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奥巴马新清洁能源计划  

2014-08-18 17:04:29|  分类: 每日科学新闻 |  标签: |举报 |字号 订阅

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本文来自“科学美国人”中文版《环球科学》http://www.huanqiukexue.com/html/newgc/2014/0818/24725.html

为应对全球气候变化,奥巴马政府积极采取抵制措施。美国环保局将于2014年6月2日颁布新的清洁能源计划。

  

“登山者”( the Mountaineer )发电厂地面上的CO2捕获单元。
照片由美国电力公司(AEP,American Electric Power)提供。
 
如果取缔发电厂,工作岗位就会减少,城市也会随之消失。这就是西维吉尼亚州纽黑文市(New Haven, West Virginia)正在面临的担忧。这座城市拥有一家名为“登山者”(Mountaineer)的笨重燃煤发电厂,该发电厂毗邻煤矿,占据得天独厚的便利之势。正因为如此,早在2009年,这座发电厂的所有者——美国电力公司(American Electric Power)就大费周章地耗费巨资在此安装一个大型化学设备,以期能够捕捉燃煤所产生的20%的二氧化碳。
 
然而,由于一些州政府官员不愿意再出资赞助试验继续进行,并且也缺乏征收二氧化碳排放费用的联邦计划,因此,上述尝试早在2011年就已被迫终止。现在,这种情况可能会随着美国环境保护局(the U.S. Environmental Protection Agency)即将在6月2日发布的新“清洁能源计划”而有所改变。
 
美国环境保护局开始着手解决的问题是——如何应对气候变化以及如何根据各州的具体情况(从几乎所有电力都源于燃煤的西弗吉尼亚州到没有燃煤电厂的佛蒙特)灵活性地满足新的二氧化碳污染标准同时又能改善公众健康状况。能够解决以上所有问题的方法并不是之前在“登山者”发电厂身上曾尝试过的“碳捕获和封存”技术( carbon capture and storage ),而是主要依靠燃烧更多的天然气。
 
这是因为,新的规定以二氧化碳排放速率为重点,更具体来讲,就是指每个州生产每兆瓦时电力所产生的温室污染气体的英磅数。美国环境保护局记录下2012年本土约1000座燃煤发电厂排放二氧化碳的速率,然后据此制定下2030年的排放目标。该举措效仿了早已在加利福尼亚州、纽约、俄勒冈州及华盛顿州内实行的基于速率的方案。
 

图片来源:气候和能源解决方案中心(Center for Climate and Energy Solutions)提供
 
过去40年里,其他污染物排放标准就是按照上述模式依据《清洁空气法案》(the Clean Air Act )不断完善发展,以抵制燃煤所产生的能形成烟雾的氮氧化物气体以及造成酸雨的二氧化硫等污染气体。
 
新的排放指标变化范围包括从华盛顿州的下降幅度超过60%(该预测结果部分基于该州一座大型燃煤发电厂将计划于2030前被取缔的事实)到佛蒙特州的零指标。
 
佛蒙特州是如何逃避监管的呢?原因很简单:这里没有发电厂所需的化石燃料。然而,佛蒙特州却拥有着每年能够生产将近四十万千瓦时无碳电力的佛蒙特洋基核电厂( Vermont Yankee nuclear power plant)。就实际情况来看,核电厂生产的无碳电力约占美国目前无碳电力生产总量的70%(由于乔治亚和南卡罗来纳正在建设新的反应堆,其在美国环保局新规定要求之下的污染气体减排量也相对较大)。
 
其实,佛蒙特洋基核电厂也有自己的麻烦事。其所有者——公用事业公司(utility Entergy)计划在今年年底停用旧的废水反应堆。在新型廉价天然气的竞争之下,其他老化的核反应堆也被迫停用。这对于一些州来讲,要实现其减排目标就变得更加困难,因为如果要通过建设燃气发电厂来取代核电厂,二氧化碳排放量就会增加。于是,美国环保局认为,维持加利福尼亚州、佛罗里达州、威斯康辛州和新泽西州那些核电厂正常运行所支付的津贴费用是合理的(每千瓦时电达6美元)。
 
只要美国环保局的新规定在2015年开始实施——新规定一经生效就会引起诉讼。这些诉讼可能将会延迟新规定的进一步实施,并且政敌也已经郑重宣布了一些立法行动——各州将会有许多不同的选择,比如可以对旧核电厂进行补贴以实现其二氧化碳减排指标。每个州都会有一个单独的目标(机构用语即称“最好的减排体系”),即根据目前的能源供应组成必须在2016年6月30日之前提交一份计划并且完成计划。“能源效率”及“切换到可再生能源” (美国环保局为该减排体系设置的四块“积木”之二)将会在众多州中发挥重大作用,特别是因为减排幅度目标部分是基于使用可再生能源而预测的(在某些州,其设定的减排目标低于2012年已经达到的排放速率,如爱荷华州、缅因州、明尼苏达州和南达科他州)。
 
包括佛蒙特在内的各个州甚至可以联合起来,就像当初美国东北部各州一样,都加入到创建“区域温室气体倡议”(Regional Greenhouse Gas Initiative)中来——这是2009年九个州发起的“限量与交易”市场( cap-and-trade market ),同意“购买与出售二氧化碳许可证”,以便能满足污染减排指标的上限。
 
环保局行政主管Gina McCarthy 6月2日在机构总部为集会人群宣布新规定时指出,“如果我们什么都不做,在我们子孙后代的时代,温度就会升高十度(华氏温度),海平面就会上涨四英尺。袖手旁观会使我们付出最惨重的代价。”
 
当McCarthy大步流星地走过去宣读新的清洁能源计划时,美国环保局的民众们就像对待摇滚明星一样不断地欢呼、吹口哨,为这历史性的一天鼓掌庆贺。McCarthy 补充说,“另外,我们将会使造成污染的烟雾和烟尘减少25%,此减少幅度比我们没有实施新规定之前要高。这可是个额外的效益。”
 
能有这个额外的效益是因为在发电厂方面要采取一些行动:提高燃煤热量用于产生蒸汽(蒸汽运转涡轮机可发电)的效率(用工业行话来讲,就是“提高热率”)。
 
剩下的大部分工作就是延续之前的举措:关闭燃煤发电厂、以燃气发电取而代之。在经济大萧条的推波助澜之下,美国发电厂二氧化碳排放量已从2005年约240亿吨下降至2012年约200亿吨。
 
 
简单来说,现存的燃气发电厂使用频率更高,并且还会建设新的燃气发电厂。燃烧天然气比燃煤能够减少40%的二氧化碳排放量,这也就是新清洁能源计划中预算的二氧化碳减排量。 
 
然而,这(指使用燃气电厂)又是需要代价的:现在经常运行的燃气发电厂周边的社区居民接触到高浓度烟雾和烟尘的频率变得更高。
 
美国环保局也试图预测未来。通过该机构的水晶球(注:占卜用的玻璃球,预言未来的方法)可以预见到:到2030年,美国电力的9%来自太阳、风和地下热能。拟议的规定上写着,“煤炭和天然气依旧是是美国发电的两个主要来源,各自的供应量超过预期计划的30%。” 这样带来的结果就是,2030年50个州发电所产生的二氧化碳密度将比2005年下降30%。
 
众所周知,天然气的主要成分是甲烷。甲烷是一种温室效应比二氧化碳更强的气体。这就意味着,如果发电厂或者供应天然气的输气管道和油井泄露,气候状况就会无太大改善。
 
2030年,美国将依旧是造成全球变暖的大国。如果遵循新的清洁能源计划,污染程度将会下降至与1990年排放量大致相同。这样,美国依旧远远达不到其在2050年下降80%的减排目标。McCarthy 于6月2日签署的厚达645页的文件是《清洁空气法案》的复杂外延。它主要关注国家政策实施、账目信息、执行力度以及成本与效益。然而,这仅仅是应对气候变化的一个开始。
 
大气中的CO2浓度已经创下新高——北半球在四月份以及五月份大部分时间的CO2浓度高居400ppm,而我们人类在这之前从未呼吸过如此高浓度的CO2。按照目前的趋势,截止到2016年,CO2浓度全年平均值就会在400ppm及以上。德国马克斯普朗克生物地球化学研究所(Max Planck Institute for Biogeochemistry)的生物地理化学家Martin Heimann讲道,“问题很简单明了,其原因就是化石燃料燃烧以及耕地使用变化所产生的污染物有增无减。”而事实就是这样,CO2浓度以每年约2ppm的速率增加。
 

图片来源:美国环境保护局
 
清洁能源新规定并无法大幅降低二氧化碳浓度增加的速率,最好也只是将全球CO2排放总量减少约2%。McCarthy 讲道,“确实如此,我们面临的气候危机是个全球问题,需要一个全球性的解决方案。我们不可能通过“绝望一击”(橄榄球中“绝望一击”,指输球的一方在最后几秒钟绝望地掷球,希望得分)来扭转气候问题的负面影响。不过仍然还有一线希望,因为至少世界上最大的空气污染大国——中国也在降低CO2排放总量,哪怕中国的目的只是通过减少随之而来的其他严重污染来从中获取利益。
 
美国环保局的“清洁能源计划”是拒绝将大气层当作“露天下水道”(每天向大气中不断排放数千万吨温室污染气体,就像在下水道中肆意排放污水一样)的漫漫长路上另外一项举措。但是,不管是在印度还是在印第安纳州,正如在西弗吉尼亚州“登山者”发电厂所尝试的那样,如果想要在燃煤甚至是燃烧天然气的同时不会加剧全球变暖,依旧需要“二氧化碳捕获和封存”技术。由于“二氧化碳捕获和封存”技术资费方面的问题,环保局不会将其视为长久之计。
 
关于作者:David Biello是《科学美国人》( Scientific American)环境和能源领域的副主编。
 
译者注:“碳捕获和封存”技术:指将大型发电厂、钢铁厂、化工厂等排放源产生的二氧化碳收集起来,并用各种方法储存以避免其排放到大气中的一种技术。(翻译:万晓玲  审校:侯政坤)
 
原文链接:
http://blogs.scientificamerican.com/observations/2014/06/03/obamas-clean-power-plan-means-more-gas-to-fight-global-warming/
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