年。同時人類大量使用石化能源所排放的二氧化碳,已累積至大自然無法消化的程度,因此造成大氣層存在著過量的二氧化碳,使太陽的熱能包覆在大氣層之內,而產生所謂的溫室效應,造成全球平均氣溫急速攀高,並引發全球氣候異常變遷,各地天災頻傳。所以人類過度的使用石化能源,不僅提前耗盡歷經億萬年複雜作用才形成的石化能源,也同時把人類唯一可依靠的地球環境逼到毀滅邊緣,形成全人類最迫切需要省思與設法解決的危機。由此可知,能源短缺與全球暖化其實並非兩個彼此獨立,而是一體存在、密切相關的重大問題,是關係著人類未來生存與發展的嚴峻挑戰。對於這個迫切危機,人們意識上最直接的反應是尋求不會產生溫室氣體的替代能源,一來可紓解石化能源不足的衝擊,同時也可減緩全球暖化的持續惡化,因此綠色能源應運興起,頓時成為全人類未來生存與發展的希望。不過,只發展綠色能源真的可以徹底解決人類未來的能源問題嗎?真的可以拯救地球免於暖化的危機嗎?本文將深入探討各種主要綠色能源發展的限制與潛在問題,同時檢討人們對現代科學技術的認知與態度,省思人類如何正確的面對此重大危機,期望能找出人類得以在地球永續生存與發展的方式。

2. 能源短缺與全球暖化現況

工業革命可說是人類歷史的轉折點,也是生活方式的分水嶺。由於機器、汽車、飛機等現代化的生產與運輸工具的出現,使世界逐漸成為地球村,人類也在這個科技快速發展過程中,享受到前所未有的繁榮與便利。不過凡事有所得必有所失,在人們利用科技滿足物質的享受慾望之際,不少生態環境被嚴重破壞,同時也消耗了龐大的地球資源。自上個世紀末期,已有先見之明的學者專家提出警訊,提醒人們地球所儲存的有限石化能源已經被消耗過度,百年之內將會面臨能源短缺的困境。根據世界能源統計年鑑2009 (BP Statistical Review of World Energy 2009)的最新資料顯示,在目前世界能源消耗率的估算下,全球石油蘊藏量平均只剩42年可用,天然氣與煤礦則分別是60年與122年,不過這些數字其實是逐年加速遞減的,因為新興的開發中國家對於能源的需求正迅速增加,其中以中國大陸、印度與中南美洲為大宗。這些駭人聳聞的數據明白的告訴我們,這一代的人類已將下一代的未來幾乎消費殆盡,因此積極開發綠色能源,並改變目前大量耗能的生活方式以節約能源,是我們大家責無旁貸的責任。

人類另一個重大危機則是地球暖化。目前暖化是全球最熱門的議題,世界各地的媒體幾乎每天都會出現與暖化相關的新聞,報導因為暖化所造成的氣候變遷、及其引發的各種現象與災難。就以今年(2009年)八月的台灣為例,莫拉克颱風就創下百年以來的單日最大降雨量紀錄,在南台灣造成超乎預料的災難。這個跌破氣象專家眼鏡的怪異颱風,或許只是全球暖化禍害的前兆,未來更劇烈的氣候變化與引發的災害可能不只如此。其實多數專家承認,目前的全球氣候變遷問題與地球暖化有密切關聯,2007年聯合國政府間氣候變遷小組(IPCC)的評估報告就指出,氣候變遷已經對某些自然系統造成不可挽回的損害;同時據非政府組織「氣候調適經濟」(Economics of Climate Adaptation)工作集團最新報告,五十年來氣候變化導致的災情,估計已造成逾八十萬人死亡及一兆美元的經濟損失。另外,由於地球暖化日趨加劇,未來人類也許會因為氣候暖化所產生的生存問題而互相開戰,因此,美國國防部預測屆時可能會發生所謂的「氣候戰爭」!據估計,全球的暖化難民,到2025年可能將高達10億人。那麼全球暖化的現況如何呢?英國氣象局哈德利中心(Hadley Centre)所做的最新研究指出,若當前溫室氣體排放趨勢不變,2050年代中期前,全球氣溫恐怕會上升攝氏4度,其中北極部分地區氣溫可能上升超過15度,非洲西部與南部也可能上升多達10度。其氣候變遷的速度,遠遠超過2007年聯合國政府間氣候變遷問題小組(IPCC)所預測的最壞情況。若真如模式所預測的發展下去,地球將面臨一場空前的生態浩劫。

至於暖化的原因,在美國前副總統高爾的大力宣傳下,主流觀點目前都認為人類大量排放二氧化碳是地球暖化的主因。不過,後來英國BBC電台所播出的紀錄片,則全盤推翻此主流的觀點,而傾向於太陽活動才是近年氣候暖化的主因;更有義大利科學家指出,人為因素影響的比重不到10%。因此,地球暖化的真正原因,科學家的看法仍然莫衷一是,不過也有部分學者認為,儘管二氧化碳可能不是暖化主因,但是人類大量使用石化燃料造成的空氣污染與環境破壞,卻極可能成為助長地球暖化的幫凶。最近,中研院環境變遷研究中心主任劉紹臣的研究發現,由於空氣污染的懸浮微粒影響,越開發的城市,夜晚溫度越熱,人們受不了熱,就越開冷氣,其結果就更加大能源的使用量,使暖化與能源消耗持續惡性循環,這就說明了空氣污染也可能促使暖化的現象更惡化。

3. 綠色能源的發展與隱憂

什麼是綠色能源?「綠色能源」包括太陽能、風能、地熱能、氫能、生質能等,通常是意指這些能量直接取自大自然,且其能量轉換過程對大自然少污染或是零污染。由於太陽能與風能看似取之不盡,用之不竭,可以永續性地重複使用,因此有人稱為「再生能源」。除了生質能與有機燃料電池,其他綠色能源的使用過程不會排放二氧化碳,也沒有其他對空氣或水的污染,因此被視為潔淨能源。目前世界各國莫不全力發展綠色能源產業,希望在推動減碳的同時,也能獲得足夠的電能,繼續發展產業。

2009年十月坐落於美國德州的全球最大風力發電場剛剛開始運作,整個風力場面積高達四萬多公頃,可提供發電量七百八十萬瓦,而最近中國大陸也與美國能源大廠簽署協議,將於2010年6月起在內蒙鄂爾多斯建造全球最大的太陽能發電廠,該工程占地六十五平方公裡,發電規模可達二十億瓦,預計將提供三百萬戶家庭用電。在此之前,德國與丹麥的公司也於去年(2008年)開始投資建造全球最大規模的離岸風力發電廠,預計四年後在倫敦外海完成兩百七十座風力機的架設,總發電容量十億瓦,相當於一座大型的核能發電機組。這些大規模的綠色能源建設案例,其實正顯示全球是多麼積極的發展綠色能源。

不過就在一片榮景之際,我們得小心檢視另一面的數據。將於倫敦外海誕生的全球最大離岸風力場,其實只能供應英國電力需求的百分之一,而且風力大小是有季節性的,遇到無風季節,再大的風力機組也是無用武之地。太陽能發電系統也有相似的處境,沒有陽光的夜晚就是太陽能使用上的致命傷,即使架設於陽光充足的沙漠地區,也只能在白天發揮效用,同時這些發電系統需要龐大面積,如內蒙的太陽能發電廠就占地六十五平方公裡,因此可取用的能源密度偏低。這些問題都是使用綠色能源所必須正視的先天限制。

另外,我們也應進一步了解這些綠色能源發電設備的生產製作過程以及對環境生態的影響。對於號稱零污染的太陽能板,其中矽晶太陽光電板的製程實際上與IC晶片相近,會產生空氣污染與大量工業廢水,而薄膜式太陽能板的製造則需使用劇毒性化學原料,這應是許多人避談的問題。至於目前能源局大力標榜的氫能利用,也就是氫燃料電池,雖然不會排放二氧化碳,但是所需要的氫氣得利用其他能源來製造,因此並不直接提供能源,而是能源的儲存與利用技術;若是使用含碳氫的其他有機燃料,則燃料電池也會排放二氧化碳,無助於達到抑制暖化的減碳目標。至於生質燃料或生質柴油,雖然可替代部分石化燃料,但對環境的衝擊更不容忽視。自從生質燃料被積極推廣以來,印尼和馬來西亞為了生產生質柴油,從事大片農田的轉作和雨林的開墾,使之成為棋盤式的油棕林,其總面積超過三個台灣的大小,這使得地球殘存的熱帶雨林面臨消失的浩劫。因此,科學家與工程師若低估或忽略這個嚴重的副作用,岌岌可危的生物多樣性將再遭受嚴重的打擊。

同樣的,大型風力發電場對於生態也是有所影響的,尤其是候鳥的生態活動,過去幾年已發現候鳥因風力機的架設而死亡的案例,歐美不少環保團體,為了保護瀕臨絕種鳥類,紛紛採取法律行動,阻止許多地區風力發電計劃的實施。另外,加拿大能源與環境研究首席David Keith博士與其他歐美學者的研究,都指出大範圍的使用風能發電有可能引起局部與全球的氣候改變,因為大面積的風力發電系統會改變氣流的風場,進而影響大氣中熱量與水氣的傳輸過程,致使氣候發生變化。另外,荷蘭研究人員Pim Rooijmans曾利用中尺度數值模式模擬了在北海建造60km x150 km 的風力場所產生的影響,結果顯示沿海岸線的風速會明顯減弱,同時也改變雲的覆蓋率與降水,這份研究結果對於包括台灣在內的許多大力推展大規模離岸風力發電系統的國家,不啻提供了重要的警訊。

由上述的討論,可發現綠色能源的確有其優點,也應是未來替代部分石化能源的主要來源,但是其供電穩定性不足與能源密度偏低的先天限制,以及對生態環境的潛在衝擊,也指出綠色能源的不足之處。因此人類必須認知,世上並沒有完美潔淨的能源可供人類無度的揮霍,其他的科技發展也有相同特性,亦即科技都有其美好優越的一面,但總是存在著某些限制與潛在的負面影響。

4. 提升精神文明與敬重天地才能永續發展

要解決問題,一定要先了解問題,也就是我們得先釐清為何人類在一兩百年之內就將地球石化能源幾乎耗竭,同時把地球平均氣溫推高這麼多?然後我們才能確定綠色能源是否有能力扮演這個挽救地球重大危機的救世主。首先,試問人類消耗這麼多物資與能源,到底用來做什麼?我們真的無可選擇的需要這麼多嗎?對於這個問題,我認為可由兩個層面來觀察。首先就以一般個人而言,由於工業革命導入了機器生產方式以及市場經濟的推波助瀾,促使工廠生產量大增,刺激人們大量甚至過度的消費,因此市場上可見大量價廉的產品,而一次使用性的眾多商品更充斥在日常生活之中,使人們忘記要珍惜這些看似隨手可得但其實來之不易的物資,因此各種嚴重的浪費行為自然也就層出不窮;再加上各種科技產品的誘導下,人們一味的追求感官上更新、更不一樣的短暫感受與慾望,反而不再嚮往恆久的美感與價值,因此各種商品的世代替換周期日益縮短,大量過時商品隨即被拋棄,更加速了對能源與物資的消耗與浪費。若仔細環視周遭人們的日常生活,可發現各種浪費行為所消耗的能源物資有時甚至超過真正所需的部份,我想這是每個人都得深刻反省的問題。

接著我們以較大的角度來檢視國家社會,可發現這幾十年來,各國政府著魔似的追求經濟指標的成長,一方面鼓勵大量生產與建設,另一方面則刺激大眾消費,藉以促使經濟活動蓬勃,有時甚至刻意忽視對環境與生態的破壞,一切以發展經濟為優先,以為如此才能促進國家更發達,人民生活更幸福。不過為了追求經濟成長,台灣的二氧化碳排放密度高居世界首位,暖化的溫度上升幅度是全球平均值的兩倍。但所獲得的結果是,台灣人民的痛苦指數名列世界前茅,社會道德水準也因功利主義的摧殘而大幅下滑,不少被破壞的自然環境正不時的向我們反撲。這些擺在眼前的事實已經告訴我們答案,那就是我們應該好好檢討什麼才是這個社會真正需要的發展方向,怎麼做才對自己的環境與社會有益、對解決人類面臨的危機有幫助。

由前述對綠色能源特性與潛在問題的探討中,可清楚了解綠色能源有其先天上的限制,也就是能源供給量的穩定性不足與可擷取的能量密度不夠高,即使大面積使用綠色能源也無法滿足目前全球能源的需求,更何況大面積的從大自然擷取能量可能會干擾生態或改變氣候,因此倘若人類依舊大量的耗用能源,綠色能源是不可能完全取代現有的石化能源,也就是除非減少不必要的能源使用與浪費,否則任何替代能源一樣入不敷出,地球遲早會負荷不了人類的揮霍。

深究這些造成能源短缺與全球暖化的根本原因之後,我們當可了解問題的癥結其實出在人心,是因為人心有著科技萬能的迷思,以為憑藉高科技就可使人類達到永續發展的目標,甚至不計後果的想改造自然,試著以科技來滿足人們對物質慾望的追求,其結果不僅促使人類道德大幅衰落,提前耗盡石化能源,也造成地球急速暖化的危機。

所謂解鈴仍需系鈴人,既然問題來自人心,根本解決之道就得從人心著手。因此本文建議先從淨化人心做起,鼓勵人們回歸自然,注重精神生活,減少對物質的慾望。因為人們若不再一味的追求物質慾望的滿足,將可避免物資與能源不必要的大量浪費,直接減少能源的消耗與降低溫室氣體的排放,迅速減緩能源短缺與地球暖化的持續惡化,這是個人能起到的最立即效應。其實從現代人追求健康養生的角度來看,多走路少開車,多到戶外接觸大自然而少關在家中吹冷氣、打電玩,此舉既可節能減碳,也有助於身體健康。若能同時注重精神生活,減少物質的慾望與追求的名利,不僅可遠離生理上的病痛,也能減少心理上的煩惱與壓力,整個社會的負擔也隨之大幅減輕,而且這過程更直接的減少地球能源消耗與溫室氣體排放,這種一舉多得、利己利眾的生活方式,難道不正是我們所需要的嗎?

至於發展科學與技術的研究人員,也要先修正現存以科學技術對抗自然環境的思考模式,改以尊崇天地、順應自然的謙卑態度,引導一般大眾去除對高科技的盲目信仰,同時以提高綠色能源使用效率與改善節能技術的研發成果,貢獻所學於人類社會。政府機關則要調整產業與經濟的發展方向,改以提升人民的精神文明為主軸,不再只以經濟指標的成長為標的;而在發展產業的同時,要以保護環境生態為優先考量,並謹慎的依照分散與多來源的原則,來開發與使用綠色能源,也就是不要大範圍或大面積使用單一種綠色能源,以免干擾生態、破壞自然的循環系統。倘若個人、科技人員與國家社會都能修正以往錯誤的生活方式與心態,注重精神文明,以敬重天地的態度與大自然合諧共處,如此人類社會道德得以提高,自然大地得以生息,地球暖化的危機也就得以解除。

5. 結語

「永續發展」應是指人類得以代代幸福的生活在地球上吧!這不僅是世界各國共同的發展目標,也是全球人類的一致的願景。為達此目標,人類曾深深的仰賴現代科技,但其結果是被迫面對能源耗竭與全球暖化的危機,因為人們雖然知道科技的美好,卻忽視了科技的不足與負面影響;同時因為人們忘卻精神生活的提升,淪落於利用科技滿足物質慾望的追逐,因此也造成人類心靈枯竭與道德低落的內在危機。在了解人類生存的危機與綠色能源科技的利弊之後,假使大家能以尊重天地、珍惜大自然的態度,徹底改變人類進步發展的思維,回歸精神文明的發展,拋棄大量耗能的生活型態,適切的開發與使用綠色能源,以減少對石化能源的依賴與溫室氣體的排放,相信能源短缺將不再是問題,地球暖化危機也不再惡化,人類幸福生活的永續發展目標將會更接近。

添加新評論