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亲爱的地球对话:地震能量可以被用来发电吗,特别是在像日本这样的地方?另外,日本如此容易遭受地震,怎么还能拥有核电呢?
-- Sasha M.,澳大利亚
虽然毫无疑问,从理论上讲,可以通过利用地球地壳下移动的构造板块的动能来发电,但从实际角度来看,实现这一点将是一个真正的后勤挑战——更不用说与利用其他形式的能源(可再生能源或其他能源)相比,成本高得令人望而却步。
大地震释放出巨大的能量。根据 CrispGreen 网站的 Beth Buczynski 的说法,研究人员计算得出,2010 年 1 月发生在海地的 7.0 级地震造成 22 万多人死亡,释放的能量相当于 31 颗像 1945 年美国投掷在广岛的原子弹。而 2011 年 3 月袭击日本东北部的 9.0 级地震释放的能量相当于超过 15,000 颗广岛原子弹。这确实是巨大的能量。
美国地质调查局地震灾害计划报告称:“地震的总能量包括在岩石中产生新裂缝所需的能量、通过摩擦以热量形式耗散的能量以及以弹性方式辐射穿过地球的能量。” “在这些能量中,唯一可以测量的量是辐射穿过地球的能量。” 同样,只有这种辐射能量——即震动建筑物并由地震仪记录的能量——才有可能被利用,前提是投入足够的资源并正确实施适当的技术。
如何利用构造能量才是关键问题。一种方法是在已知的断层线沿线地下串联石英晶体,石英晶体可以通过压电效应传输电力。当构造板块移动时,晶体可以将它们拾取的能量传输到连接电网的存储介质中以供以后使用。但这几乎是不切实际的,原因之一是地震很少以可预测的方式发生,更不用说发生在能量收集器设置设备的精确位置。此外,断层线往往深入地球表面之下,因此铺设石英晶体网络将需要在地下开采竖井并将它们连接起来,其规模远远超出人类目前所做的。
关于为什么日本尽管存在构造风险却如此依赖核电,这是一个经济问题。由于缺乏像许多其他国家那样丰富的石油、煤炭和其他能源储备,日本约 30% 的电力依赖核能。在 2011 年 3 月的地震和海啸之前,日本正准备增加其核电储备,以在 2030 年满足其一半的电力需求。这种对核电日益增长的依赖原本将在该国减少温室气体排放方面发挥重要作用。
在地震和海啸之前,日本原子能机构曾预测,到 2050 年,二氧化碳排放量将比 2000 年的水平减少 54%,到 2100 年将减少 90%,其中核能将占该国能源总量的 60% 以上。现在看来,该国可能会缩减其核扩张计划,这在短期内只会增加其对化石燃料的依赖,进而将大大限制日本减少温室气体排放的雄心勃勃的计划。当然,人们会希望放弃核扩张将刺激风能和其他形式的可再生能源等替代能源的发展。
联系方式:CrispGreen,www.crispgreen.com;美国地质调查局地震灾害计划,www.earthquake.usgs.gov。