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可再生能源


瑞士大湖下面的热电站


作者:Luigi Jorio


日内瓦湖为城市很多大型建筑提供着冷热能源。 (Reuters)

日内瓦湖为城市很多大型建筑提供着冷热能源。

(Reuters)

瑞士的大型湖泊蕴藏着巨大的能源潜力。湖水可以用来实现对建筑楼区的温度调节:夏季制冷,冬季供热,坐落在日内瓦的联合国大楼就是个很好的范例。这一能源体系有利于环境保护,但也有其局限性。

红十字国际委员会(ICRC)、国际劳工组织(International Labour Organization,ILO)以及联合国(UN)都有一个共同之处:这些机构驻日内瓦的办公大楼里都流动着莱芒湖(Lac Léman,也称日内瓦湖)的湖水。其原理十分简单,日内瓦能源公司(SIG)热能开发项目的负责人Cliff Moesching解释说:“我们从湖内一定深处抽取湖水,那里的水温基本保持恒定,抽取的湖水在大楼里循环过后,再回归莱芒湖。”

作为莱芒湖水热能开发的首个能源网络,日内瓦湖联合国周边区域热能项目(法、德、英)(GLN)于2009年开始启动,其主要目的是为日内瓦北部的赛雪龙-联合国区(Sécheron-Nations)国际组织驻地以及当地其他建筑进行制冷。“该项目的独特之处就是我们也可以采用这一能源体系进行供热服务,” Cliff Moesching强调道。在莱芒湖湖畔我们对他进行了采访。

耗电量降低80%

日内瓦能源公司的这名雇员指着莱芒湖说:“在湖东北方向约2.5公里、湖深40米处装有采水管,抽水量最多达每小时270万升。那里的水温终年都在6至10度之间。”

在莱芒湖里安装采水管。 (SIG)

在莱芒湖里安装采水管。

(SIG)

首先在岸边的一处地下水域用水泵抽取湖水,然后通过管道系统进行输送。为达到给周围建筑与信息中心制冷的目的,湖水需要通过一个连接到联合国大楼制冷系统的热交换器进行循环。

“湖水不会接触到其他物质,正是基于这一点,用过的湖水可以被直接注回湖中。” Cliff Moesching指出。湖水供热也遵循同样原理,但是,湖水通过一个高性能的热能水泵循环,而不是通过交换器流通。

供热耗电量高于制冷电耗。尽管如此,相对于采用化石能源(燃油)的传统能源系统,湖水开发对环境造成的影响还是相当有限。Cliff Moesching指出,“根据这一能源系统,湖水在产生能量的过程中,排放的二氧化碳减少了80%,我们采用湖水制冷时,节约电量可达80%,”他解释说。

湖水进行循环的管道系统与为建筑制冷/供热的系统互相分离。(日内瓦能源公司SIG) (swissinfo.ch)

湖水进行循环的管道系统与为建筑制冷/供热的系统互相分离。(日内瓦能源公司SIG)

(swissinfo.ch)

湖水可以缓解气候变暖

以提供可持续性能源、循序渐进地减少二氧化碳排放(意)为出发点,对瑞士大型湖泊的热能进行开发,或者利用湖水为建筑制冷,这一选择可谓十分明智,瑞士联邦水资源科学和技术研究所(Eawag)指出。

湖泊和河流蕴藏的能源

开发表层水的想法并不新颖。1938年,苏黎世在州政府议会大楼里安装了一台热力水泵,用以开发利马特河(Limmat)河水。

自2007年以来,圣莫里茨(St. Moritz)就开始利用当地的湖水为一家酒店、一所学校和居民楼供暖。

除了日内瓦的日内瓦湖联合国周边区域供热项目(瑞士此类项目中之最),莱芒湖的湖水也被洛桑联邦理工学院(EPFL)、沿岸众多企业和酒店开发利用。

在提挈诺州(Ticino),卢加诺湖(Lago Ceresio)的湖水被用来为卢加诺的瑞士计算机科学中心(CSCS)大楼进行制冷。

在位于卢塞恩(Lucern)州的霍尔夫(Horw),人们曾提出要求,希望政府批准他们利用四州湖的湖水为面积达110万平方米的居住区(约500户住宅)以及商服区制冷/供暖。

以冬季为例,博登湖(Bodensee,也称康斯坦茨湖)可以开采1千兆瓦(GW,等于10亿瓦特)能量-相当于一所现代核电站的发电能力-可满足100万人的供电需求,这是2014年年末公布的一项研究(英)结果。瑞士联邦水资源科学和技术研究所的研究人员们强调,以这种方法提取热能可能令湖水温度降低不到0.2度,但对于整个水体的热量平衡不会造成本质上的影响。

此外,水体热量降低可以弥补温室效应引起的水温增高,该项研究的项目负责人Alfred Wüest补充说。据联合国气候专家组-政府间气候变化专门委员会(IPCC)预测,到本世纪末,因全球变暖博登湖可开发出相当于40千兆瓦的附加能源。

Alfred Wüest认为,基于这一成效,其他大型流域也可以效仿莱芒河。鉴于水温变化最多可达1度,瑞士的湖泊-其中包括莱芒湖、博登湖、纳沙泰尔湖(Lake Neuchâtel)、苏黎世湖、四州湖(Lake Lucern)和图恩湖(Lake Thun)- 吸收的热能会超过60千兆瓦,他指出。

从能源角度来说,开发大型湖泊的水能资源可谓“独具慧眼”,联邦能源办公室(UFEN)也这样指出,“医院、居民区和学校需要供暖,而信息技术中心和餐饮行业却更需要利用湖水进行制冷。”该机构在给瑞士资讯swissinfo.ch的一封回信中写道。

瑞士尤其适合采纳这一能源体系,Alfred Wüest补充说,“除了北美洲,只有为数不多的地区像瑞士一样拥有许多大型湖泊,并且城市又与湖泊毗邻而居,北欧也湖泊众多,然而,那里却人烟稀少。”

对生态系统的影响

联邦能源办公室提醒说,开发湖水应该在遵循保护水源和自然资源规定的前提下进行。然而,热污染(就是说,经过加热或者制冷处理后的水再次回流入湖,会产生污染)问题也不容回避,瑞士联邦水资源科学和技术研究所强调说。

不超过3

在保护水源方面,联邦政府条例规定:“在输入或者是抽取湖水的过程中,引起的水温变化不应该超过其正常温度的3度以上。”在有鳟鱼生存的水域,水温差异不得超过1.5度。

如今,从湖泊和河流生态可能出现的重大变化中,事实上并不能确定水温的变化。唯一几乎可以确定的数据是:水温升高或下降0.5度不会为生态带来显著后果。

拿日内瓦来说,回流到莱芒湖表层的湖水不会对当地动植物的生存环境造成任何影响,日内瓦大学F.-A. Forel湖沼研究所的一项研究(法)表明。

“我们认为,对于大型湖泊来说,在大多数情况下,开发湖水对于生物多样性造成的后果都可忽略不计,”瑞士世界自然基金会(WWF)发言人Pierrette Rey向瑞士资讯swissinfo.ch指出:“然而,我们必须对产生的影响采取控制,这点显而易见。将本来已经受热的水再次进行二次加热,这种做法可能就会产生问题。”

过去是电力当家,未来将是热能天下

然而,拥有可更新的、充足的、长期可用的并且不受气象条件限制的水源还不够。“在人口密集的地区,地域供热意义非凡。然而,热水管道与冷水管道的直径都相当大,甚至可达一米,这意味着,它们的安装过程可能会为公共场所带来不便。”日内瓦能源公司的工程师Julien Ducrest指出。

日内瓦实现的日内瓦湖联合国周边区域供热项目(输水管道全长6公里,总投资额3300万瑞郎),以本着联合国办公大楼所在区域的城市发展为目的,于21世纪初期开始动工。旧建筑得以改造;根据高要求的能源标准,新型建筑得以筹建,这也是实现联通水力网络一个必不可少的条件。实际上,连接到日内瓦湖联合国周边区域供热项目网络的建筑约有20座。

日内瓦能源公司正在发展一个新的能源网络,以期在城市中心也采用同样技术。为了实现这一投资,需要坚持不懈、持之以恒,在接受《日内瓦论坛报》(Tribune de Genève)采访时,日内瓦能源公司的总裁Christian Brunier表示。

“目前,”他说,“日内瓦能源公司的热能项目还是赤字,然而这很正常,在电力和天然气能源网络刚刚建成时,都曾出现过同样情况。但是在未来15到20年,热能将会是我们的经济杠杆之一。”


(翻译:薛伟中), 瑞士资讯swissinfo.ch

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