认识能源

    能源是什么？这是个既简单又复杂的问题。说它简单，因为它与我们的生活离得很近——我们照明用的电、做饭用的天然气、洗澡用的热水、开车用的汽油都是能源，说它复杂，是它的形态难以捉摸、类别包罗万象，利用方式也千奇百怪。

    目前各种有关“能源”的定义不下20种。《科学技术百科全书》的定义是：“能源是可从其获得热、光和动力之类能量的资源”；《日本大百科全书》的定义是：“在各种生产活动中，我们利用热能、机械能、光能、电能等做功，可利用来作为这些能量源泉的自然界中的各种载体，称为能源”；《大英百科全书》则定义为：“能源是一个包括所有燃料、流水、阳光和风的术语，人类用适当的转换手段便可让它为自己提供所需的能量”；我国的《能源百科全书》给出了如下定义：“能源是可以直接或经转换提供人类所需的光、热、动力等任一形式能量的载能体资源。”

    归纳以上的各种定义，我们可以梳理出能源的基本含义，即能源是自然界中能为人类提供某些形式能量的物质资源，它的存在形式是多样的，且可以相互转换。

    能源的种类繁多，包括煤炭、原油、天然气、煤层气、水能、核能、风能、太阳能、地热能、生物质能等，对于它们的分类也有许多不同的方法。

    按能源的基本形态来分类

    按能源的基本形态来分类，所有能源可分为“一次能源”和“二次能源”。

    “一次能源”是指直接从自然界获得、不改变其基本形态的能源，如煤炭、石油、天然气、水力、核能、太阳能、生物质能、海洋能、风能、地热能等。它们在未被开发之前，处于自然存在状态。

    “二次能源”是指由一次能源加工、转换后形成的另一种形态的能源，如电力、焦炭、煤气、落气、热水等。其他如汽油、煤油、桑油、油等石油制品在生产过程中排出的余能、余热也属于二次能源。一次能源无论经过几次转换，其所得的另一种能源都叫二次能源。比如，在燃煤的火力发电厂，煤炭燃烧之后先变成落汽热能，落汽再推动汽轮机变成机械能，汽轮机带动发电机变成电能，期间一共出现了三次能量转换，但我们不能把最后产生的电能称为三次能源，仍需把它称为二次能源。

    按能源的来源来分类

    从能源的来源来看，能源可分为四类，它们分别来自太阳、地球内部、原子核反应、天体引力等。它们都是自然界中天然形成的、未经加工或转换的能源。

    第一类是来自太阳的能源。太阳除了直接向人们提供可被利用的光和热以外，还催生了地球上许多其他形式的能源。可以说，目前人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。例如，植物通过光合作用可以把太阳能转变成化学能，这部分贮存在植物体内的能量为人类和动物界的生存提供了能源，又如煤炭、石油、天然气、油页岩等化石燃料，它们是由埋在地下的古代动植物经过漫长的地质年代转化而成的，其实它们是另一种通过古代生物固定下来的太阳能；此外，如水能、风能、波浪能、海流能等的形成也离不开太阳辐射的影响。从数量上看，地球可接受的太阳能非常巨大——理论计算表明，太阳每秒钟辐射到地球上的能量相当于500多万吨煤燃烧时放出的热量，一年累计就有相当于170万亿吨煤的热量。但是，令人惋惜的是，到达地球表面的太阳能只有千分之一左右被植物吸收，并被转变成可贮存的化学能，其余绝大部分能量都被转换成热，散发到宇宙空间。

    第二类是来自地球内部的能源。地球是一个大热库，从地面向下，随着深度的增加，温度也在不断升高。各类温泉、火山爆发所释放的能量就是从地下喷出地面的地热。地球上的地热资源贮量也很大。目前人类的钻井技术仅可达到地下10公里的深度，仅按此深度估计，地热能资源总量就相当于世界年能源消费量的400多万倍。

    第三类是来自原子核反应的能源。原子核反应主要有裂变反应和聚变反应，在发生以上这些反应时某些物质可以释放大量的能量。目前，在世界各地运行的440多座核电站多是使用铀原子核裂变时放出的热量，使用氘、氚、锂等轻核聚变时放出能量的核电站正在研究之中。根据地质勘测，世界上已探明的铀储量约为490万吨，钍储量约为275万吨，这些裂变燃料足够人类使用到迎接聚变能的到来。能够发生聚变的燃料主要是氘和锂。氘存在于海水中，按地球上海水总量约为138亿亿立方米来计算，世界上氘的储量约40万亿吨；锂在地球上的储量虽比氘少得多，也有约2000多亿吨。由此推算，氘、氘聚所能释放的能量将比全世界现有能源总量放出的能量大千万倍，按目前世界能源消费的水平，可供人类使用上千亿年。

    第四类，来自地球——月球——太阳相互引力的能源。地球、月亮、太阳之间有规律的运动造成相对位置周期性变化，它们之间产生的引力使海水涨落而形成潮汐能。与前三类能源相比，潮汐能的数量很小，全世界的潮汐能折合成标煤约为每年30亿吨。况且，人类实际可利用的只是浅海区的潮汐能，那部分能量每年约为6000万吨标煤。

    按能源的可燃性来分类

    按能源的可燃与否，能源可分为燃料型能源和非燃料型能源，前者包括煤炭、石油、天然气、泥炭、木材等，后者包括水能、风能、地热能、海洋能等。由于人类最早利用自身体力以外的能量来源于火，因此人们对燃料型能源的利用历史非常悠久，消耗量也极其大，而对于非燃料型能源的利用还处于开始阶段，有很大的上升潜力。

    按能源的清洁程度来分类

    根据能源被消耗后是否造成环境污染的后果来看，所有能源又可被分为污染型能源和清洁型能源。其中，污染型能源包括煤炭、石油等，大多为燃料型能源，清洁型能源包括水力、电力、太阳能、风能以及核能等，大多为非燃料型能源。

    按能源的可再生与否来分类

    人们对一次能源再进一步加以分类——凡是可以不断得到补充或能在较短周期内再产生的能源被称为再生能源，反之被称为非再生能源。风能．水能、海洋能、潮汐能、太阳能和生物质能等是可再生能源，煤、石油和天然气等是非再生能源。地热能基本上是非再生能源，但是从地球内部巨大的蕴藏量和人们当前的微小使用量来看，它又可被认为具有再生的性质。由于核能的新发展将使核燃料循环而具有增殖的性质，且核聚变最合适的燃料重氢又大量地存在于海水中，可谓“取之不尽，用之不竭”，因此，核能也可被认为具有再生的性质。

    商品能源和非商品能源

    凡是能进入能源市场作为商品销售的能源被称为商品能源，如煤、石油、天然气和电等．非商品能源主要指薪柴和农作物残余生物质能。目前，国际上的能源统计数字均限于商品能源，对非商品能源的统计还不完善，其利用潜力还未被人们充分认识。有资料显示，1975年世界上的非商品能源约为0．6太瓦年，相当于6亿吨标准煤，而中国1979年的非商品能源约合2．9亿吨标准煤。

    按能源的形态特征与应用层次来分类

    目前，在大多数情况下，人们通常按照能源的形态特征或转换与应用的层次来对它进行分类，这也是世界能源委员会所推荐的能源分类。按照这个分类法，能源可分为固体燃料、液体燃料、气体燃料、水能、电能、太阳能、生物质能、风能、核能、海洋能和地热能，其中，前三个类型统称化石燃料或化石能源。已被人类认识的上述能源，在一定条件下可以转换为人们所需的某种形式的能量。比如薪柴和煤炭，把它们加热到一定温度，它们能和空气中的氧气化合并放出大量的热能。我们可以用热来取暖、做饭或制冷，也可以用热来产生蒸汽，用蒸汽推动汽轮机，使热能变成机械能，也可以用汽轮机带动发电机，使机械能变成电能；如果把电送到工厂、企业、机关、农牧林区和住户，它又可以转换成机械能、光能或热能。

    能源的存在方式及其转化

    其实，从能源的定义及分类中，我们就可以看出，能源的存在方式是多变的，它们之间也是可以互相转化的。

    所有的化石能源、生物质能、水能、核能具有一定的实体物质形态，它们或者是固态，或者是液态、气态。一部分清洁型能源是无形的，如电能、风能、太阳能等，它们各自以特殊的方式存在着。

    所有的能源形式是可以互相转化的，例如，在一次能源中，风、水、洋流和波浪等是以机械能的形式来为人类所利用的，因为利用各种风力机械和水力机械人们可以把它们转换为动力或电力。煤、石油和天然气等常规能源，一般是通过燃烧将燃烧化学能转化为热能，并将大量热能通过各种类型的热力机械转换为动力，带动各类机械和交通运输工具工作，或是带动发电机送出电力，满足人们生活和工农业生产的需要。

    能源在转化的过程中会产生一定的消耗。这些消耗有的被用来促使能源转化的形成，有的被用来满足人类活动所需。在人类活动的耗能方式中，电能具有无可比拟的优势，因此发电所需的能源占能量总消费量的比例很大。据预测，20世纪末仅发电一项的能源需要量将达到一次能源开发量的40%以上。

    城市能源流线图

    如果把城市比作一部复杂的机器，那么维系这部机器正常运转的原料就是能源；如果把城市比作一个人的身体，那么能源的作用就如同人体中的血液——它流经城市的各个环节，带来能量和有用的物质，供各部分正常工作、运转，产生废弃物和二氧化碳排放。正像人体离不开血液一样，城市的运转离不开能源的输入。越是发达的城市对能源的依赖越严重。

    研究能源在城市生活中的流通路线，我们可以得出一张有趣的城市能源路线图。

    城市所能利用的所有能源首先都来源于大自然，它们可以是煤、石油、天然气等化石能源，可以是太阳能、风能、生物质能、海洋能、地热能等可再生能源，可能是高技术手段下的核能利用，也可能是我们暂时还无法描述的某种新能源……这些能源经过一定的环节可以被转化成便于城市生活和生产使用的成品油、电能或热能。

    上述这些能源会流入城市的各个角落，驱动城市工业生产、城市交通、城市建设、城市生活等各个环节的正常运转，当然其中的部分能源会通过工业产品流向城市。能源流向城市各个角落的过程也就是能源被消耗的过程。能源消耗支撑了城市功能的发挥，保证了城市生活的正常进行，维系着城市建设和发展的进程。

    能源被消耗的过程既为城市创造了财富，又给城市带来了大量废弃物。这些废弃物包括工业废弃物、生活垃圾、温室气体排放……它们被重新扔给自然界。当然，其中的部分气体排放会被地球表面的植被吸收、固化。这些植物和地球上的其他有机废弃物会在经历漫长岁月的变化后重新成为可被利用的化石能源……

    从以上的城市能源路线图，我们可以清晰地看出，能源就像血液，在城市这个巨型的躯体中流动。显然，要想控制、节约宝贵的能源消耗，我们应该把能源流经的各个环节看成一个个阀门，并尽量注意拧紧阀门。

    城市能源危机

    人类社会有了城市以来，城市所消耗的能源一直呈迅速上升的趋势。可以说，人类社会城市发展的历史和能源利用的历史密切相关。城市越发展，人类对能源的依赖度就越强。在人类开发和利用能源的历史上，经历了三次工业革命，每一次都给社会生产带来了巨大的影响，引起了经济的飞跃发展。据统计，自19世纪末以来，世界人口增加了2倍多，已经突破了60亿，而能源消费却增加了16倍多。

    随着城市规模的急剧扩大、城市物质消费能力飞速提高，从世界范围来看，不久的将来，60亿世界人口中的50%将实现城市化，在不发达地区，也有约40%的人口将住进城市。几十亿的人民将在工业化的城市中生活，城市消耗的能源在人类社会活动总耗能中所占的比重越来越大。联合国的一份报告指出，虽然城市面积只占全世界土地总面积的2%，但却消耗着全球约75%的资源。

    高度城市化带来的后果是，人们在享受城市高度物质文明的同时，也在以几何级增长的速度吞噬着大量的能源。尽管我们不断有“发现更多大煤田”、“打更多的油井或气井”的好消息传来，但是无论怎样，能源的供应始终跟不上人类对能源的需求。按目前的消耗量预测，专家们认为地球上所能开采的煤炭只能维持人们一到两个世纪的使用，石油、天然气甚至维持不到半个世纪的使用。也就是说，到2050年左右，石油、天然气等化石能源的价格会升到很高，对城市工业、城市经济造成非常严重的影响。最为悲观的观点来源于瑞典乌普萨拉大学的研究预测，他们甚至认为，在2010到2020年的某个时间，世界油气供应将不能满足需求。

    在世界各国，由于城市物质水准和城市发展模式的不同，对于能源消费的总量也有着很大的差异。例如，以大尺度、低密度为特征的美国是一个“生活在车轮上”的国度，其人均汽油消耗量是注重“紧凑”的、小尺度城市发展的欧洲人的5倍，也是现代化程度较低的中国人的10倍。

    由能源危机引发的连锁反应对人类社会的打击将是致命的。试想，如果在新的能源体系还未建立、地球上的化石能源将被消耗殆尽的时候，除了工业规模的大幅萎缩、城市生活的崩溃、停顿以外，因为争抢剩余能源的战争也将不断发生。

    能源大量消耗带来的另一个严峻的问题是环境问题。我们知道，燃烧石油、煤、煤气、铀将导致空气和海洋温度的升高，这在大的发电厂周围已经引发了很多问题。如果我们使用的矿物燃料继续增加，地球最终将会变暖，由此引起的气候变化将是难以估计的，因为燃烧石油、煤和煤气产生的二氧化碳等温室气体环绕在地球周围，形成一个巨大的温室，使热量难以散发出去。同时，由于能源大量的使用，核电站、煤矿、风车、钻井平台、油轮泄露等大量事故也随之发生，对海洋、大气环境、地表环境的威胁也在逐渐加大，因为很明显，发生事故的危险性将随着能源消耗的增加而增加，随着能源消耗的减少而减少。

    城市发展对于环境的危害还存在于其他诸方面。例如，随着大城市的快速蔓延，城市与其周边土地和水系的关系急剧恶化。城市从其周边环境中获取土地、食物、水、建筑材料以及其他各类资源，并向周边排放大量污水、废弃物，破坏了其周边乡村环境的生态平衡。

    节能的潜力

    自从20世纪70年代第一次石油危机在西方工业化国家爆发以来，人们对于能源的关注突然加大。人们第一次开始认识到，地球上的石油并不是源源不断的，而人类对能源的需求却越来越如饥似渴。自石油危机以来，人们开始寻求能源的替代品，也开始关注节能的可能性。前者在短时期内无法实现，人们只能把希望放在对自身生活方式的改变上，以节约的行为和态度来遏制能源消耗的速度。

    节能的基本思想是采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可接受的措施，来更有效地利用能源资源。为了达到这一目的，需要从能源资源的开发到终端利用，更好地进行科学管理和技术改造，以达到高的能源利用效率和降低单位产品的能源消费。由于常规能源资源有限，而世界能源的总消费量随着生产力的发展和人民生活水平的提高越来越大，世界各国十分重视节能技术的研究。

    从本书前面所述的“城市能源流线图”中，我们可以看出，能源流经现代城市生活的各个环节，因此，节能的潜力存在于城市的各个角落，我们需要拧紧能源流通环节中的每一个“阀门”。

    节能的潜力首先存在于城市能源的供给上。如调整供电、供热网的体系，将电站靠近居民区，以替代远距离的供热；减少大量浪费热能的大型核心电站，兴建新型的包容许多小型电站的网络体系，建立能源的阶段次分级：第一级为电站，第二级为工业的废热利用，第三级是为居民的采暖供热，把公共与私人的供热需求组织在新的网络体系之中。

    节能的潜力还存在于城市工业生产之中。由于生产工艺、设备的落后，同样的产出会消耗不同的能耗。例如，按2003年的数据统计，上海当年消耗每吨标准煤创造的GDP为1139．7美元，仅为日本2001年的13．5%，德国的21．7%。因此，工业企业要淘汰高耗电的落后工艺和设备，积极采用高效电动机、风机、水泵等节能型产品，合理安排生产工艺、生产班次，可在电网用电高峰季节安排设备大修，在非高峰时段安排非连续生产和辅助生产。

    节能的潜力也存在于城市交通之中。在我国，各城市交通耗能居高不下，无论是能耗总量还是在各类能耗总量中所占比重，都呈明显的上升趋势。这与我国近年来私家车拥有量迅猛增长、居民出行方式改变有着密切的关系。以合理的方式引导城市交通系统高效节能运行，大力发展步行、自行车和公交等绿色交通方式，将会大大减少城市交通的耗能总量。

    节能的潜力还来源于城市建筑。目前我国城镇建筑的运行能耗约为社会总能耗的20%～22%，如果建筑能耗降低一半，则社会总能耗可以降低10%。与发达国家相比，我国的单位面积采暖能耗为同气候条件下发达国家的2～3倍，具有较大的节能潜力。

    节能的潜力还存在于我们的城市生活之中。由大量城市人口形成的城市生活方式，对于城市能耗的总量也起着举足轻重的影响。充满节约意识的生活方式、生活习惯会在不知不觉中节约大量的能源消耗，如选择使用节能电器，注意随手关灯，减少食物、衣物浪费，简化室内装饰等。反之则会带来大量的能源浪费。

    节能的途径与手段

    城市节能的实现途径可以来源于城市生活、城市生产的各个方面，其手段也层出不穷。从城市能源消费的几大类别来分，可将其大致分为城市制造业节能、城市交通节能、城市建筑节能、城市生活节能，其中城市生活节能又主要与社会节能意识的塑造有关。

    增强社会节能意识

    在经济发展水平、产业结构相近的情况下，日本人均能源消耗为4吨标油，而美国为10吨标油，两国之间能源消耗的差距高达70%。原因何在？其主要原因在于两国之间社会节约意识的重大差异，并因此造成了两国消费模式的巨大差异。日本是一个资源稀缺的岛国，强烈的危机感使该国民众有着传统的节约意识，其生活方式也非常注意节约；而美国是一个国土辽阔、资源丰富的大国，民众的节约意识比较淡薄，其生活方式也较为浪费。可见，在所有的节能途径中，观念上的重视是最重要的。有了注重节能的社会意识，提倡“绿色生活”模式，城市节能就有了根本保障。

    实现绿色生活的手段可以有很多，首先我们应注重节约用于家庭的能源消耗。这些能耗既包括照明和家用电器使用的电、取暖和生活热水所用的热能，还包括购买家具、服装、鞋帽等日用品而产生的热能，因为制造、运输、销售上述商品都要消耗能源，我们轻易地抛弃还能继续使用的日用品而去买新的，势必加大各种能源的消耗。实现绿色生活还应注重公众节能意识和行为的增强。政府应通过宣传、教育等各种措施，引导人们形成节能的生活模式和消费方式，倡导良好的出行习惯、节约的消费习惯和节能的用能习惯，并对公众购买高能效产品、新能源汽车等提供补贴，以鼓励或强制的手段提升公众的节能意识。

    例如，美国环保局自上世纪90年代推出了商品节能标识体系“能源之星”，把符合节能标准的商品贴上带有绿色五角星的标签，编入美环保局的商品目录，将其推广。“能源之星”是自愿性计划，它更多采取了分析、诱导的办法。比如，人们登录“能源之星”网站就会得知，一个美国家庭每年的能源开支平均是1500美元，如果能采用带“能源之星”标识的家用电器、空调设备等，就能减少30%以上的能源开支。哪怕将最常用的5个灯泡换成节能灯，也能节约电费60美元。“能源之星”计划还有一套“家庭能源顾问”网上分析程序，普通用户在网上回答一些简单的问题，就可以得到几条节约家庭能源的实用建议。比如，它会告诉人们更换密封性更好的窗子、更换墙内绝热层、堵住空调风管漏气等，就会显着节省家庭采暖和空调的耗能。

    德国则根据欧盟《能源消耗标示法规》制定的相应法规建立了产品能耗标签制度，以引导消费者选购能耗级别较低的产品。目前该国生产的灯泡、冰箱、洗碗机、洗衣机和衣物烘干机上都有这种标签，其中，A代表低能耗，G代表高能耗，中间还有B、C、D、E、F几个等级。

    城市生活节能的具体手段大致包括如下诸方面：

    ·养成在家庭、工作场所随手关灯、切断各种电器电源的习惯；

    ·延长日用生活品的使用寿命；

    ·尽量食甩当地、当季的食品，减少进口食品的消费；

    ·选择节电的家用电器；

    ·尽量减少空调、采暖等设施的使用天数。

    城市制造业节能

    制造业是城市发展的物质保障，也是城市耗能的重要环节。在中国，呈快速增长态势的钢铁、有色、化工和建材等行业都是耗能、耗电量巨大的产业，是城市用电增长的主导力量。在工业领域实现节能有许多可行的技术手段，除了采用节能的设备和生产工艺意外，还可实施工业用电设备节电工程、能量系统优化节能工程、余热余压利用节能工程、燃煤工业锅炉窑炉节煤工程等，充分利用系统节能、二次能源回收及废弃物资源化的手段，提高能源的使用效率。如上海宝钢就对钢铁生产中可燃气体、余热、余压等二次能源充分利用，发挥了高炉煤气余压发电装置的节能作用，使余能余热回收率达到45%．平均1吨铁回收电力34千瓦时。

    城市工业节能的具体手段大致包括如下诸方面：

    改进设备、生产工艺，提高能源使用效率；

    充分利用二次能源，回收余热、余压、可燃气体；

    促进联产技术，实现资源的高效、循环使用，如热电联产、磷石膏制造硫酸联产水泥等；

    实行分时、错峰用电，节约用电成本。

    城市交通节能

    随着城市规模的扩大，城市人对于交通的需求越来越大。城市交通也是城市活力和城市效率的重要保证。近年来，我国私家车以每年20%以上的速度递增，在1994～2003年的10年间，我国私人汽车总量增长了近6倍，这已成为交通能耗和温室气体排放快速增长的最主要因素。

    城市交通节能的手段主要体现在对交通工具、交通出行方式的选择上。在交通工具的选择上，我们应提倡步行、最大限度地使用自行车、电动自行车等绿色交遥工具，并尽可能选择小排量、使用清洁能源的汽车；在出行方式的选择上，城市应实施公交优先的城市交通战略；大力发展包括地铁、城市轻轨、快速交通、公交专用道等，抢在大多数市民私家车出行习惯形成之前，以“快、准、廉、优”为目标来优化公交出行方式，提高公共交通运行效率和出行比重，并提高运输装备技术等级，加强道路运输组织管理，促进城市轨道运输和水上运输等低耗能运输方式的发展，推进清洁能源和节能环保型车辆的应用。

    城市交通节能的具体手段大致包括如下诸方面：

    尽量减少私家车的使用，选择多使用公共交通或步行、自行车等绿色出行方式；

    选择合适的工作地点和居住地点，就近居住，减少上下班出行距离；

    使用省油、小排量的交通工具；

    考虑使用替代燃料的交通工具，如采用压缩天然气、氢能、电动驱动的汽车；

    调节交通工具的引擎和轮胎，使其处于正常的压力下．

    选择合理的交通线路，

    在任何可能的时候，使用火车代替轮船或者航空运输。

    城市建筑节能

    城市建筑是城市环境中消耗能源最严重的环节。建筑耗能应该从建筑全生命周期的角度去考量，它包括建筑的建设期耗能和后续使用、维护的耗能。有资料显示，在建筑的全生命周期过程中，大约消耗了社会总能源的50%。建筑节能的手段可以有很多，在不同的地域环境、气候条件下，选择具有环境适应性、气候适应性的技术手段是实现城市建筑节能的关键。

    例如在我国南方地区，冬暖夏热的气候条件要求建筑充分考虑自然通风和夏季遮阳，这些手段能大大降低空调的使用，减少建筑能耗；而在我国北方地区，则需充分考虑墙体、门窗等围护体系的保温，并充分利用日照，以保持冬季室内温度。

    提高城市建筑节能效率还离不开政府的推动和鼓励。引入建筑物能效标准和标识制度，提高建筑节能标准，鼓励对既有高耗能建筑、既有公共建筑开展节能改造，推广节能施工新技术，降低建筑施工能耗，开展节能建筑示范工程、空调和其他家用商用电器节电工程、绿色照明工程等，都是行之有效的城市节能推动手段。

    例如，正被国内各地政府引入城市社区的无极灯与LED灯，就是一种比普通节能灯更为绿色节能的光源。以开灯10小时为例，要达到100瓦白炽灯的亮度，无极灯需耗电不到0．2度，LED灯则更少。从外观上看，无极灯与普通灯差别不大，不同的是，无极灯里没有电极。白炽灯靠熔点高达3000℃的钨丝通电发光；节能灯通过电流激发原子释放紫外线，并达到灯泡内壁的银光粉上发光；无极灯以高频电流感应线圈产生新电流发光，由于其无正负极放电损耗，所以耗电很少。LED灯被称为“第四代光源”，是一种半导体固体发光器件，它的节能效果最好，可以调节亮度，而且抗震效果好。这些新型光源无论是能效、寿命还是显色性都比白炽灯和普通节能灯好得多。据统计，我国照明耗电约占整个电力消耗的20%，到2010年，如果我国现有的1/3照明光源采用LED灯，可以节电1500亿度。

    当然，建筑节能除了需引入相关节能技术以外，还离不开人们在行为上的自我约束。显然，追求过大的人均居住面积本身就是一种极不节能的做法。

    城市建筑节能的具体手段大致包括如下诸方面：

    增强建筑围护结构保温；

    采用建筑遮阳；

    加强建筑自然通风组织；

    增加窗户、天窗，多利用自然照明；

    采用节能灯具；

    建筑设备智能化控制；

    采用室内空气热回收技术；

    使用地方材料；

    减小建筑面积。

    可再生能源的发现

    人类进化、发展的历史，其实也是一部不断向自然界索取能源的历史。人类文明始于火的使用。借助燃烧现象，人类知道了能源燃烧所带来的能量变化，并由此开始了物质文明的创造过程。伴随着能源的开发利用，人类社会逐渐从刀耕火种的远古走向现代文明。根据各个历史阶段所使用的主要能源，可以分为柴草时期、煤炭时期和石油时期，人们通常把人类使用能源的历史大致分为4个时期：

    第一时期：柴草时期。

    大约50万年前，人类学会了使用工具和火，特别是学会了用火来取暖和做饭。此时的燃料主要是树枝、杂草等，能源利用进入了漫长的柴草时代。从火的发现到18世纪产业革命期间，树枝杂草一直是人类使用的主要能源。柴草不仅能烧烤食物，驱寒取暖，还被用来烧制陶器和冶炼金属，人类一直以人力、蓄力和极少量的水车、风车为动力，从事手工生产和交通运输。这一时期生产力低下，人类基本受制于大自然。

    能源中煤炭和石油天然气的重要性虽已居首位，但柴草作为生活能源却从未间断过，不少发展中国家的农牧民至今仍以柴灶为主。在能源危机的呼唤中，这种最古老的能源品种，又以它的容易再生而再度受到关注。可以说人类是在利用柴火的过程中产生了支配自然的能力而成为万物之灵的。

    第二时期：煤炭时期。

    煤炭的开采始于13世纪，而大规模开采并使其成为世界的主要能源则是18世纪中叶的事了。意大利人马可·波罗在《东方见闻记》中记载了中国的可燃的“黑石头”，即煤。其实，中国人早在1000多年前就开始使用煤。煤气灯的利用结束了人类的漫漫长夜。从18世纪中叶瓦特发明蒸汽机开始，煤炭作为蒸汽机的动力之源而受到关注，继而一跃成为第二代主题能源。第一次产业革命期间，冶金工业、机械工业、交通运输业、化学工业等的发展，使煤炭的需求量与日俱增，使纺织、冶金、采矿、机械加工等产业获得迅速发展。同时，蒸汽机车、轮船的出现使交通运输业得到巨大的发展。通过大规模使用机器，欧洲国家率先进入工业社会。直至20世纪40年代末，在世界能源消费中煤炭仍占首位。以煤炭作为主要的动力能源，人类开始对大自然进行大规模改造。

    第三时期：石油时代。

    从19世纪末开始，以发明内燃机和电力为代表，人类进入以石油为主要能源的时代。工业革命带来了巨大的科技进步。1854年，美国宾夕法尼亚州打出了世界上第一口油井，现代石油工业由此发端。1886年，德国人本茨和戴姆勒研制成以汽油味燃料、内燃机驱动的世界上第一辆汽车。从此开始了大规模使用石油的汽车时代。在美国、中东、北非等地区相继发现了大油田及伴生的天然气，每吨原油产生的热量比每吨煤高一倍。石油炼制得到的汽油、柴油等是汽车、飞机用的内燃机燃料。世界各国纷纷投资石油的勘探和炼制，新技术和新工艺不断涌现，石油产品的成本大幅度降低，发达国家的石油消费量猛增。到20世纪60年代初，在世界能源消费统计表里，石油和天然气的消耗比例开始超过煤炭而居首位。以石油和电能为基础，汽车、轮船、飞机、电力机车、发电站以及电话、电视、电子计算机等信息设备的发明和使用，将人类快速推进到现代文明时代。

    第四时期：可再生能源时期。

    进入21世纪，人类进入信息社会，也同时逐渐进入了利用可再生能源的时代。在使用石油、煤、天然气等化石能源以及核能的同时，水能以及太阳能、风能、生物质能等可再生能源也逐渐走上历史舞台。由于传统的化石能源面临枯竭，人类正在积极地开发可再生的新能源，尽管目前人类仍处于石油能源时期，但按照当前的发展趋势预测，到21世纪中叶，很可能形成包括水能、太阳能、风能、生物质能等可再生能源以及核能的多种能源联合利用体系，可再生能源将占社会总能源需求的至少一半。

    以上四个时期中，前三个时期人类已经经历过，第四个时期是人们的主观臆测，能否实现，还有赖于人类社会意愿的集聚和相关材料科学、技术水平的提升。但是，不管怎样，以太阳能、风能、水能、潮汐能、地热能、生物质能为存在形式的可再生能源已经进入人类的视野，其大规模开发利用已箭在弦上。

    其实，以自然界各种自然现象为实质的各种可再生能源一直在我们身边，为什么我们以前就没有发现呢？

    回顾历史，深入思考可再生能源被人类重视的过程，我们不禁“喜忧参半”“喜”的是可再生能源的被发现、利用首先离不开人类认知能力、科技水平的提高，没有相关技术、手段的支撑，我们身边的自然现象不可能成为可被利用的能源，“忧”的是人类对可再生能源的探求缘于对能源的过度贪婪——从人类社会能源利用的历史来看，人类对能源的利用一直呈索求无度的扩张态势，以为这是地球给予人类的恩赐，取之不竭。直到20世纪70年代的能源危机，人们在心惊胆战之余开始痛定思痛，把目光投向寻求常规化石能源的替代品。同时，由于全球城市化进程的不断加快，能源价格一再飙升，不管是发展中国家还是发达国家，都将在不远的将来，面临能源供应不足、不能满足经济发展需要的困境。况且，大规模使用煤、石油等化石能源会产生大量的温室气体，会污染环境。

    能源消耗的过度和科技水平的提升促成了人们对可再生能源在全球范围内的关注。各国都将大规模开发利用可再生能源当作能源战略的重要组成部分。以太阳能、风能、水能、潮汐能、地热能、生物质能为主的可再生能源具有使用过程清洁、无温室气体排放、可循环使用、不会枯竭的巨大优势，是大自然赋予人类的慷慨礼物，是人类社会摆脱全球能源危机的重要寄托，它将给人类社会的生存方式带来革命性的影响。同时，减少化石燃料的消耗是世界低碳经济发展的主要目标之一，提高终端能效、增加清洁能源的供应和消费比例是各国城市实现低碳转型最直接的体现。

    可再生能源是指可以再生的能源总称，包括生物质能源、太阳能、光能、风能、沼气等，严格来说，可再生能源是任何人类历史时期内都不会耗尽的能源。可再生能源不包含现时有限的能源，如化石燃料和核能。大部分的可再生能源其实都是太阳能的储存。

    中国可再生能源资源丰富，具有大规模开发的资源条件和技术潜力，可以为未来社会和经济发展提供足够的能源。例如，中国的水能可开发装机容量和年发电量均居世界首位；太阳能较丰富，年辐射量超过6000千瓦/平方米，每年地表吸收的太阳能大约相当于1．7万亿千瓦的能量；风能资源量约为32亿千瓦，初步估算可开发利用的风能资源约10亿千瓦，按德国、西班牙，丹麦等风电发展迅速的国家的经验进行类比分析，中国可供开发的风能资源量可能超过30亿千瓦；海洋能资源技术上可利用的资源量估计约为4亿——5亿千瓦，地热资源的远景储量为1353亿千瓦，探明储量为31．6亿千瓦现有生物质能源包括秸秆、薪柴、有机垃圾和工业有机废物等，资源总量达7亿千瓦，通过品种改良和扩大种植，生物质能的资源量可以在此水平上再翻一番。

    随着越来越多的国家采取鼓励可再生能源的政策和措施，可再生能源的生产规模和使用范围正在不断扩大，2007年全球可再生能源发电能力达到了24万兆瓦，比2004年增加了50%。截止2006年底，中国可再生能源年利用量总计为2亿吨标准煤，约占中国一次能源消费总量的8%，比2005年上升了0．5个百分点，这为2010年可再生能源占全国一次性能源10%的目标迈出了坚实的一步。

    2007年至少有60多个国家制定了促进可持续能源发展的相关政策，欧盟已建立了刭2020年实现可持续能源占所有能源20%的目标，而中国也确立了到2020年使可再生能源占总能源的比重达到15%的目标。2007年，全球并网太阳能发电能力增加了52%，风能发电能力增加了28%。全球大约有5000万个家庭使用安放在屋顶的太阳能热水器获取热水，250万个家庭使用太阳能照明，2500万个家庭利用沼气做饭和照明。

    根据中国中长期能源规划，2020年之前，中国基本上可以依赖常规能源满足国民经济发展和人民生活水平提高的能源需要，到2020年，可再生能源的战略地位将日益突出，届时需要可再生能源提供数亿吨乃至十多亿吨标准煤所能提供的能源。因此，中国发展可再生能源的战略目的将是：最大限度地提高能源供给能力，改善能源结构，实现能源多样化，切实保障能源供应安全。

    利用可再生能源

    可再生能源的广泛利用在当今技术条件和物质条件下，还有许多需要跨越的障碍。

    首要障碍是高昂的前期成本，特别是一些设备安装的投入，如光伏发电板、风力发电装置等。据相关统计，以目前的产品寿命和发电效率来看，如果没有国家政策的补助，太阳能光伏发电板很难在其产品寿命内收回前期成本投入。

    其次是能源生产、使用在时间、地点上的不匹配所带来的障碍。例如，某地城市冬季需要热能，却因日照不足、太阳能光热转换效率低下而满足不了使用需求。而在夏季，建筑不需要太多热能，但是日照却很充裕，可以产生大量热能。又如：在远离城市的野外、海边空旷地带，风能资源很充沛，可以产生很多能源，却没有使用者，而在城市密集地带，用能的需求很多，却没有有效的可利用资源……

    可再生能源大量利用的障碍还存在于一些技术、政策方面的制约。例如，许多风能、太阳能的利用需要先进的能量储存和传输技术，并需要国家政策的扶持，允许可再生能源生产的电能并入电网。

    虽然有着各种障碍，可再生能源的利用可能性仍在逐步加大，其趋势将不可逆转。

    生物质能的利用：步伐加快

    生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体，包括所有的动植物和微生物。而所谓生物质能，就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，是一种可再生能源。

    目前，很多国家都在积极研究和开发利用生物质能。生物质能蕴藏在植物，动物和微生物等可以生长的有机物中，它是由太阳能转化而来的。地球上的生物质能资源较丰富，而且是一种无害的能源。地球每年经光合作用产生的物质有1730亿吨，其中蕴含的能量相当于全世界能源消耗总量的10—20倍，但目前的利用率不到3%。

    依据来源的不同，可以将适合于能源利用的生物质分为林业资源、农业资源、生活污水和工业有机废水、城市固体废物，畜禽粪便还有沼气等几大类。生物质能具有可再生性、低污染性及广泛分布性。

    生物质能一直是人类赖以生存的重要能源，它是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源，在整个能源系统中占有重要地位。有关专家估计，生物质能极有可能成为未来可持续能源系统的组成部分，到下世纪中叶，采用新技术生产的各种生物质替代燃料将占全球总能耗的40%以上。

    目前人类对生物质能的利用，包括直接用作燃料的有农作物的秸秆、薪柴等；间接作为燃料的有农林废弃物、动物粪便、垃圾及藻类等，它们通过微生物作用生成沼气，或采用热解法制造液体和气体燃料，也可制造生物炭。

    风能的利用：脱颖而出

    地球表面大量空气流动所产生的动能。由于地面各处受太阳辐照后气温变化不同和空气中水蒸气的含量不同，因而引起各地气压的差异，在水平方向高压空气向低压地区流动，即形成风。在自然界中，风是一种可再生、无污染且储量巨大的能源。随着全球气候变暖和能源危机，各国都在加紧对风力的开发和利用，尽量减少二氧化碳等温室气体的排放，保护我们赖以生存的地球。

    据估算，全世界的风能总量约l300亿千瓦，中国的风能总量约16亿千瓦。风能资源受地形的影响较大，世界风能资源多集中在沿海和开阔大陆的收缩地带，如美国的加利福尼亚州沿岸和北欧一些国家，我国的东南沿海、内蒙古、新疆和甘肃一带风能资源也很丰富。新疆达坂城风力发电站1992年已装机5500千瓦，是我国最大的风力电站。

    风能的利用主要是以风能作动力和风力发电两种形式，其中又以风力发电为主。

    丹麦最早利用风力发电，而且使用较普遍。虽然丹麦只有500多万人口，却是世界风能发电大国和发电风轮生产大国。世界1/2的大风轮生产厂家在丹麦，世界60%以上的风轮制造厂都在使用丹麦的技术，丹麦是名副其实的“风车大国”。

    截止到2006年底，世界风力发电总量居前3位的分别是德国、西班牙和美国，三国的风力发电总量占全球风力发电总量的60%。

    此外，风力发电逐渐走进居民住宅。在英国，迎风缓缓转动叶片的微型风能电机正在成为一种新景观。家庭安装微型风能发电设备不但可以为生活提供电力，节约开支，还有利于环境保护。堪称世界“最环保的住宅”就是由英国着名环保组织“地球之友”的发起人马蒂·威廉历时5年建造成的，其住宅的迎风院墙前就矗立着一个扇状涡轮发电机，随着叶片的转动，不断将风能转化为电能。

    风能的优点是产业和基础设施发展较为成熟，是可再生资源，成本较低，因为风力发电没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染。其缺点是风能利用受较大的地理位置限制，它属于间歇性资源，并非所有地区都有效，且干扰雷达信号，噪音大，风速不稳定，产生的能量大小不稳定，转换效率低，能量存储成本较高。

    太阳能的利用：前途无量

    太阳能是取之不尽用之不竭的资源，如果人类能够合理加以利用，不仅能满足自身的能源需求，还会给子孙后代留下一笔宝贵的财富。德国弗劳恩霍夫太阳能系统研究所主任韦伯表示：“人类目前大约需要16兆兆瓦的电能，到2020年预计这一数字会达到20兆兆瓦，而地球陆地上所产生的太阳能是12万兆兆瓦。从这点来看，太阳能实际上是取之不尽的。”太阳能利用分为太阳能光电利用和光热利用。

    太阳能光电利用。

    太阳能光电利用的方法有两种，一是使用凹面镜或者由电脑控制的平面日光反射镜将阳光集中到接收器上，然后产生蒸汽，二是利用半导体制成的光伏太阳能电池板将太阳能直接转化为电能。两种方法各有利弊：目前蒸汽管道聚光发电比光伏电池板效果好，但它要求有广阔的场地及较长的能源传输线，而光伏电池板可以直接放置在屋顶上。太阳能光伏板组件是一种暴露在阳光下便会产生直流电的发电装置，由几乎全部以半导体物料制成的薄身固体光伏电池组成。由于没有活动的部分，故可以长时间操作而不会导致任何损耗。简单的光伏电池可为手表及计算机提供能源，较复杂的光伏系统可为房屋提供照明，并为电网供电。光伏板组件可以制成不同形状，而组件又可连接以产生更多电力。近年来，天台及建筑物表面均会使用光伏板组件，甚至被用作窗户、天窗或遮蔽装置的一部分，这些光伏设施通常被称为附设于建筑物的光伏系统。

    太阳能发电是一种新兴的可再生能源利用方式，人们可以使用太阳电池，通过光电转换把太阳光中包含的能量转化为电，也可以使用太阳能热水器，利用太阳光的热量加热水，并利用热水发电。现在，太阳能的利用还不是很普及，利用太阳能发电还存在成本高、转换效率低的问题，但是太阳电池在为人造卫星提供能源方面得到了应用。

    20世纪80年代中期，许多科学家开始致力于提高太阳能光伏板的效率。美国国家可再生能源实验室的科学家们发现不同的半导体能吸收不同的太阳光束。有科学家在镜面上涂上一层磷化铟镓和砷化铟镓的化合物，制造出一种新型的光伏太阳能电池板，该种太阳能板将太阳能利用率提高到40．8%，创造了历史记录，至今没人能打破。但由于该技术工艺复杂，难以投入大规模生产。而太阳能凹面镜的价格也是非常高，每平方厘米的价格达到1万美元，高昂的价格使人望而却步。另一种方法可以降低成本，但是必须牺牲效率。美国FirstSolar和Nanosolar公司研发的薄膜太阳能面板所需原材料更少，这样能大大降低制造成本，从而使太阳能电力价格降低至l美元每瓦。这一价格几乎接近火力发电的成本。

    太阳能光热利用。

    现代的太阳热能利用科技将阳光聚合，并运用其能量产生热水和蒸气。除了运用适当的科技收集太阳能外，建筑物亦可利用太阳的光和热能，方法是在设计时加入合适的装备，例如巨型的向南窗户或使用能吸收及慢慢释放太阳热力的蓄热型建筑材料。

    人类对太阳能的利用有着悠久的历史。我国早在两千多年前的战国时期，就知道利用钢制四面镜聚焦太阳光来点火；利用太阳能干燥农副产品。发展到现代，太阳能的利用已日益广泛，它包括太阳能的光热利用，太阳能的光电利用和太阳能的光化学利用等。太阳能的利用有光化学反应、被动式利用两种方式。

    太阳能的优点是没有地域的限制，可直接开发和利用，且勿需开采和运输，利用太阳能不会污染环境，它是最清洁的能源之一，每年到达地球表面的太阳辐射能约相当于130万亿吨标煤，其总量属现今世界上可以开发的最大规模的能源，根据目前太阳产生的核能速率估算，氢的贮量足够维持上百亿年，而地球的寿命也约为几十亿年，从这个意义上讲，可以说太阳的能量是用之不竭的。

    太阳能作为一种可被利用的能源也有着如下的缺点：分散性，即到达地球表面的太阳辐射的总量尽管很大，但是能流密度很低，不稳定性，由于受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条件的限制以及睛、阴、云、雨等随机因素的影响，到达某一地面的太阳辐照度既是间断的，又是极不稳定的，这给太阳能的大规模应用增加了难度。

    为了使太阳能成为连续、稳定的能源，最终成为能够与常规能源相竞争的替代能源，就必须很好地解决蓄能问题，即把晴朗白天的太阳辐射能尽量贮存起来，以供夜间或阴雨天使用，但目前蓄能也是太阳能利用中较为薄弱的环节之一。太阳能利用的效率低，成本高，在今后相当一段时期内，太阳能利用的进一步发展，将主要受到经济因素的制约。

    水能的利用：大有可为

    水能是一种可再生能源。广义的水能资源包括河流水能、潮汐水能、波浪能、海流能等能量资源；狭义的水能资源指河流的水能资源。水能是常规能源，一次能源。人们目前最易开发和利用的比较成熟的水能是河流能源。

    水能主要用于水力发电，水的落差在重力作用下形成动能，从河流或水库等高位水源处向低位处引水，利用水的压力或者流速冲击水轮机，使之旋转，从而将水能转化为机械能，然后再由水轮机带动发电机旋转，切割磁力线产生交流电。

    水能的优点在于其是可以再生的能源，能年复一年地循环使用。而煤炭、石油、天然气都是消耗性能源，经过逐年开采，剩余的越来越少，直至完全枯竭。水能发电成本低，效率高，投资回收快，大中型水电站一般3—5年就可收回全部投资。水能没有污染，是一种干净的能源。水电投资低，施工工期也不长，属于短期近利工程，可按需供电。水能也可以改善河流航运；提供灌溉用水。例如美国田纳西河的综合发展计划是美国首个大型水利工程，带动了该地区整体的经济发展。

    不利方面有：水能分布受水文、气候、地貌等自然条件的限制大。水容易受到污染，也容易被地形、气候等多方面因素所影响；水流易形成生态破坏，如大坝以下水流侵蚀加剧河流的变化及对动植物的影响等；水利工程需筑坝移民，基础建设投资大，搬迁任务重；此外，在降水季节变化大的地区，少雨季节发电量会减少甚至停发电。

    水力发电是现代城市的重要能源来源之一，尤其在中国这样河流较多的国家。此外，中国有很长的海岸线，也很适合用来作潮汐发电。

    海洋能通常指蕴藏于海洋中的可再生能源，主要包括潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能、海水盐差能等。海洋能蕴藏丰富，分布广，清洁无污染，但能量密度低，地域性强，因而开发困难并有一定的局限。开发利用的方式主要是发电，其中潮汐发电和小型波浪发电技术已经实用化。波浪能发电利用的是海面波浪上下运动的动能。1910年，法国的普莱西克发明了利用海水波浪的垂直运动压缩空气，推动风力发动机组发电的装置，把1千瓦的电力送到岸上，开创了人类把海洋能转变为电能的先河。目前人类已开发出60—450千瓦的多种类型的波浪发动装置。

    地热能的利用：不可小视

    地热能是由地壳抽取的天然热能。这种能量来自地球内部的熔岩，并以热力形式存在，是引致火山爆发及地震的能量。仅地下10千米厚的一层，储热量就达1．05×1026焦耳，相当于9．95×1015标准煤所释放的热量。地球内部的温度高达7000℃，而在80至100公英里的深度处，温度会降至650至1200℃。透过地下水的流动和熔岩涌至离地面l至5公里的地壳，热力得以被转送至较接近地面的地方。高温的熔岩将附近的地下水加热，这些加热了的水最终会渗出地面。我们生活的地球是一个巨大的地热库，地热能在世界很多地区应用相当广泛。老的技术现在依然富有生命力，新技术业已成熟并且不断完善。在能源开发和技术转让方面，未来的发展潜力相当大。地热能是天生就储存在地下的，不受天气状况的影响，既可作为基本负荷能使用，也可根据需要提供使用。运用地热能最简单和最合乎成本效益的方法就是直接取用这些热源，并抽取其能量。地热能是可再生资源。

    地热能的利用可分为地热发电和直接利用两大类，而对于不同温度的地热流体可能利用的范围如下：

    1．200—400℃，直接发电及综合利用；

    2．150—200℃，双循环发电，制冷，工业干燥，工业热加工；

    3．100—150℃，双循环发电，供暖，制冷，工业干燥，脱水加工，回收盐类，罐头食品；

    4．50—100℃，供暖，温室，家庭用热水，工业干燥；

    5．20—50℃，沐浴，水产养殖，饲养牲畜，土壤加温，脱水加工。

    现在许多国家为了提高地热利用率，而采用梯级开发和综合利用的办法，如热电联产联供、热电冷三联产、先供暖后养殖等。

    人类很早以前就开始利用地热能，例如利用温泉沐浴、医疗，利用地下热水取暖、建造农作物温室、水产养殖及烘干谷物等。但人们真正认识地热资源并进行较大规模的开发利用却始于20世纪中叶。

    1．地热发电。

    地热发电是地热利用的最重要方式。高温地热流体首先被应用于发电。地热发电和火力发电的原理是一样的，都是利用蒸汽的热能在汽轮机中转变为机械能，然后带动发电机发电。所不同的是，地热发电不像火力发电那样需要装备庞大的锅炉，也不需要消耗燃料，它所用的能源就是地热能。地热发电的过程，就是首先把地下热能转变为机械能，然后再把机械能转变为电能的过程。要利用地下热能，首先需要有“载热体”把地下的热能带到地面上来。目前能够被地热电站利用的载热体主要是地下的天然蒸汽和热水。按照载热体类型、温度、压力和其他特性的不同，可把地热发电的方式划分为蒸汽型地热发电和热水型地热发电两大类。

    （1）蒸汽型地热发电。

    蒸汽型地热发电是把蒸汽田中的干蒸汽直接引入汽轮发电机组发电，但在引入发电机组前应把蒸汽中所含的岩屑和水滴分离出去。这种发电方式最简单，但干蒸汽地热资源十分有限，且多存于较深的地层，开采技术难度大，故发展受到限制。该类发电主要有背压式和凝汽式两种发电系统。

    （2）热水型地热发电。

    热水型地热发电是地热发电的主要方式。目前热水型地热电站有两种循环系统：闪蒸系统。当高压热水从热水井中被抽至地面，由于压力降低，部分热水会沸腾并“闪蒸”成蒸汽，蒸汽被送至汽轮机做功；而分离后的热水可继续利用后排出，当然最好是再回注入地层。双循环系统。地热水首先流经热交换器，将地热能传给另一种低沸点的工作流体，使之沸腾而产生蒸汽。蒸汽进入汽轮机做功后进入凝汽器，再通过热交换器而完成发电循环。地热水则从热交换器回注入地层。这种系统特别适合于含盐量大、腐蚀性强和不凝结气体含量高的地热资源。发展双循环系统的关键技术是开发高效的热交换器。

    2．地热供暖。

    将地热能直接用于采暖、供热和供热水是仅次于地热发电的地热利用方式。因为这种利用方式简单、经济性好，备受各国重视，特别是位于高寒地区的西方国家。在这些国家中冰岛是开发利用得最好的国家。该国早在1928年就在首都雷克雅未克建成了世界上第一个地热供热系统，如今这一供热系统已发展得非常完善，每小时可从地下抽取7740吨80℃的热水，供全市11万居民使用。由于没有高耸的烟囱，冰岛首都已被誉为“世界上最清洁无烟的城市”。此外，利用地热给工厂供热，如用作干燥谷物和食品的热源，用作硅藻土生产、木材、造纸、制革、纺织、酿酒、制糖等生产过程的热源，也是大有前途韵。目前世界上最大两家地热应用工厂就是冰岛的硅藻土厂和新西兰的纸浆加工厂。我国利用地热供暖和供热水也发展得非常迅速，在京津地区，地热利用已成为较普遍的方式。

    3．地热务农。

    地热在农业中的应用范围十分广泛。如利用温度适宜的地热水灌溉农田可使农作物早熟增产；利用地热水养鱼，在28℃水温下可加速鱼的育肥，提高鱼的出产率；利用地热建造温室，育秧、种菜和养花；利用地热给沼气池加温，提高沼气的产量等。将地热能直接用于农业在我国日益被接受，北京、天津、西藏和云南等地都建有面积大小不等的地热温室。各地还利用地热大力发展养殖业，如培养菌种、养殖非洲鲫鱼、鳗鱼、罗非鱼、罗氏沼虾等。

    4．地热行医。

    地热在医疗领域的应甩有诱人的前景，目前热矿水就被视为一种宝贵的资源，世界各国都很珍惜。由于地热水被从很深的地下提取到地面，除温度较高外，常含有一些特殊的化学元素，从而使它具有一定的医疗效果。如含碳酸的矿泉水供饮用，可调节胃酸、平衡人体酸碱度；含铁矿泉水饮用后，可治疗缺铁贫血症；用氢泉、硫水氢泉洗浴可治疗神经衰弱、关节炎和皮肤病等。由于温泉的医疗作用及伴随温泉出现的特殊的地质、地貌条件，使温泉常常成为旅游胜地，吸引大批疗养者和旅游者。在日本就有1500多个温泉疗养院，每年吸引1亿人去休养。我国利用地热治疗疾病的历史悠久，含有各种矿物元素的温泉众多，因此充分发挥地热的医疗作用，发展温泉疗养行业是大有可为的。

    未来随着与地热利用相关的高新技术的发展，人们将能更精确地查明更多的地热资源，钻更深的钻井，将地热从地层深处取出，因此地热利用必将进入一个飞速发展的阶段。

    地热能的优点是在某些地区为常年可再生能源，是家居采暖的高效方式，且硬件设备使用寿命长。缺点是只在特定地区适用，在应用中要注意地表的热应力承受能力，不能形成过大的覆盖率，因为这会对地表温度和环境产生不利的影响，且有可能在数年后枯竭，某些地区还可能释放有毒气体。

    城市能源回收技术

    当今世界，环境污染已成为全球性的问题，垃圾是人类生活的产物，随着经济的发展和物质消费的日趋现代化，城市生活垃圾逐年增多，2000年我国城市生活垃圾的产出量达1．5亿吨/年，量大面广的城市生活垃圾造成城镇严重的社会问题，这些垃圾污染水质、土壤、大气，传播疾病，影响人类的生存环境，这些垃圾还侵占了大量的土地，影响城市的环境质量和可持续发展。如何将这些垃圾做到减量化、无害化、资源化处理，成为社会普遍关注的问题。

    城市生活垃圾的处理方式有填埋、堆肥、焚烧等，我国绝大多数城市的垃圾采取简单填埋方式，这种方式简便易行，处理量大，但占用了大量耕地，同时造成二次污染。近年来，由于焚烧法处理量大、速度快、占地面积小，使其成为生活垃圾处理韵主要方式。

    城市生活垃圾焚烧发电技术

    城市生活垃圾的焚烧发电是利甩焚烧炉对生活垃圾中的可燃物质进行焚烧处理，通过高温焚烧后消除垃圾中大量的有害物质，达到无害化、减量化的目的，同时利用回收的热能进行供热、供电，达到资源化。

    垃圾焚烧发电系统的关键是焚烧炉型，目前国内应用的焚烧炉型有两种，一是进口的炉排炉，如上海江桥垃圾焚烧厂进口的西班牙马丁炉，投资费用极高，日处理垃圾1000吨，总投资7亿人民币，运行成本高，一般城市难以承受，另一种是国内自主开发的循环流化床炉，它是一种适应国内垃圾低热植、高水分，难以着火特征的炉型。垃圾焚烧发电工艺流程大致如下图：它可以为城市供热、供电，是一项节能且环保的工程。

    循环流化床垃圾焚烧炉对垃圾的燃烬率最高，灰渣中不含有机物和可燃物，焚烧后垃圾可减量80%，减容90%以上，灰渣无异味，可直接填埋或综合利用，因此其具有垃圾减量化程度高，灰渣可综合利用的特点。

    焚烧发电的核心设备是垃圾焚烧炉，垃圾焚烧发电处理了城市生活垃圾，焚烧产生的电能除13%自用外，其余可并入电网为企业创造经济效益，减轻政府负担。尽管我国垃圾焚烧处理技术起步较晚，但由于各级政府对环保工作的高度重视及其巨大的市场潜力，垃圾焚烧处理技术起点高、发展迅速，污染控制手段完备的垃圾焚烧处理系统已经成熟，随着垃圾收费政策的出台，采用先进的垃圾焚烧发电处理技术，使垃圾处理无害化、资源化、减量化，是垃圾处理的必由之路。

    新加坡的案例：“零”垃圾埋置

    新加坡以一尘不染的干净而出名，但是不久前，和大多数国家一样，新加坡把垃圾送到垃圾填埋场。随着新加坡人口暴增，垃圾填埋空间不足。都市规划师知道必须面对事实，否则都市就会瓦解。如意大利的那不勒斯，垃圾掩埋濒临饱和，政府当局将其关闭，垃圾堆满街道，市民暴动一触即发。面对这个大问题，新加坡政府采用全新的处理方法处理垃圾。总工程师应天胜的团队负责这个棘手的问题。应天胜知道不能把没处理的垃圾倒进外海，那会造成环境灾难，但是能否压缩新加坡的垃圾并将其安全堆到大型人工岛上呢？实现它必须克服极大的挑战。第一步是把新加坡的垃圾量体积缩小到1/10，方法是焚化，但是传统的焚化炉会造成污染。大士南垃圾焚化厂是世界最大、最干净的焚化炉。大型焚化炉每天能燃烧3000吨垃圾。它的热度用来发电，触媒转化器净化大部分的废气，可是就算是高效能的焚化炉，还是会有恼人的副产品：灰烬。要怎么把有毒灰烬变成岛屿？工程师想出了一个大胆的想法，他们用四英里长的岩堆在新加坡外海围出两座小岛，在外圈里放置11座链接的防水槽，这些槽能容纳3．8亿立方英尺的灰烬。1000名工人挖出75英尺深，挖出400万立方码的软海泥。工程师必须防止垃圾里的毒物渗入海里。他们建造了不渗水的墙面，展海泥，海砂和高科技的聚乙烯膜堆砌。它能容纳灰烬，满足新加坡的垃圾需求，一直到2040年。大驳船把垃圾运到岛上，当一座槽积满，垃圾填埋场就会派来推土机，再盖上一层优质的土壤，这片土地最后会变成草地，用肥沃土壤和青草掩盖住灰烬，结果一片绿意盎然的栖息地——实马高岛在新加坡的城市垃圾上诞生。

    如果有任何有毒的物质渗出，就很可能毒害海洋生物甚至威胁人类健康，所以工程师要定期检查渗漏，取样检查水质，确保没有泄露。目前实马高岛没有任何污染问题，但是为了以防万一，科学家想出了天然的预警系统，50万株特地栽种的红树林，如果发生污染，这种植物就像矿坑壁的金丝雀，只要树根接触到一丁点污染，植物就会死亡，工程师便会立即采取行动。最后开发商可能把实马高岛改造成全新的都市，替新加坡制造宝贵的土地，这样垃圾可能创造出天堂般的列岛。以上这种做法的缺点是，为了创造岛屿还必须用焚化炉把垃圾烧成灰烬。如新加坡高效能再生能源的焚化炉，也会造成污染，焚烧过程中还是会产生二氧化碳和其他温室气体，甚至会将有毒物质排放到空气中，对人类健康造成危害。

    作为新加坡唯一的垃圾埋置场，根据目前的埋置量，实马高岛垃圾埋置场预计将在2045年达到饱和点。新加坡寸土寸金，要再开辟另一个垃圾处理场谈何容易。为此，新加坡着手进行各种环保绿化方法，包括减少垃圾、废物利用以及垃圾循环。新加坡国家环境局负责策划减少垃圾的方案，其设定的长远目标是“零”垃圾埋置及“零”垃圾。

    新加坡国家环境局设定了四个重要策略：

    1．用焚化来减少垃圾体积。在新加坡本地，四个焚化场负责焚化可燃烧的垃圾，如此一来，可减少90%的垃圾体积，也减缓了实马离岛外垃圾埋置场被“填满”的进度。

    2．垃圾循环。根据新加坡“环保绿化计划2012”，新加坡计划在2012年前达到60%的垃圾循环率。有鉴于此，国家环境局不断推广社区和工业废物循环。在社区垃圾循环方面，国家环境局的“全国循环计划”为每一家住户提供环保袋或环保盒，并在每两个星期由指定的环保公司回收可循环垃圾。

    3．减少垃圾埋置场的垃圾。在循环不可焚化的垃圾方面，新加坡也取得了有效成果，目前已有再循环建筑业废料和造船厂铜渣的设施．为了进一步减少垃圾埋置场的垃圾，一系列的再循环灰烬与淤泥也都在进行中。

    4．减少垃圾。为了从源头生抑制垃圾量的增长，新加坡国家环境局已与制造商和零售商研讨如何减少制造产品所需要的材料和包装，以及设计更好的环保产品。

    除上述四项有效策略外，新加坡国家环境局还大力鼓励公众人士到实马高岸外垃圾埋置场进行体闲活动，以进一步了解新加坡的垃圾处理情况。在新加坡国家环境局积极的美化与绿化工作之下，现在的实马高西部堤岸已从原本的不毛之地变成风景秀丽的公园，是一个休闲娱乐的自然风景区。

    在实马高垃圾岛，新加坡国家环境局不断采取开发措施。2005年7月16日，为了使实马高岸外垃圾埋置场成为一个天然体闲旅游胜地，薪加坡环境发展与水资源部长雅国宣布正式开放实马高岸外垃圾埋置场，公众人士可前来参与各种休闲活动。2006年7月，新加坡国家环境局在实马高岸外埋置场的南端架设再生绿色能源系统，利用风轮机和日光接收板发电照明。自那时起，新加坡天文学会与公众在夜间也能到实马高岛观星、露营和举行烧烤晚会。为了给访问者提供一个舒适惬意的环境，2007年l2月，国家环境局在实马高设立了一个访客中心，里面设有简报室、休闲室、资讯画廊，以及饮食间。为进一步加强访客的体验，政府在2008年委托了一个访客管理公司，专门为访客主持教育性的参观与策划实马高的休闲活动。

    到目前为止，前来实马高岛岸外垃圾埋置场的休闲组织包括莱佛士多样性生态研究博物馆、薪加坡自然协会、新加坡钓鱼协会和新加坡天文学会。他们举办的活动包括潮间之旅、观鸟、钓鱼和观测天文活动。每年假期，新加坡本地的学校也积极安排学生前来实马高岸外垃圾埋置场参观。这个富有教育性的活动能让学生了解新加坡的垃圾处理系统和埋置场的设计与运作，并从中学习如何通过减少垃圾、废物利用以及垃圾循环来延长埋置场的可用寿命。

    新加坡这个被称作赤道附近—个“小红点”的弹丸之地，不仅很好地处理了垃圾问题，还利用焚烧垃圾时产生的1000多摄氏度高温发电，解决了自身的电力短缺问题。无疑，新加坡已经走在了变废为宝、绿色环保与可持续发展的前列。

    瑞典：垃圾分类回收从家庭开始

    瑞典在垃圾回收处理方面一直走在世界前列。由于20世纪70年代的油荒，瑞典决定要少用石油甚至不用石油。他们确立的目标是到2050年彻底与石油脱钩。这样就必须找到替代办法。除了使用树枝和其他生物燃料外，垃圾成了他们利用的另一种资源。瑞典国际生物燃气公司负责人说，“对我们来说，1吨垃圾就等于1吨石油”。

    瑞典人没人每年生产1吨垃圾。其中48%的垃圾被回收到工厂去，即塑料瓶回到塑料厂，玻璃瓶回到玻璃厂等。3%的垃圾可以直接拉到填埋场。另外，49%的生活垃圾有的被送到垃圾焚烧场进行焚烧，有的被发酵堆肥，大部分被送到生物燃气公司作为生产生物燃气的原料。在瑞典，垃圾分类从每个家庭开始。日常餐桌垃圾包括食品包装、塑料盒纸的包装、有血有油的包装等，大都直接扔到垃圾袋里。信封不能放在这里回收，因为有胶水的原因，必须放在可燃的家庭垃圾里。报纸、塑料瓶和其他硬塑料制品、牛奶包装、金属盒等单独存放，可乐瓶无论是易拉罐还是塑料瓶都可以送到附近的超市回收。回收由机器操作，只要把瓶子塞进去，电子屏幕就会自动显示多少钱，然后，自动打印出收据。你可以在买其他东西时将收据交给收银员一起结算。

    电浆气化技术

    电浆气化技术是一种可以取代焚化的新方法，它利用比太阳表面温度还要高的热力分化垃圾，但是不焚烧，还能给家庭提供用电。化学工程师克里斯查普曼率先发掘了垃圾里的“金矿”。他的灵感来自于处理最致命废弃物——化学武器的污染物，工程师把最危险的废弃物放进高科技焚化炉，炙热的高温把有毒化合物还原出构成的化学成分，最后只剩下固态渣和能源丰富的气体。查普曼的点子是改良这种科技分化家庭垃圾，把产生的气体用来发电，即以电浆气化过程模拟太阳表面的状况，把垃圾蒸发，并且重新生成能供应未来城市的能源。这种方法有一个缺点，处理一吨垃圾需要的能源就能给700个家庭用一整年，这并不合算。查普曼需要大幅降低用电量，他想让垃圾进入电浆气化机前先变成小分子。在27英尺长的钢造容室里，用高温蒸气和氧气在底部喷上一层砂，砂的温度高达华氏1600度，不需要燃烧就能把垃圾变成气体和灰烬，进去是垃圾出来就是小分子了。把垃圾分化成小分子可以减少下一个阶段需要的能源：强大的气浆电能。当电浆弧转化器启动时，它会在两个电极之间传送650伏特的电力，形成一个电弧，就像闪电，把惰性气体导入电弧，就会有惊人的结果，它会形成华氏18000度的高温电浆柱，电浆又称作物质第四感，在地球上很罕见，但在宇宙里到处都有。“紫外线和高温破坏长链化学物，分解它们后会产生充满能量的发挥性气体。发电的潜力值远远超过系统运转的成本。高科技的回收系统把垃圾变成干净电力。实验焚化炉证明，它产生的电力是运转所需的5倍。如果未来都市都采用电浆焚化炉处理垃圾，能大幅减少有毒和温室气体排放。这种技术有可能让垃圾堆和掩埋场从麻烦变成金矿。垃圾变成能源，几乎不排放废气，也把垃圾变成现金。到2050年，垃圾运输的方式也可能大幅改变，先进的垃圾收集系统会取代耗油的垃圾车。垃圾进入住家外面的滑槽，然后高压空气让垃圾用时速40英里穿越地底隧道到电浆焚化炉进行发电。先进的垃圾收集技术未来可能会让电浆气化过程更环保。

    建筑节能技术

    从目前一些发展成熟的城市建筑物的统计数据来看，建筑物能源消耗占整个城市能源消耗的一半，所以在建筑中节约能源对今后城市能源的消耗有很大影响，因为它占了整个城市能源消耗的半壁江山。建筑物是不是节能，就成了关系子孙后代的大事情，建筑节能正在受到越来越多人的重视。

    拜耳的生态幼儿园

    这座生态幼儿园是一栋1000平方米的低层建筑，是拜耳集团ECB项目最新作品。由于建筑物的温室气体排放量约占全球总排量的18%，拜耳希望能通过这些零排放、零能耗的建筑项目帮助减排。

    这座幼儿园并不把重点放在让建筑产生能源，而是专注于其隔热系统。为了达到节能的效果，必须有一个非常好的保温隔热建筑外壳，才能把制冷或制热的能源需求降到最小。整栋建筑以一个木结构框架为基础，幼儿园的墙、地板和屋顶都采用拜耳材料科技公司的聚氨酯产品，这是一种隔热板。窗户也用同样的办法建造，木质的窗户框架中夹上一层硬质聚醚型泡沫塑料。这种三明治结构在白天的时候隔热层吸收热量，并将阳光中的大部分红外线滤除，防止建筑物的内部温度升高，从而达到冷却降温的作用；到了晚上，隔热板又将吸收的热量释放出来，减少建筑物对制暖的需求，极大地节省了建造成本以及能源消耗。让整栋建筑物全年的供暖能源需求被控制在21千瓦时/平方米，而总体能源需求也不过59．9千瓦时/平方米，比德国的普通房屋要低四成。

    在其使用寿命内，这些聚氨酯隔热板所降低的碳排放量，是生产它们时所产生的二氧化碳的量的70倍。聚氨酯不仅有着良好的隔热性能，其轻薄的特性也大幅降低了墙壁的厚度，从而保证了建筑物的使用空间。

    此外，来自天空的太阳能是幼儿园主要的能源来源。一些超薄高效太阳能电池被密封在拜耳材料科技公司的Desmopan热塑性聚氨酯薄膜中。这种薄膜具有非常好的耐磨性，并且便于光伏板的连续加工和切割，从而降低了生产和建造成本。

    这些光伏板占据了幼儿园屋顶的大部分面积，但巧妙的设计和安装让人很难看见它们的存在。考虑到当地的气候情况、阳光强度、日照时间以及建筑方向，屋顶被设计成朝向西南方向。通常，太阳能电池的光伏板大多都呈45°角安装，而在这里却是完全水平地安装在屋顶，这不仅最大限度地利用了有限的屋顶空间，而且也完全不会影响到整栋建筑的设计美学。光伏板提供了幼儿园大约70%的能源需求，即使在多云的日子里，它们也能吸收足够的阳光供幼儿园使用。

    另一项能源来自于大地。幼儿园建筑物后的地面就是一个巨大的储热库，天气暖和的时候，来自地面的热量被收集起来，在需要的时候利用热力泵传输到建筑物内部，热力泵运转所需的能源则由光伏板提供。这几乎是一个无限且免费的能量来源，这里常年保持22℃左右的恒温。

    照明系统也同样把对能源的需求降到最低，通过光强探测器的控制，室内可以实现恒定的光照。窗户的位置经过精心设计，让阳光能最大限度地照进室内，人工照明部分使用奥地利Zumtobel照明公司的节能灯具，灯泡外覆盖的透明聚碳酸酯也是拜耳材料科技的Makrolon产品，这种热塑性材料既轻又坚固，在它的保护下，灯泡很难破损，而且具有良好的光漫射性。

    这栋建筑物能生产的能源甚至超过其自身的能源需求。在其得到使用的年份，整个幼儿园可以完全不需要燃料油和燃气而保持运转。

    贝丁顿社区：“零碳”生活

    建成于2002年的贝丁顿社区由八座三层住宅楼、一个综合中心及绿地组成，总投资1500万英镑。这一社区每年吸引全球约15000名游客参观，并且成为“低碳社区”在英国的先行者和成功案例。贝丁顿社区从一开始就摆脱了对煤、石油等化石能源和传统电网的依赖，完全利用太阳能、降解垃圾产生的生物能、风能及地热能源，集各类可再生能源应用于一身。五彩缤纷的风帽在建筑的屋顶上转动，它是用来采集新鲜的空气供给贝丁顿生态村的居民，更替室内的二氧化碳。每户人家均装有这种内外空气循环系统，让人们在不开窗的情况下呼吸到新鲜空气。而大部分朝南设计的房间，则可以让房屋最大限度地吸收太阳能，用于发电和保持室内四季恒温。

    生态村建筑使用的都是可持续的节能材料，这些建筑材料无需采购，通常都是自然的或回收利用的物品，它们在生态村50公里半径之内的任何地方都能找到。例如门窗所需的木料，建设者均采集自镇周边的废旧木材，甚至连太阳能板的材料都有一部分来自随处可见的木屑颗粒。

    “每天醒来，我都觉得像度假般惬意。暖空气就从窗户导入这间明亮、清新的房间。从二楼的起居室，我可以通过一座桥廊走到我们家的空中花园。这种感觉奇妙极了。”英国的塔巴德如此形容他的生活。

    塔巴德一家与其他近百户居民一样，交通出行主要是乘坐可以通过太阳能充电的电动公交汽车，每年比一个普通英国家庭少开2300公里的私家车，从而减少消耗50%的汽油。他们尽可能不买经过加工处理过的肉类和乳制品。自种瓜果蔬菜，食用有机食品。除了完善的垃圾分类系统，还有塔巴德每天早晨出门前都要看一眼的电表。位于厨房里水平视线上的电表有一颗红色小灯，每当屋内有电器开动，红灯便会闪亮，灯闪得越快就表示用电量越多，提醒主人留意。这些贴心的设计使居民平均的用电和用水量大幅减少，得益的除了自然环境之外，当然还有居民的钱包。每个贝丁顿杜区的家庭通过一些节能措施都可以减少30%的水、电能耗，面对于温室气体二氧化碳，他们更是在世界上首先实现了彻底的零排放。这些数据都实时公布在贝丁顿社区的官方网站上。

    在贝丁顿村中，既有公寓也有联排别墅，另外还有一个1405平方米的工作区，共有200位居民和60位工人在这里为社区的供热、供水、供电方面提供技术支持。

    当然，贝丁顿生态村也并非没有缺点。社区在可再生能源利用方面一直存在问题。贝丁顿的可再生能源比例从起初的80%锐减到目前的10%左右。在自发电力不足的情况下，这里有时也要依赖国家电网的接济。供水的情况也差不多，尤其在降水稀少的雨季，贝丁顿几乎没有存储和再利用的冲厕用水，不得不依靠公共供水系统。

    贝丁顿社区的设计师邓斯特承认：“我们曾经运行得很好，但没有维持下来。环境技术越高级，就会越快出问题并并且被淘汰。维护成本越高，也就越不经济。幸运的是，现在我们能够实现技术更新，可靠而且维持费用较低。技术总是在进步的。”

    无论对于伦敦还是上海，贝丁顿的启示都在推动超大型城市迈向可持续发展。伦敦相对于上海的优势在于，伦敦市政府更早提出了“节能”概念并枳极倡导低碳经济的运行。

    可再生能源利用

    如果个人交通工具再这样不受控制地增加下去，那么总有一天，光是这些轿车、卡车、飞机就会把我们毒死，2050年，超级太都市的车流曩将达到450万，排放的二氧化碳会是今天的6倍，坐飞机的人也会比现在多7倍，交通引发的最大问题就是对石油的依赖，石油不但污染环境而且是不可再生能源，我们必须赶在油井枯竭之前开发出新技术，如果再找不到合适的替代品，未来就没有能源为汽车提供动力了。

    水藻燃料

    在德克萨斯州，人们把石油称之为“黑金”，不过，有一种新能源正在孕育中，这种绿色能源的出现要归功于目光远大的生物学家格伦·克兹。克兹说，“我们现在有两种选择，第一，放弃汽车、飞机、火车，改为骑自行车、骑马或者走路，不过这是绝对不可能发生的，第二，找到一种可靠的可再生能源。”克兹实践了自己的诺言，他创造了一个新奇迹“我们不用钻探，只需要培植。”他说的是生物燃料，这种燃料将用之不尽，因为一天内，它能繁殖6次。克兹是在自家池塘的绿藻层里发现它们的，这些原核生物只要一小滩水就能生长，比其他油料作物都要节省空间。地球上有超过100万种水藻，寻找这种特殊的水藻必须要求它体内富含油脂，克兹和他的工作组花费几千工时寻找富含油脂的水藻。他们找到了池塘绿藻，克兹叫它“考勒尼亚费斯巴纳”，这种水藻自身重量的60%都是油脂，克兹生在建造将来能为超级大都市提供燃料的炼油厂，它叫生物反应器，用来繁殖水藻，为了取得最大光照，克兹将盛有水藻的密封水袋垂直悬挂，这就意味着它能用很小的占地面积运作整整一座水藻养殖场，不过水藻通常以碳水化合物而非油脂的形式储存能量，只有在极端环境下，它们才会将碳水化合物转化为油脂。夏天，水藻用正常的方式摄取养分，可是它觉得要换季了，它们就开始储存油脂。克兹利用剥夺水藻光照的方式迫使它们储存油脂。富含油脂的池塘绿藻竟能驱动大都市里所有汽车引擎，听起来似乎不可思议，但是克兹计算过，生物燃料能够满足地球上所有汽车的需要，即使面对2050年能源的巨大需求也没问题。强大的繁殖能力使水藻能够满足人类不断增长的能源需求，这样的能源是永远不会枯竭的。

    不过，面对池塘浮渣，克兹还有最后一个烦恼，从水中捞取水藻，然后再提取油脂仍然有技术上的难题，有一种技术利用高压使二氧化碳液化，液化二氧化碳能溶解水藻细胞壁吸附油脂，等气压降低二氧化碳恢复到气态，就得到了纯油脂，但这一技术成本太高，目前无法推广，“普通植物油和水藻油并无本质区别，但是水藻油产出快，这个是大势所趋。我们只需要墨西哥州的1/10，就能够满足、未来的全部能源需求，也许有一天，地球上最贫瘠的地方，会出现数以万计的水藻反应器。”

    水藻燃料的优点是对自然不形成威胁，跟农业不形成竞争，不会加剧土地滥用现象，另外如果汽车由矿物燃料转换为水藻燃料，那么尾气排放将减为零，但是副作用也随之而来，在城市中，哮喘和肺病的发病率会越来越高，许多都是由燃料燃烧时不免要产生的多种化合物引起的，即使是绿色生物染料，也会导致酸雨和烟雾，生物染料在使用时仍然会生成污染物质，比如氮氧化物。科学家说，如果找不到解决尾气的方法，未来城市居民就将生活在一片烟雾中，全球变暖的速度也会加快。

    氢燃料电池

    “它能够直接替代我们今天使用的内燃机。”通用汽车的丹尼尔·奥康奈尔相信未来的汽车会从清洁、绿色的化学反应中获得动力。通用汽车推出的雪佛兰“酷越”车概念版，利用的是氢气发电，这款车型没有引擎，但却有三个氢燃料缸、一个电动引擎和400块电池。电池的工作原理是：它的关键部件是稀有金属铂，作为催化剂，铂能加快化学反应速度。氢气经过铂，再与空气中的氧发生反应。产物之一是水，对环境无害的副产品。另一个就是电。最高可达93千瓦，足以驱动引擎和车轮。这一技术从太空走向地球花了近40年时间。1969年7月16日。美国航空航天局的阿波罗11号升空，执行一项不可思议的任务：将人类送上月球。技术上的难点是产生足够电能，驱动宇航员的生命维持系统。传统电池只能坚持4天，阿波罗11号所有动力都由三组氢燃料电池提供。在这种技术下，宇航员坚持了8天，完成了一百多万公里旅程。但是航天氢燃料电池单重113公斤，成本高达数百万美元。

    1966年，通用汽车推出一款厢式车，但是电池体积太大，6个座位要缩水成两个。单单铂催化剂就得抵上好几辆厢式车的价钱。到了20世纪90年代中期，氢燃料电池仍然需要至少0．6公斤铂。而l公斤铂的价格是14000美元。计划只能暂时搁置，不过，近10到15年，氢燃料电池技术取得重大突破。阿波罗计划过去40年后，奥康奈尔率领的小组终于找到了降低成本的办法。“酷越”概念车的氢燃料电池上，覆盖着一层比头发丝还薄的铂，运用这一技术可以大幅降低成本。几乎所有大公司都在研发氢能车，已经有普通人家用上了这种可能会改变未来城市面貌的交通工具，但是销量也是个大问题。

    1937年5月，巨大的兴登堡氢气飞艇在新泽西上空起火，造成36人死亡。有人怀疑氢气汽车在高速碰撞后会导致气箱破裂，继而爆炸。但是最近一次调查发现，罪魁祸首是飞艇的易燃外壳，而不是填充的气体。为了证明这一点，工程师拿酷越车型做了标准碰撞实验，结果令人满意。奥康奈尔表示氢气的安全性不亚于汽油，而且氢能车的好处在于能产生富余能源，晚上，插上氢能车还可以为家居充电。

    然而最大的问题是，我们有足够多的氢气，因为地球表面70%是水，但是从水中提取氢气需要用电，而发电需要矿物燃料，对于这一点，奥康奈尔相信，未来利用太阳能发电会让绿色氢气变成现实。

    芝加哥：废弃铁路变氢气发电设施

    芝加哥境内的布卢明代尔铁路线长3英里，是将列车从东部传送到西部，再到市中心的高架轨道。布卢明代尔铁路线是在20世纪80年代被废弃的，现在堆满植被、垃圾、废墟、碎片．，最近它正面临被改造成新的用途。其中一个设计方案是建议把这条线变成3英里的温室和氢气发电设施。这样可以为社区提供有机产品和当地的食品，并且为附近的芝加哥学校提供燃料的来源。

    这个方案是由肯建筑设计事务所与4240建筑所联合设计打造的，他们想把铁路周围废弃的部分改造成对整个城市和附近的芝加哥学校有用的东西。于是他们提出了氢气发电方案，就是使用下面的旧管道来生成氢气。这些氢气将用来提供能源给附近的学校，而且额外的氢气将被售出，用来替代整条线路上的燃料车。这将为公立学校提供更廉价的燃料，再加上氢气的公开出售获得的收入，就可以帮助学校系统抵消水电费，同时扭转学校的预算短缺。这是一个很好的示范，对城市的健康发展有很大的帮助。

    日本：建设氢高速公路

    日本计划在2050年之前减排80%，其中约有1/4将来自于交通部门。对于石油完全依赖进口的日本来说，推广氢燃料汽车是一项艰巨和紧迫的任务。

    日本不仅在氢燃料汽车早期基础设施建设方面处于亚洲领先地位，而且在新兴的燃料电池技术领域也是全世界的领跑者。

    据《基督教科学箴言报》报导，伦敦亚洲汽车情报公司总经理AshvinChotai表示：“氢燃料汽车目前尚处于非常稚嫩的早期阶段。但是在绿色汽车领域，过去几年，日本比西方企业投入更多，具有领先优势。”

    以丰田汽车公司为例。继混合动力车和纯电动车之后，2009年丰田公司宣布，希望能在2015年之前推出人们“用得起”的燃料电池车。

    丰田认为：从长远来看，氢燃料汽车是长途旅行的理想交通工具，混合动力汽车适于中距离的驾驶，而纯电动汽车最好用于短途通勤。因为每次加满燃料后，燃料电池汽车能够行驶更长的距离。2009年丰田在日本进行的测试中，燃料电池汽车的行驶里程已经超过了500英里，而电动汽车最多只能行驶125英里。

    但据日本自动车研究所所长矢野久介绍，推广燃料电池车还需要解决许多问题，因为这些问题足以把消费者挡在零排放生活的大门外。“首先就是要降低成本，”矢野久说：“目前燃料电池车每台价格超过1000万日元，而调查显示，公众认为燃料电池车的价格低于500万日元时才考虑购买。”他表示，要降成本就需要大批量生产和技术的进一步提高。

    其次，燃料电池车的使用寿命比普通汽车短。监测资料显示：燃料电池车最多只能开5万到10万公里，相比之下，汽油机动车平均都有20年以上的使用寿命。如何延长节能车的使用寿命，矢野久表示目前各生产企业正在加紧研究。

    另外如同电动汽车一样，燃料电池汽车面临的“加油站”缺乏的障碍。丰田公司发言人保罗·诺拉斯科表示：“基础设施的完善是燃料电池发展的最关键因素。如果缺少基础设施，我们就无法推广燃料电池汽车，而如果没有燃料电池汽车，我们也用不着建设基础设施。”

    目前，日本政府正加紧解决这个“先有鸡还是先有蛋”的问题。政府为燃料电池发展提供资助，并与能源和汽车公司密切协作，建设日本未来的“氢高速公路”。

    日本燃料电池商业化协会表示，政府资助了13座用于燃料电池汽车的加氢站。每座加氢站的成本约为500万到600万美元，政府提供一半，另一半费用由能源公司支付。日本政府希望在2015年之前再建设40到50座类似的加氢站。

    能源公司与政府积极合作共建基础设施。电池协会的TomohideSatomi表示，由于石油产品销售的下降，能源公司开始开拓汽油之外的新业务领域。Satomi称，日本建设氢高速公路的努力不逊于美国和德国，在亚洲处于领先地位，而韩国紧随其后。

    在燃料电池汽车中，氢燃料和氧流入燃料电池堆，生产出驱动发动机的电力，副产品只有水。但燃料电池并非是百分之百“清洁”的能源来源，因为目前最廉价的氢燃料生产方式之—仍需利用天然气。通过“电解”生产氢燃料是绿色汽车领域的最理想的方式，但目前该过程的成本仍过于高昂。

    日本新能源产业技术综合开发机构的SayakaShishido表示，一辆典型的燃料电池汽车花费大约100万美元。该机构是日本政府为资助燃料电池和其他“新能源”发展而设立的机构。丰田公司将其14辆燃料电池车租借给大学和当地政府，月租金高达9000到11000美元。

    除了基础设施，依然存在其他技术障碍，如减少汽车中使用的贵金属——铂。目前许多燃料电池汽车大约使用100克铂，人们的目标是将其削减到10克。

    新能源开发机构对实现燃料电池汽车的商业化充满信心，为降低燃料电池成本和提高耐久性的研究提供了资助。Shishido表示：“2015年对于日本来说十分关键。这一年将成为普通市民驾乘燃料电池汽车的元年。”目前日本有60台燃料电池车正在试验当中，实验内容主要是行驶汽车、收集信息，因此所有用车者都是免费加氢。

    尽管燃料电池车还需要解决很多问题，但日本普及燃料电池车的工作已有了明确的时间表：2011年至2015年是社会实验阶段，让百姓了解燃料电池车的新性能。矢野久介绍，目前日本有60台燃料电池车正在试验当中，实验内容主要是行驶汽车、收集信息，因此所有用车者都是免费加氢。15个加氢站主要分布在福岗、大阪、东京、横滨等地。从2015年开始提高燃料电池车和加氢站的数量，到2025年全日本将建立1000个加氢站，有200万台电池车在路上行驶。

    据了解，为了尽快研发、推广燃料电池车，日本政府采取了全额投入经费的办法，就是一切费用由国家包办。该项目从2002年开始运行至今，日本政府已累计投入了1000亿日元。

    清洁能源技术

    清洁能源是指不排放污染物的能源，包括核能和可再生能源。核能虽然属于清洁能源，但消耗铀燃料，不是可再生能源。

    城市极度依赖能源供应，如果没有稳定、安全、清洁的能源，未来的城市将无法运转，我们必须尽快找到适当的技术开始推广和发展，未来能源的需求非常惊人。

    城市居民消耗的资源远远超过乡镇人口，城市的大量食物供应需要依赖交通，能源消耗巨大，如何缩短城市食物供应链是很多科学家关心的问题。

    蔬菜气培技术

    新加坡是一个人口稠密的国家，新加坡被消耗的蔬菜中，仅有5%是自己种植，其余全部通过海陆空从五大洲运来，红薯来自日本，辣椒、咖喱叶是马来西亚的，南瓜是澳大利亚的，玉米笋和小洋葱来自泰国。运用冷藏和其他手段可保持食物的新鲜度，而这些也需要耗费能源，新加坡全国都酷爱美食，节食是不太现实的方法，只能让新加坡出产更多。

    唯一的问题是土地，新加坡只有1%的土地用来耕种。新加坡国立教育学院生物系主任李战光教授开发出一种气培法。气培法是一种现代化的农耕方式，它们将作物栽种在温室的生物箱内，不需要土壤。植物的根基悬在箱内，其所需养料是用气体的形式喷射在根茎上的。气培法也不需要很多水，植物箕生长箱内仅根部需要水分，灌溉水由电脑控制且可循环使用，通常是种3次菜换1次水，大大降低了用水量。倒如，一种在美国加利福尼亚州生长的小白菜在原产地需要100天方可收获，而在温室生物箱内只需45天。大量实验证明，气培与水耕、土耕的蔬菜在质量上没有大的区别。事实上，使用水耕和气培栽培的蔬菜含有更高的钙和钾。从营养的角度来看，气培蔬菜对人体健康更有益，因为气培蔬菜干净，没有病虫害发生，因而也就不需要农药。

    但是部分蔬菜喜好凉爽的天气，而新加坡却很热，如果采用空调降温，则依然耗费能源。新加坡一所理工大学的曹强国运用一项创新的“气雾培植”技术将李教授的创意朝前推进一大步，在高压的作用下，营养液变成气雾喷洒在植物根部，生物箱内的气温也不会上升。利用气体而非液体输送养分，能将气培法的能耗减少90%。李教授说：未来楼与楼之间也可以搭起“绿色桥”，甚至整个大楼都会变成巨大的都市农庄，生产水果，蔬菜甚至猪肉。一座49层的建筑的产出与6．8平方公里农田旗鼓相当，能够为5万人提供食物，而且根本不存在运输问题。

    核聚变

    燃烧矿物燃料发电是地球上最大的二氧化碳排放源，它还将是在2050年前增长最陕的排放源，而燃煤发电又是发电行业中碳排放的最主要来源：全球发电行业燃煤发电占40%。全球有大量的化石燃料电厂在运行，在发展中国家如印度和中国，新建电厂仍以化石燃料为主。这就需要找到一种针对化石燃料发电的脱碳解决方案。低碳能源不是没有，比方说传统的核裂变发电，但切尔诺贝利和美国的三里岛一类的事故，以及如何处理核废料的问题，为这一技术蒙上了阴影。一旦发生泄漏事故就会很严重，它会改变地貌，改变城市，甚至改变整个国家。

    现在有一个提出安全利用电子能的方案，它在地球上复制出宇宙中最强大的一种力量，而且只用很少的原料就可以解决，它就是核聚变。科学家—直幻想靠它来获得安全、清洁、经济的能量，是核聚变点燃了太阳以及宇宙中的其他星球。欧洲共同体核聚变物理研究中心位于英国乡间腹地，一只跨国科研队伍力求再现太阳的巨大威力。托卡马克装置造价15亿美元，是世界上最大的核聚变反应堆。

    太阳一类的星球，就像用氢做燃料的巨大的核聚变反应堆，为了在实验室里制造核聚变，科学家需要一种更容易发生聚合反应的氢，可喜的是，普通人家就有，用电池中常用的锂可以提取出氚，用一般的水可以提取出氘，核科学家马克伯斯肯斯确信，这种简单的原料就是解决未来能源问题的关键，“拿笔记本电脑的电池板来说，它是锂离子电池，其中含有6克锂，将这里提取到的全部氚与一浴缸的水里提取的氘混合得到的原料，能满足普通人一辈子的电力需要。”理论上，一卡车这样的燃料就能为2050年的未来之城用10年的能量，意味着核废料远远少于传统的裂变，而且与传统核裂变相比，辐射微乎其微。“使用核聚变发电确实会产生核废料，但是它发生辐射的时间相当短”，不过，要酝酿一次核聚变反应，并不那么容易，太阳就是一座巨大的核聚变反应堆，它由等离子组成，也就是大片闪闪发光的带电颗粒，这些颗粒大部分是氢，深入太阳的核心，在重力的挤压下，等离子体被加热至1500万度，在这种极端环境下，氢颗粒开始撞击、融合，形成一种新元素：氦，并释放出巨大的能量。地球上不可能达到这样的反应规模，科学家必须另寻出路，解决办法就是将温度继续升高，这正是托卡马克装置的任务，为了完成任务，欧洲共同体核聚变物理研究中心要得到1．05亿度的高温，比太阳的温度高10倍，然而维持这样的高温极为困难，科学家要确保等离子体不要碰到托卡马克的钢板，否则，热量会流失，导致反应中断，利用磁力作用于管体，只要使用得当，可以让等离子体远离管壁，在托卡马克装置内，高能线圈能控制等离子体，不让它接近舱壁，从而能维持能够启动核聚变反应的超高温，超高温等离子体以每秒1．6万公里的速度急速运动，它们彼此撞击、融合，就像在太阳里一样，氢形成了，同时产生出大量的热能，这就是地球上发生的核聚变。但是好景不长，不过几秒钟，一切戛然而止。为了固定燃烧中的等离子体，电子线圈要承受极大的压力，如果温度继续升高，线圈就会融化。因此托卡马克装置只能运行大约30秒。以目前的运行时间，装置产出的能量仍不足以抵消要消耗的能量。为了解决这个问题，34个国家投入130亿美元，制造国际热核聚变试验堆。规模比现有的托卡马克装置大9倍。国际热核聚变试验堆的超强磁铁能更有效地保持等离子体的温度。同时，也更加耐高温，运行时间比托卡马克装置长得多。结果是国际热核聚变堆产生的能量是耗能的10倍。科学家相信未来的城市可以依靠核聚变来提供能量。核聚变是高投入、高风险的活动，在未来，依赖任何一种集中式供热系统都有可能是巨大的失误。

    漂浮风能发电技术

    随着城市规模越来越大，人口越来越多，输送线路也越来越长，于是非常容易遭到破坏，为城市输入电力的基础设施正是薄弱环节。漂浮发电技术或许能让居民自己发电。

    在农村地区应用风能已有数千年，但在城市，由于有建筑物阻挡，很难收集风能，因此在城市里，风轮机难得一见。加拿大人吉姆·罗万正致力于改变这一切，他想利用城市里的屋顶收集风能。在多数专家看来，城市里的屋顶没有足够的风力驱动轮机。但是罗万相信他可以解决这个问题。第一步，模拟城市住房周围的风力模型。这一实验证明了空气不是在房子周围流动，而是上升到屋顶止。在屋顶上风足够大。问题是，空气会形成漩涡，分散到各个方向。即使是平屋顶，也会以同样的方式干扰气流。传统的立式风轮机无法处理这样紊乱的气流。如果风不止从一个方向吹来，那么风轮机将会失速，停止工作。罗万打算抛弃老式风车，设计一个全新的款式。新式风轮机以水平方式旋转，它的叶片可以捕捉从任何一个方向吹来的风，而且需要的风速比传统风轮机要低。风速大概只有每小时2．4公里。罗万把这个想法应用于用电大户福勒一家。满足这家人的电力并非易事，为了在一个刮不起大风的地方发电，罗万在道格家的屋顶上安装了一个巨大的叶片。但随之而来的问题是这会产生噪音及震动，影响住户的正常生活。罗万从德国磁悬浮列车上获得了灵感，利用一样的磁极互相排斥的原理让风轮机悬浮起来。由于没有摩擦，也就没有震动和噪音，也不会损坏屋顶。罗万接着用磁力将风能转化为电能，一组磁铁架在风轮机外缘上，一座铜线圈放在底座里。当叶片旋转时，磁力经过电圈，形成电流。但是城市毕竟不是一个收集大量风能的好地方，这项技术还有很大的改进潜力。

    蝶式太阳能发电系统

    发明家们正争先恐后地利用云层上方的高层高能气流。或许在宇宙的某个地方有这样一个发电站，它和宇宙一样取之不尽，用之不竭。澳大利亚人约翰拉西克执着于太阳能光伏技术，也就是太阳能电池，他下定决心要挖掘出太阳中蕴含的能量。澳大利亚阳光充沛，八成国土是沙漠，具有大量的太阳辐射。之所以没有大面积运用太阳能电池，是因为传统的太阳能电池性价比不高，它们是用昂贵的硅做的。而且，转化过程中会流失90%的能量，效率比较低，只有10%左右。而传统的燃煤发电站，系统效率在25%到35%之间。拉西克意识到如果能找到聚集太阳能的办法，就可以用少量电池制造出大量能量。他使用一组曲面镜将照射在镜面上的所有太阳光聚集到接收器上，聚光器的焦点是一组光伏电池，可以将太阳能直接转换成电能。聚光器的直径是15米，上面装有112枚镜子，可以随太阳在空中的位置而转动。镜子收集太阳光，将太阳能集中到一小块太阳能电池板上，但这不是普通的太阳能电池，而是超高效太阳能电池。

    2003年，美国国家航空航天局将两台高科技遥控机器人送上火星，分析土壤，岩石样本，火星探测器唯一可行的能量来源就是太阳，但火星接受的太阳射线只有地球的一半，美国国家航空航天局采用了一种新的超高效太阳能电池来捕捉所有可捕捉的太阳能射线，太阳能由光子组成，就是携带能量的光线粒子，当电子接触到太阳能电池中的硅时，便撞击出自由电子，产生电流。但传统的太阳能电池只吸收很少一部分太阳能，美国国家航空航天局用特殊材料制造的多层电池，每一层对应太阳光中不同的波长，更广泛地涵盖了太阳光谱。以前会逃逸的光子也能捕捉得到，这样，探测器就获得了三倍多的电力。

    拉西克用的镜子折射性很强，一套蝶式系统能将太阳光放大500倍，光束的温度最高能达到将近1000度。足以在一瞬间焚化拉西克的高科技太阳能电池。拉西克运用一项专利技术，抽走能量，使电池保持低温。它是一套超高效散热装置，能够将电池的温度控制在摄氏60度以下，经过20年的努力，突破性的太阳能聚光器终于在澳大利亚的爱丽斯斯普林斯运用了。这种太阳能电池板要比传统的太阳能电池板强大1500倍。直径15米的蝶式系统，发电量等同于325平方米的太阳能电池板。现在，拉西克又在开发下一代太阳能光伏项目，在维多利亚西北部，太阳能发电站能满足45000户居民的需求，温室气体的排放每年将因此减少40万吨。拉西克的目标是让太阳能发电和传统能源的成本差不多，大约是每千瓦时1毛钱。阳光普照的澳大利亚天生适合太阳能发电，但是在光照不充沛的国家就不适合。或许我们不必等待太阳射线到达地球，总有一天，会有个“空间大坝”追踪太阳，将大量太阳能折射给地球上的接收器。这个项目的缺点是太阳落山后，能源也随之减少。如何存储太阳能是一个关键问题。

    二氧化碳捕获及封存技术

    到2050年，石油和天然气储存量跌至危险水平，但有一种矿物原料依然廉价而充足，那就是煤。现在世界上已经有很多国家倾向于使用燃煤。我们能在不破坏环境的情况下，从煤里得到电吗？虽然我们想摆脱矿物燃料，想把矿物燃料转换到可再生能源。但是如今，我们的经济依赖矿物燃料，未来几十年，我们仍不可能摆脱这一能源。利用一套高科技炼金术，我们可以将煤转变为清洁的绿色燃料。

    煤是所有矿物燃料中污染最严重的，每年，一座普通的燃煤发电站会制造l万吨硫，形成酸雨。会制造l万吨氮，造成呛人的烟雾。最糟糕的是会释放400万吨二氧化碳，这仅仅是一座发电站。科学家卡尔追认为，可以用一种更环保的方式燃烧煤，收集燃煤产生的二氧化碳，然后将其深埋地下。

    澳大利亚南部的维多利亚罗伊杨煤矿是南半球最大的煤矿，每天发电站消耗6．5万吨褐煤，排放的二氧化碳相当于6000万辆汽车的尾气。科学家做了一种特殊的二氧化碳捕捉装置，装置里面含有胺，二氧化碳一进去，便与胺结合，然后溶液被加热到120℃，打破两者的结合，胺可以重复利用，重复上述过程。而二氧化碳则被压缩，冷却成液体。但是这个过程需要耗费很多的能量。使得工厂效率降低，不会被工厂采用。科学家在溶剂中混入二氧化碳萃取剂，不耗费大量能源，就能从废气中去掉90%的二氧化碳。其他的二氧化碳捕获系统需要改动大部分基础设施，但福隆的设施却可以加载在现有设施上。如何处理这些二氧化碳是一个巨大的挑战。科学家卡尔迪想把碳送回到地下2000米深处，如果让二氧化碳逸进大气层，那么耗资巨大的过程就是在浪费时间，卡尔迪在澳大利亚南部的奥特韦盆地做实验，地表层下2000米是一度曾储有大量天然气的岩层，这里的岩层不透水，它们封存天然气达数百万年之久，直到被发现开采为止，这是完美的二氧化碳储藏室。

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