2012-03-21 22:44:10

知識 浴火重生的能源─煤炭(一)

如果課堂上老師提問道:「是一種能源,在固態、液態與氣態三態中都可以用來產生能量,而美國是蘊藏這種資源的王國,這是哪一種礦產?」看完這篇文章,你就會知道答案是煤炭喔!煤炭在固體狀態,可以直接燃燒產生熱能;經過氣化製程變成氣態時,可以用來發電;經過液化過程後則可以替代石油,成為運輸工具仰仗的動力燃料。

全球蘊藏量豐富且地理分布較原油普遍的煤炭,為何過去50年來卻不如石油一般舉足輕重呢?首先,是因為自工業革命以來,煤炭開採作業所產生的人身安全問題隨著工業的發展愈形嚴重,每有災情往往犧牲數以百計的人命。礦區開挖所造成的生態與景觀衝擊,以及燃燒煤炭所形成的空氣污染,都是人們希望竭力避免的沉重負擔。

此外,石油是液態物質,無論在運送或使用上(尤其是在運輸工具的使用上)都較固態的煤炭方便許多。因此,雖然石油蘊藏分布區域極度不均,產量與價格容易受人為操縱,一有波動往往造成全球經濟震盪,蘊藏分布較均勻的煤炭,在近 50 年來仍明顯不如石油一般地呼風喚雨。

事實上,今日人類仍然大量使用煤炭做為能源。如果把所消耗的石油、天然氣、煤炭、核能、水力等能源,換算成統一的油當量單位,然後比較其全球消費總量,會發現煤炭仍高居世界所需能源的第2位,僅次於石油。這幾十年來,它除了默默地提供全世界 40% 以上的電力(若僅比較各種不同的發電能源,則煤炭遠勝石油高居第 1 位),經過煉焦爐煉製的焦炭,更是現代化所需的鋼鐵工業不可或缺的重要原料。

近年來,國際原油價格持續攀升,中國與印度等人口眾多、幅員廣闊的新興國家的經濟大幅發展,全球石油開採量停滯不前,煉油產能不足等警訊,讓世人十分擔憂未來的能源供應是否可以滿足國家安全與發展所需。於是,在全球氣候變遷的警聲中,煤炭這個能源老兵極可能在本世紀中仍踏著穩健的步伐向前邁進。
煤炭簡史

在 Coal: A Human History 一書中,作者弗律茲(Barbara Freese)提及,美國著名詩人作家愛默生在 19 世紀美國東北燃煤經濟如火如荼開展時,曾經這樣寫道:
每一籃裝載的是動力、是文明
煤炭像是可攜式的氣候
使熱帶暖流得以長驅直入寒冷的拉布拉多和極區
它不假他人載運著自己行遍天下
瓦特與史蒂芬生低聲向人們耳語
訴說著半盎斯煤炭可以拉動兩噸重物一英里之遠的神奇
煤炭載運著煤炭
經由火車、經由汽輪
讓加拿大像加爾各答一般的溫暖
有了它的舒適慰藉
工業從此獲得無窮的動力向文明邁進
姑且不論愛默生先生如何忽略燃煤所造成的負面生態環境,上述文句的字裡行間確實充分地表達了煤炭對工業文明的貢獻。

人類最早利用煤炭的紀錄始於中國 6 千年前的新石器時代,人們把油黑光亮的煤炭視為一種飾品,雕琢並穿戴。大約在 2 千 5 百年前,中國民間開始利用煤炭煉銅鑄幣。

英國大概是最早利用煤炭的西方國家。西元第 4 世紀之前,和新石器時代的中國人民一樣,歐洲人把煤炭視為黑寶石,經雕刻磨光後一度成為時尚配飾。之後,羅馬人入侵不列顛,曾經利用燃燒煤炭取暖並提供鑄造加熱所需。到了 13 世紀,由於人口愈來愈多,用來取暖、加熱而且可以當做建材與原料的木材,因森林遭受過度砍伐而漸形匱乏,人們因此不得不轉向這個燃燒時會冒出濃煙,並且產生令人刺鼻氣味的黑色化石。

煤炭大規模的開採利用,始於 18、19 世紀的工業革命。英國科學家瓦特發明改良式的蒸氣引擎,大幅提升蒸氣機的能量轉換效率,促進了製鐵與機械工業的快速發展。同樣是英國科學家的史蒂芬生把蒸氣機與鐵道結合,讓以煤拉煤的境界隨著鐵軌的鋪設而無遠弗屆,成為以大量生產為目標的工業革命最重要的原動力。

工業化社會必備的鋼鐵工業、陸上運輸的鐵路動脈,以及往來各大洲進行原料和產品貿易的海運汽輪,無不與煤炭息息相關。因此煤炭蘊藏量豐沛的英國,在 1830 年的煤產量高占全世界總量的五分之四,鐵產量則超越當時所有其他各國的總和。倫敦於是得以在 19 世紀中葉,舉辦全世界首屆世界博覽會,驕傲地向世人介紹進步的技術與生產能力,以及遍及全球的市場。一塊塊沉默的黑玉,燃燒了自己轉化為動能與熱能,締造了所向無敵並且維持日不落帝國的世界強權一直到 19 世紀末期。

著名發明家愛迪生,於 1882 年在美國紐約設置全世界第 1 座發電廠後,煤炭的命運又與現代人類文明最關鍵的指標「電力」緊密維繫,一直到現在。

在清朝中英戰爭後,歐美船艦東渡漸增,臺灣也曾因擁有煤礦蘊藏且地處航線要衝,而成為外國覬覦的目標。光緒年間,沈葆禎大力推動的規模化煤礦開採作業,更讓臺灣成為全中國第 1 個擁有機械設備採礦的地區。

爾後,第一次世界大戰爆發,由於東亞與南亞地區的煤炭供應不足,當時已因甲午戰爭戰敗而割讓給日本的臺灣,便成為日本重要的採煤重鎮,煤炭年產量於 1919 年首次突破 100 萬公噸。第二次世界大戰時期的 1941 年,則達到約 290萬公噸。根據歷史記載,臺灣煤炭年產量最高紀錄是 333 萬公噸,發生在第一次世界能源危機時期的 1976 年。

在第一次世界大戰前夕,煤炭仍然維持其世界能源供應霸主的地位,全球 75% 以上的動力由煤炭推動,石油僅占不到五分之一。當時無論是家庭取暖、工業用途、海運貿易汽輪、海事軍事用途等能源需求,都必須仰賴煤炭。1911 年 9 月,邱吉爾擔任了英國海軍大臣,為了讓戰艦在海上航行速度加快以克敵致勝,決定把英國海軍傳統使用的煤炭燃料改變為石油。這項歷史性的新戰略,可謂近代能源霸主易位的濫觴。

20 世紀初期,陸地、海運、航空等交通運輸工具,逐漸採用石油製品為動力燃料,不僅能源效率較高、燃燒污染較低,而且便於運銷配送。再加上原油的開採作業比起煤礦,對人身安全的保障以及礦區生態環境的維護有極大的改善,世界能源供應霸主的權杖終於在 1960 年代拱手讓給石油。然而,由於煤礦蘊藏量遠勝石油,石油世紀之後,煤炭對於人類文明活動的角色到底是就此退位?還是將東山再起?





參考文獻:http://web1.nsc.gov.tw/fp.aspx?ctNode=439&xItem=8526&mp=1

回應(1)

  • A ( 訪客 ) (2012-03-27 12:55:21) :
    謝謝你的分享

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