绿色新能源的是与非

美国是世界能源消耗大国，开发绿色新能源一直高唱入云。一些能源专家却指出，光是改善原本工业与发电厂的能源效率，就比开发绿色能源更能节省能源，减少污染，而且立可见效。

隐身于美国西弗吉尼亚州卡诺瓦河河谷，查尔斯顿市上游大约50千米处的合金厂，是该州用电量第二大的客户。这座合金厂每天从配电网取用超过1.2亿瓦的电力，输向厂内五座电弧炉，将石英加热到约1500度，以生产高质量的硅，用来制造计算机芯片、太阳能电池等产品。然后合金厂会将电弧炉内温度达800度的废气，连同其中包含的许多原生能源，从烟囱喷出去。

倡导节约工业能源已有30年历史的企业家卡斯顿表示，这种情况并非特例，工业界继续以令人惊愕的速度在浪费能源。由于能源生产成本低廉，一般来说设计工业流程的人既没有本事，也欠缺经济动机去节约能源。

现在，西弗吉尼亚的合金厂已经试图改变浪费的习性。西弗吉尼亚的合金厂安装了美国伊利诺伊州魏斯特蒙市再生能源发展公司的设备，将合金厂废弃热能转为电力，总计可转化超过4000万瓦，足以减少合金厂1／3的电力消耗。

麻省理工学院21世纪能源研究中心机械工程师葛宁恩表示，就环境保护来说，改良传统燃料使用方式的能源效率，比起推动广泛应用再生能源，可说是毫不逊色。他说，世界大约85％的能源是燃烧化石燃料，所以若能增加20％的能源效率，所能减少的温室气体污染与排放量，就相当于全球绿色能源的2倍，而那需要好几年甚至好几十年才可望达成。卡斯顿则表示，光是美国一地，能源再生就可抵上大约2000亿瓦的电力，这大约相当全美总电力的1／5。

而要达成这项目标，就必须穿越由科技议题、成本、国家能源政策以及执掌发电事务的复杂管制结构所构成的庞大迷宫。卡斯顿说，要把这一切全兜在一起，异乎寻常的复杂。

对卡斯顿的公司以及其他从事能源再生工作的人来说，好消息是有愈来愈多的潜在客户开始留意此事。2009年夏天油价一路飙涨，无论眼前油价可能会如何探底，大家还是相信能源价格别无去路，只会一路爬升。

坏消息则是成本高昂。把再生废弃热能的设备整合到并非为此设计的工厂内，价码会把潜在客户给吓傻了。整合到西弗吉尼亚合金厂内的设备，花费大约要1亿美元，这就是为什么卡斯顿的公司在这个案例中，不但提供安装节能系统的专业技能，也一并负担其费用，交换条件是合金厂同意与其共享利益。卡斯顿说，工厂经理并不具备解决这项挑战的知识，如果他们想自己来，会高估风险，却低估了报酬。

尽管如此，技术本身倒是直截了当，废热能转化成电力的方式，跟大多数发电厂制造电力的方式完全一样。标准电厂会先从某种主要来源取得热能，包括煤、天然气、生物燃料、浓缩铀，甚至是聚合太阳光，然后用热能把水蒸发成高压蒸汽；接着把蒸汽导人涡轮机，这基本上就是一组经过排列的高科技风扇叶片，由于蒸汽前推的力量而转动。涡轮机的转轴带动发电机，从而制造出电力；从远程喷出的蒸汽则会通过冷却器，再度凝结回液态水。

这套以苏格兰工程师兰金命名的“兰金循环”是一种将温度差转化为有用电力，既实用又有效的方法。但是法国工程师卡诺于1884年指出，“兰金循环”的效率有其基本限制，温差愈大，最大效率也就愈高，所以工程师经常提到的高质量热能指的就是热能来源的温度比周遭环境高出许多的情况。

然而无论科技多么精良，总会有一些热能遗留下来。以“兰金循环”来说，主要就是蒸汽凝结回液态水的过程中浪费掉的能量。理论上只要还有一些温度差，就能够从残留的热能中再榨出一些机械能，但是葛宁恩说，由于残留的热能质量较低，通常你必须再多用点力才能榨出能量。

这就是为什么能源再生公司优先追求高质量热能。在西弗吉尼亚合金厂，电弧炉排放出来的800度废气热能就会用来蒸发水，然后通过标准“兰金循环”系统制造电力。卡斯顿说，熔矿业和冶炼业等大型工业通常都会排放出这样的热能，除了加热周遭的空气，毫无他用。

高质量热能固然很诱人，不过化工业、造纸业等许多数不清的产业废弃不用的低质量热能，也有很多可以回收使用的机会。再生能源发展公司看准了烘干石膏板清水墙所用的多孔炉，烘干所用的能源占制作石膏板成本的八成。多孔炉排出废气的温度不到200度，用在以水为本的“兰金循环”里几乎毫无效率可言。不过现在可以用氟氯烷、丙烷或丁烷等挥发性液体来代替水，购买这种时下热卖的“兰金循环”系统，就能够从差距不大的温差中获得机械能。

高科技领域也同时在研发以固态热电材料为主，直接以温度差发电的废热能回收系统。热电发电机体积小巧，也没有活动的组件，汽车产业很爱用。比方说宝马跟福特汽车，就双双研发了利用引擎废气热能发电的原型系统。

研究员还在开发较奇特的化学合成材质。具备纳米结构的材质可以减低热传导度，降低热能流动的速度，能够更容易捕捉到这些热能。像这样的系统也许无法在工厂里跟“兰金循环”系统一较高下，但是只花费数百美元，把热电发电机装在汽车上，还是很值得考虑的。

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