再生能源: 水的能力

水是萬物之源, 除了能滋養生命, 現在還有另一個角色. 靠山用山, 靠水用水, 地球有大約71%是海, 自然成為了用以發電的潛在源料. 那怎樣令海水生電? 潮汐能就是其中之一.

潮汐是地球, 太陽和月球三者的引力引發的現象. 因月球和地球大小不同, 其引力也不一樣. 地球比月球大, 因此地球的引力讓月球圍繞著地球轉, 相對月球較小, 引力較細, 其引力影響沿岸海水的潮漲及潮退. 就是這個潮汐漲退現象, 科學家們在這個潮汐間取得能量. 簡言之, 就在潮汐漲退現象之中, 把海水引入水庫, 帶動發電機發電.

運用潮汐, 最早可追溯到中世紀, 甚至羅馬時代. 至於第一座運用潮汐來發電的電廠, 是在1966年建成, 為法國朗斯潮汐電廠(Rance Tidal Power Station), 亦是全球第二大的潮汐能電力廠. 現今技術主要有兩種潮汐產生電力的方法: 潮汐流, 及動態潮汐.

潮汐流發電機 (Tidal Stream Generator, TSGs) 的原理, 就是直接利用潮汐的流動, 驅動渦輪機發電, 其好處是建築成本低, 對生態環境影響也較小. 至於動態潮汐, 就是引海水到水庫內, 以水庫高低位能狀態保存著海水, 把潮汐高低位之落差, 推動水輪, 帶動發電機發電. 所謂位能, 亦即是勢能 (Potential Energy), 是存在萬物物理物體形態內的能量, 物體在不同的位置儲存著不同的位能, 而這種位能, 可以轉化為其他能量, 以潮汐來說, 就是運用潮漲和潮退的波動, 產生液壓, 推動水輪機發電, 這種勢能發電能產生6000至15000兆瓦的電力.

潮汐發電有三種方式: 分別是單池單向發電, 單池雙向發電及雙池雙向發電. 單池單向發電就是先在海灣起一排大閘, 在潮漲時引水入水庫裡, 待潮退時便開閘排水驅動水輪機發電. 一天有兩次潮退, 每次大約5小時. 這方式特點就是只能在落潮時才能發電, 因此才有單池雙向發電. 單池雙向發電, 就是運用精密設計的來回水閘, 盡量在潮漲和潮退時使用雙向水輪機發電, 實行是高潮汐發電的效能. 而雙池雙向發電則運用兩個高低位不同的儲水庫, 在潮漲和潮退時實行雙向發電. 雖然此種發電系統需要一個抽水機, 令電力有些流失, 但此種方式使電力生產較穩定.

潮汐能發電最大好處, 就是比太陽能及風能有更穩定的供應. 但因為受地形限制和成本居高不下的關係, 加上在沿岸興建儲水堤壩, 影響生態等問題, 目前還未可以得到廣泛應用. 不過, 隨著技術上的進步, 他朝能有更大的發展潛力.

還有其他的水力發電方式, 就是運用受地球重力影響, 由高向下低流的江, 河, 水庫或海的水的地方建造水壩, 引水到混合水壩或引水兩方式到水輪機內. 水輪機受其衝擊, 令其水輪旋轉, 帶動發電機同時轉動, 從而產生電流. 在可再生能源領域, 水力發電(Hydroelectric Power) 目前是最廣為應用的可再生能源, 佔總可再生能源總量大約76%, 為全球提供34000億度電力 (根據2011年估計).

與潮汐能發電一樣, 水力發電較太陽能和風能供應穩定, 而且水力發電成本, 為所有可再生能源中最低. 此外, 水力發電所運用的堤壩, 大部份都是機械自動化, 營運成本也相對較底. 堤壩式水力發電更有其他好處. 首先, 在江, 河之間築起堤壩, 能控制其水流量, 防止低窪地區泛濫, 又能儲起淡水供鄰近城市人民食用. 對一些建在大江或大河之間的巨大的堤壩式水力發電, 更可從控制水量, 對內陸航運有幫助.

不過, 水力發電並不是沒有害處. 水力發電和潮汐能發電一樣, 有極大的地形性, 不是所有江, 河或水庫都適合建造堤壩, 尤其是在地震帶, 堤壩變成了對低窪地區的災害. 再者, 水力發電需要投入大量資金在興建階段, 即使建成後, 也要不斷進行維修. 因為水對沿岸都會有不同程度的侵蝕, 帶來的沙石會沈澱堤壩底, 需要定期進行挖取工作, 對發展中國家來說, 也是一個負擔. 看看中國大陸的堤壩可見, 不少堤壩因沒有挖走沈澱物, 許多堤壩己經失去發電功能, 甚至荒廢了.

水力發電最大的害處, 就是永久性生態損害. 以上游來說, 水壩位址及周邊環境已令生態完全破壞. 至於下游, 因上游沖積物已被水壩截了, 沖積物無法落至下游, 令下游土地養分沒有補充而變得貧瘠.

有專家指出, 水力發電並不見得能阻止溫室氣體排放. 這是由於水壩底部的動植物因缺氧後死亡, 分解後排出甲烷, 這種比二氧化碳出高30倍的溫室氣體, 甚至比化石燃料產生的溫室氣體多出3.5倍, 更加速了全球暖化. 所以, 有人認為水力發電並不是綠色能源.