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主题：【原创】新能源真的清洁吗？ -- 橡树村
家园 【原创】新能源真的清洁吗？ 日本福岛核电站事故再一次把核电站的安全问题推到了世界公众面前，核能的利用看起来又要遭到一次重大挫折。
其实从安全记录和对环境健康的影响上来看，核电比目前普遍使用的火电有很多的优势。在温室气体减排方面，煤炭为主的火电每度电排放温室气体相当于约1千克二氧化碳；考虑原料开采、运输等过程的温室气体排放，核电每度平均只相当于60多克二氧化碳，温室气体减排效果非常明显。
从能源开发和运行过程造成的死亡人数来看，按照世界原子能协会的数据，从1969年到2000年间，每太瓦年的严重事故死亡人数，煤电在经合组织国家(OECD)是157人，在非OECD国家是597人；而核电在非OECD国家是每太瓦年48人，在OECD国家则是零死亡。
在最令公众担心的辐射方面，煤炭中放射性物质的辐射总量高出核电上百倍，实际上具有更大的健康危害。除此之外，核电更没有火电所涉及的二氧化硫、氮氧化物、颗粒物排放等环境问题。
核电的危险往往是被夸大了的，对核污染的恐惧只怕比核电实际造成的问题要严重得多。不过，造成的恐惧本身也算是一种社会成本，在决策的时候仍然需要考虑。
生命周期评价法
核电的发展受挫，而降低温室气体排放的事业仍然需要继续，因此有人预计国际社会对太阳能、风能、地热、小水电、生物质能等新能源形式的投资会进一步加强。
新能源开发的意义重大。传统的化石能源支撑人类工业化数百年，功劳不小，问题也不少，对环境和健康已经造成了不小影响，人类需要寻找更加清洁的能量来源。
一般认为，新能源有污染少的特点。听起来似乎结论很明显：可再生新能源的能量直接间接来自太阳，在使用形式方面一般以电为主，能源转化过程清洁，常规污染物普遍少，使用的时候也没有化石能源的各种排放问题。不过，事情并不是这么简单。
新能源的利用是需要使用各种各样设备的，日常维护也需要消耗各种各样的材料，这些材料，设备的制造、运输、使用过程，就不一定那么干净了。有的会排放出不少常规污染物，有的需要消耗大量能源；有的在转换过程中也会产生污染。这些污染、所消耗的能源都需要分摊到新能?源当中去，才能得出某项技术是否清洁的结论。
前面比较火电与核电温室气体排放的时候，使用了叫做生命周期评价的方法。对于新能源领域来讲，就是考察整个生产过程各个环节所消耗的能量是多少，能量来源是哪些，影响是什么，污染物是什么等，从而对某个具体的新能源技术进行综合评价。一个新的能源利用形式，只有在其使用周期所贡献的能量大于其生命周期所消耗能量、其所排放的污染少于所替代的传统能源产品污染的时候，才是有价值的。
举个例子，美国国家可再生能源实验室总结过太阳能光伏电池的生产和应用能耗，结论是：制造电池全过程所消耗的电能大约需要这个电池运行3.7年的时间才可以收回。这个电池估计有30年左右的使用寿命。那么整体上算下来，在能量上就是赚的。
不同技术路线的能量回本期是不同的，如果某种技术落后的太阳能电池技术需要工作差不多十年的时间才能回本，同时使用寿命却达不到这么长时间，那么从能量角度来看就是亏的。这样的技术，在一些特殊环境下也许仍然有使用价值，但是对于解决能源问题，显然没有多大意义。
设备制造所消耗的能量只是问题的一个方面，制造使用过程造成的环境危害如何评价就比较复杂了。最近几年中国的太阳能电池产业发展迅速，但是因为技术相对落后、污染控制监管不到位等原因，生产的一些太阳能电池产品存在高能耗、高污染的问题，这也给太阳能产品的生命周期收益带来了很大影响。
环境健康危害的评价方法比较复杂，因为要把众多影响因素归结到一个单一的指标来衡量，主观性很强，结论也不一致。2009年美国科学院公布了一份名为《能源隐性成本：能源生产和使用过程中的后果》的报告，分析了以美国为背景的各类能源在生产和使用过程中的环境和健康代价，把各种环境健康危害换算成美元进行比较。这个报告认为，整体来说，使用先进技术、在有严格污染控制的情况下，以电力为最终产品的各种新能源，在环境、健康、温室气体排放方面相对火电都是有益的。
运输领域的健康环境代价就比较复杂了。这个报告研究了一些轻型汽车的技术和燃料路线，发现车辆每行驶一英里的环境健康代价在1.2到1.8美分之间。这里面最差的是使用玉米为原料的湿法乙醇路线，这个路线得到的85%乙醇含量的汽油，每行驶一英里代价达到1.8美分，而传统汽油仅有1.3美分。全电车在这个报告里面的表现也不好，环境健康代价接近每英里1.7美分，高于汽油车不少。
造成这个问题的原因是美国的电力供应仍然是以化石燃料为主，这样电动车的清洁程度就受到电力本身清洁性的影响，同时电池和电动机的制造也都是高耗能的，制造过程以及回收过程都存在污染问题。
当新能源遭遇中国国情
在中国也有类似的生命周期研究。2010年有一篇关于中国的全电车环境影响的文章，得到的结论是：因为目前中国电力中煤炭比例很高，污染治理也没有跟上，行驶同样里程全电车的生命周期二氧化硫排放是汽油车的3到10倍，氮氧化物排放也要翻一番，同时却不一定能够实现二氧化碳减排，看起来环境好处非常有限。
当然，全电车在使用终端没有污染，对于缓解城市污染仍然有正面意义，如果把全电车作为一个发展方向，那么就需要在发电的清洁方面和污染治理方面下不少工夫，以免被扣上转移污染的帽子。
清华大学进行过基于中国国情的各种车用燃料替代技术的生命周期分析。这项研究认为，在中国2005年的技术水平下，传统汽车比大多数替代燃料路线都有更好的能源效率以及更低的温室气体排放。
以已经在国内部分地区开始应用的粮食乙醇为例，在考虑了生命周期各个环节之后，行驶同样的里程，粮食乙醇路线的温室气体排放竟然高出汽油路线30%以上，生产粮食乙醇所消耗的外来能量，也超过了粮食乙醇产品中所含有的能量。
这样的乙醇，在能源利用效率和温室气体减排两个方面都没有新能源应该有的好处。很显然，在美国合适推广的内容，在中国不一定合适推广。造成这个不同的原因大约有两方面：一是在种植阶段，中国有非常普遍的滥用化肥和农药现象；二是中国相关加工工艺的技术水平与国际仍有差距，能耗高。这并不等于生物质的液体燃料前途就不光明，只不过在利用生物质作为资源生产各类液体燃料的时候，需要全面考察其清洁性，扶持真正节能减碳的路线。
所以说，一些听起来不错的新能源概念，并不一定比传统能源更加环保，甚至有的新能源生产过程消耗的外来能量高于其所产出的能量。所以，在新能源的推广和应用过程中，一定要切实作好翔实分析，搞清楚利弊，尽可能降低其环境影响，使新能源真正起到清洁能源的作用。
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平面媒体用稿，这是最终版本。
参考文献：
http://www.nirs.org/climate/background/sovacool_nuclear_ghg.pdf
http://www.world-nuclear.org/info/inf06.html
http://www.ornl.gov/info/ornlreview/rev26-34/text/colmain.html
http://www.nrel.gov/docs/fy04osti/35489.pdf
http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=12794
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/es100520c
清华大学博士论文。申威：中国未来车用燃料生命周期能源、GHG排放和成本研究，2007
清华大学博士论文。柴沁虎：生物质车用替代能源产业发展研究，2008
家园 村长对这个事情怎么看？这两天爆出来的高能镍碳超级电容！ 如果不是忽悠的话，至少公交车全电化大有希望啊
家园 【商榷】利用几乎取之不竭的核聚变能源的一个设想 报告村长，我又有一个异想天开的原创想法，请指教。
众所周知，核聚变能源的原料氢的同位素（氘、氚）海洋里储量很多，相对能源需求几乎取之不竭。唯一问题是受控核聚变还遥遥无期。但不受控的核聚变(氢弹爆炸）早就成熟了。我的设想是把氢弹爆炸转换为可利用的常规能源。具体如下：
1.在水滨建造大型密闭水室，唯一出口引水到高处蓄水池
2.利用氢弹爆炸的压力将大量的水泵到高处
3.待水的辐射衰减后，用水的势能发电
这个方案中的所有技术全部都是已有成熟技术：
步骤1可以借鉴目前地下核爆建筑的修造技术
步骤2的氢弹爆炸可以用很小当量的铀弹引爆（如中子弹），残余辐射很小。核聚变本身不产生任何辐射
步骤3就是现成的抽水蓄能电站
下面是放狗搜到的中子弹辐射污染介绍：
"中子弹放射性污染轻，持续时间短。由于引爆中子弹的裂变当量很小，所以，中子弹爆炸造成的放射性污染也很轻。据报道，美国研制的中子炮弹和中子弹头，其聚变当量约占５０％到７５％，所以，中子弹爆炸时只有少量的放射性沉降物。通常情况下，经过数小时到一天，中子弹爆炸中心地区的放射性就已经大量消散，武装人员即可进入并占领遭受中子弹袭击的地区"
当然用于发电的氢弹不用产生什么中子。可以改变结构以产生热和冲击波为主。其实就是巨型一个脉冲水泵。
家园 你可以计算一下 要维持目前的用电量，需要多少颗什么当量的氢弹，修建多大的抽水蓄能电站，然后再看看是否可行。
其他问题可以先放放。
家园 两个问题 文中称“煤炭中放射性物质的辐射总量高出核电上百倍”，似乎是在偷换概念，只单提辐射总量，没有说明煤炭有多少，打个比方说，一瓶高浓缩的农药，一滴就能致命，但是掺入到一大堆水中，喝多少也没事。
另外偷偷的有一个不合常理的猜想，所谓新能源能够用得起的重要原因之一，可能是因为有大量的便宜的化石能源（煤炭和石油）可以获得，万一那天这些传统的化石能源没有了或者不便宜了，这些新能源也就毛之焉附了。
- 复 两个问题
家园 新能源没这么差 之所以目前新能源的加工、处理都需要使用化石能源，是因为这些过程都在耗电，而电这个东西，你一上了网，就没区别了，所以在计算的时候，就加进去了化石能源的成分。随着清洁能源的比例逐渐提高，电本身在逐渐清洁，自然新能源对化石能源的需求也就逐渐降低了。当然，这个过程更加需要有高比例净产出的能源形式，所以第一代生物乙醇要被放弃，因为从能源角度来看基本上是得不偿失。的确新能源产业在现在这个阶段能够发展，与化石能源所提供的廉价电力有关系，但是这个产业在逐渐成熟，所需要的补贴在逐渐下降，总会有一天可以把成本降低到可以自身维持自己的程度的。
新能源的发展实际上需要较高的能源价格。能源的价格长期来看是在缓慢变化的，基本趋势是逐渐提高。当价格高到一定程度的时候，寻找能源这个人类的基本需求就会把资本投入到新能源形式上。换句话说，当人们只能逐渐去接受高价格的新能源，否则，能源从哪里来呢？
第一个问题，从目前所发生过的事故来看，即使是单次污染，煤电也很不好看的。
- -- 系统封号 --。偏要看
家园 村长这篇文章好是好，但 引用太多清华的那两篇论文了。
这两篇论文也就是在学术上有点意义，不客气的说它们没有任何实用价值和现实指导意义：既不能改变中国现有能源格局，也不能完善我国的新能源发展计划。
用脚趾头想都知道油比煤清洁，文章说是全方位的比较油和新能源的各种成本，但是却忘了为了控制石油产地而发生的战争，和为了石油运输的安全而建立的庞大舰队。什么，中国既没有为石油而发动战争也没有花巨资建立舰队？那就看看几万亿美元的美国债券吧，喔，还有一个活生生的例子：铁矿石。
家园 村长能否讲讲水电的事情？ 特别是西南地区的优势和存在问题
家园 水电是个好东西 不过开发的时候需要决策合理，质量监管也要到位，影响需要分析清楚。具体某一地某个项目，见不到系统资料的话说不好，也不是这个领域的，其实也不敢说啥。
如果相关争议能够导致增加决策透明度的话应该是个好事情。