在地球上，我们每年消耗超过 24 PWh 的电力：24 000 000 000 000 000 Wh/年，即一万亿个 24 W 节能灯泡亮一小时所消耗的能量。 要理解这一点，就好像生活在这个星球上的 15 个 24 亿人中的每个人都全年不分昼夜地保持 10.7 个 23.9 W 灯泡点亮。三分之二来自化石燃料，75% 来自核能和78% 来自可再生资源。 即使世界平均水平不多，但它们的范围很广，从 98% 的电力来自核电站的法国，到 XNUMX% 依赖煤炭的中国，再到 XNUMX% 的电力来自落水电力的挪威。
但是，让我们详细了解用于发电的三种来源：
– 在当今的可再生能源中，最大的份额是水力涡轮机 (16,6%)。 其次是风能 (3,7%) 和生物燃料 (2,0%，尤其是第一代)。 排在后面的是太阳能光伏发电，占 1,2%，而聚光太阳能热 (CSP)、地热能、潮汐能和波浪能都在可再生能源总量 0,4% 的剩余 23,9% 之内。 我们仍然需要投资于研究，以便技术最先进的资源（光伏、垃圾生物燃料、潮汐、风……）取代我们已经开发了数百年的低效资源。
– 预计核电将缩减规模，主要是出于政治原因，而不是出于与工厂安全或环境保护相关的严重技术问题（从所有意图和目的来看，它都是化石来源，但它是那些环境影响最小的来源之一可用的）。
– 因此，为了满足今天和不久的将来日益增长的电力需求，我们在很大程度上只能依赖化石燃料。 目前，40,8%、21,6% 和 4,3% 的电力生产分别来自煤炭、天然气和石油。 回到前面的例子，十分之四的电灯泡靠煤运行，两个靠天然气，一半靠燃烧油点亮，一个利用原子裂变，两个靠水运行，而最后半个灯泡由所有剩余的混合动力驱动可再生资源。
基本上，全球 66,7% 的电力（相当于 15,9 PWh）来自化石燃料（煤、天然气、石油）。 这些以固态、液态或气态形式存在的能源被燃烧并转化为热能。 这会蒸发水，产生高压蒸汽，从而启动涡轮机，涡轮机又连接到发电的发电机。 在大多数现代工厂中，这种将储存在燃料中的化学键能转化为热能，然后转化为机械能，最后转化为电能的总效率约为 40%。 这意味着所含能量的 60%（或更多）主要以热量的形式散失到环境中。 最良性的系统会尝试再利用部分热量来预热流入的气流或加热周围的系统或房屋。 虽然煤炭和燃料油厂的产量约为 40%，但技术发展已使联合循环天然气厂的产量达到 55%。
另一件需要知道的重要事情是，化石燃料不是纯物质，而是含有不同数量的其他元素和化合物，这些元素和化合物在燃烧时会转化为灰尘、烟雾或气体。 燃烧过程本身会产生有毒化合物。 与已经开采的其他燃料相比，煤炭是一种特别脏的燃料。 石油和天然气勘探、钻探和开采产生的污染对环境的影响远小于采煤所需的地表或地下采矿。 此外，与油气井技术人员相比，在矿井深处和附近开采工人的健康面临的风险要大得多。
此外，所有化石燃料都通过氧化碳并产生二氧化碳来燃烧。 各种形式的煤炭每千瓦时产生 350 至 400 克以上的二氧化碳，而燃料油产生的排放量在 2 至 240 克/千瓦时之间，而天然气的排放量仅为 260 克/千瓦时。 后者是造成温室效应和全球变暖的主要原因。 使用天然气代替煤炭发电的主要优势就在于此：煤炭中的化学能储存在碳-碳化学键中，而天然气中的化学能储存在碳-氢键中。 为了释放数百万年前被困在这些燃料中的能量，产生 CO200 的碳和产生水蒸气 H2O 的氢都必须被完全氧化。 因此，对于相同数量的能源开发，与燃烧煤炭相比，天然气完全燃烧产生的二氧化碳约为一半。 这样，用燃气热电厂替代燃煤热电厂可以减少排放到大气中的二氧化碳的一半左右，对全球变暖具有明显的优势。
比较不同来源的平均电力成本也不容易。 除了原材料的可变成本外，还必须考虑先进程度高低、效率高低和污染程度高低的工厂的建设和管理成本。 Fraunhofer ISE 的一项研究表明，在德国，一兆瓦时电力的成本从煤炭的 63-80 欧元到联合循环燃气电厂的 75-98 欧元不等。 在美国，EIA 计算出煤炭为 95 美元/MWh，天然气为 75 美元/MWh。 但如果工厂配备二氧化碳捕获和储存系统，成本将分别上升至 144 美元和 100 美元/MWh。 显然，我们对净化燃料和减少烟雾的考虑越少——因此工厂污染越严重——它们的成本就越低。 出于这个原因，欠发达国家和不太了解全球变暖的风险往往更喜欢毫无顾忌地建造的燃煤电厂。 例如，北京连续第无数个冬天被雾霾笼罩，导致几米范围内无法看清东西，机场也无法使用，其后果对中国政府来说是显而易见的。 中国PM10防控中心曾在英国医学杂志上发表估计，仅一年内就有1,2万人死于细颗粒物。
归根结底，煤炭是一种肮脏的燃料。 提取它时会很脏，燃烧时会很脏，而必须处理它产生的灰尘时会很脏。 它唯一的优点是成本较低。 那么该怎么办？ 由于无法直接用绿色能源替代，一方面需要加大对可再生能源研发的投入，另一方面要以天然气为低碳的“桥梁”。未来。 作为？ 例如，逐步将燃煤电厂替换为燃气电厂，将在 195 个国家已批准的《巴黎气候协定》所设想的脱碳和环境保护进程中发挥决定性优势。 不仅。 即使在未来，现代燃气发电厂也将能够与可再生能源结合使用，以补偿因可再生能源的能源生产不连续性而带来的季节性和每日能源需求波动。
来自网站 埃尼迪.
