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人类需要一场能效革命

时间:2010-02-04 11:22来源:《起来拯救文明》 作者:莱斯特·布朗

升温及其影响

 

我们正步入一个前所未有的时代。在这个新时代里,气候变幻莫测。变化成为新气候的常态。记录中最热的25个年份都出现在1980年以后,而从1880年有气温记载以来,最热的10年又都出现在1996年以后。

气候变暖是由于大气中被称作“温室气体”的成份和其他污染物的吸热作用累积造成的。在温室气体中,二氧化碳对气温升高的贡献占63%,甲烷占18%,氧化亚氮占6%,余下的13%由其他几种少量气体贡献。

二氧化碳主要来自发电、供暖、交通以及工业生产,而人类活动排放的甲烷和氧化亚氮主要来自农业——稻田和牲畜会排放甲烷,使用氮肥会形成氧化亚氮。有机物在缺氧条件下的分解——包括泥沼中植物、垃圾填埋场中有机物以及反刍动物胃中草料的分解,会产生温室效果很强的气体甲烷。

在高纬度地区,苔原下覆盖着将近90亿平方公里的冻土,永久冻土的消融也会释放甲烷。极地土壤中碳的总含量比现在驻留在大气中的碳含量还要多。阿拉斯加、加拿大北部和西伯利亚冻土目前正在融化,形成了多处湖泊并释放甲烷——冻土中甲烷和二氧化碳的释放与气温升高相互促进,是科学家们称之为“正反馈循环”的现象。我们面临的风险是,大量的甲烷被释放到大气中,会完全抵消人们为稳定气候所做的各种努力。

气温升高带来的影响随处可见。高温使农作物减产,使山区给河流供水的山地冰川融化,造成破坏力更猛烈的暴风雨,令洪水泛滥愈加凶猛,加剧干旱灾情,还会引发更加频繁的森林大火,并改变各地的生态系统。

美国野生生物联合会高级科学顾问道格拉斯·英克利在一份报告中认为:“我们面临的前景是,人类目前所了解的野生生物世界,以及我们数十年来努力为野生动植物提供的众多避难所和栖息地,都将不再存在——除非我们通过努力使这一预言得以改变。”

两个能源革命

 

 

世界正处于两个能源革命的初期阶段。

第一场能源革命,是全面地向新的能效技术转移。具有较大能源节约潜力的技术,包括从白炽灯和内燃机那样的百年老技术,转向效率高得多的技术。

第二场能源革命,是从以石油、煤炭和天然气为动力的经济转向以风能、太阳能和地热能为动力的经济,这项革命已经开始并且进展迅速。在欧洲,新开发的风能、太阳能和其他可再生能源的发电能力,比新建的使用化石燃料的发电能力要大过许多。在美国,2008年新增风力发电能力8400兆瓦,比新增的1400兆瓦燃煤发电能力高了一大截。

能源是B模式的重要组成部分。我们充分提高世界的能源效率,至少足以抵消从现在到2020年原定计划中的能源使用的增长。我们还要转向风能、太阳能、地热能和其他可再生能源,以大量取代石油、煤炭和天然气。实际上,B模式已经勾划出从现在到2020年由化石燃料转向可再生能源的轮廓。

难度大吗?是。做不到吗?否。

斯蒂芬·帕卡拉和罗伯特·索科洛夫介绍了包括提高能效和利用可再生能源在内的15种成熟技术。采用其中任何一种都可以在2054年达到减少10亿吨碳的年排放量。从这些技术中选出7种同时使用,到2054年可使碳排放不再增加。他们还进一步从理论上推断,技术的进步可在2104年前将碳排放减少到每年20亿吨,在这个水平上,排放的碳能够被陆地和海洋的各种自然过程所吸收。

照明技术的革命

 

由于照明领域正处在以新技术为基础的引人入胜的革命的边缘,也许最快最有收益的途径,是简单地更换灯泡以全面减少照明的用电量。在这个领域,头一个突破是紧凑型荧光灯的出现。用新型的紧凑型荧光灯替换仍在广泛使用的、低效白炽灯,可以减少3/4的照明用电。

中国的紧凑型荧光灯产量在2001年时为7.5亿只,2006年已增加到24亿只,占世界总产量的85%。在美国,紧凑型荧光灯的销售量,从2000年的2100万只增加到2007年3.97亿只。据估计,在美国的47亿只灯座中,目前已有近10亿用的是紧凑型荧光灯。

世界将很快面临要不要全面禁用低效能灯泡的转折点。2007年2月,澳大利亚宣布到2010年将全部禁止出售白炽灯,代之以紧凑型荧光灯。加拿大很快效仿,宣布将在2012年不再销售白炽灯。在2009年初,欧盟批准禁止白炽灯,为此平均每个消费者将每年节省25至50欧元。

巴西在2000至2002年间遭遇了全国范围的电力紧张局面,随即提出了一个雄心勃勃的用紧凑型荧光灯替换白炽灯的计划。到目前为止,估计全国一半的照明已经换为节能灯。2007年,通过与全球环境合作基金会合作,中国宣布将在10年内用更节能的照明替换全部的白炽灯。印度也在计划到2012年取消使用白炽灯。

除了采用节能灯泡,及时关灯也可以节约大量能源。有很多技术可以用于这一措施,如在办公室、起居室、洗手间、过道和楼梯井安装移动传感器,可在无人时自动关灯,用光敏感应器和调光器在阳光明亮时起到降低屋内照明亮度的作用,在城市中用调光器降低路灯的亮度等。事实上,这些巧妙的照明技术,能够让发光二极管所用的电力不到使用白炽灯的10%。

零碳建筑

 

建筑部门消耗了世界上很大一部分电力和原材料。建筑寿命一般为50到100年或者更长,致使人们认为在建筑部门减少二氧化碳排放量是一个长期的过程。但情况并非如此。

一些国家已采取了大胆步骤。其中引人注目的是德国。该国政府在2009年1月要求,所有新建筑物的采暖和热水供应,要么至少要使用15%的可再生能源,要么大大提高能效。在新老建筑安装可再生能源系统或者提高能效,业主都可以得到政府的财政资助。实际上,无论是建筑部门还是房主,一旦开始这种装修计划,他们会马上体会到,大幅度超出政府的节能最低标准,其实往往会带来更大的经济利益。

2009年2月,美国国会通过并经总统签署的《美国复苏和再投资法案》,用意是刺激美国的经济。在该法案的一系列条款中,有一条是为一百多万户住宅的防寒保温修缮提供资金支持,包括进行能源审查,对公共住房中的一大部分进行保温修缮,并通过提高能源利用效率使政府建筑环保化,如有可能,还要装置屋顶太阳能热水器、供暖器以及电池组。把这些措施结合在一起的目的,是帮助建立一个生机勃勃的新工业,以在提高美国的能源效率和减少碳排放中扮演活跃的角色。

在私人企业方面,美国绿色建筑委员会是该领域的带头者,它以其在建筑业推行绿色能源与环保的认证和评级的“绿德”(LEED)标准而闻名,所认可的建筑必须满足环境质量、材料使用、节能和节水的最低标准。通过“绿德”认可的建筑对购买者很有吸引力,因为它们运营成本低而租出率高,与传统的建筑相比使租户更加满足和健康。

使建筑物更节能的办法有很多。对新建筑物的认证过程首先从选址开始,然后是节能、节水、建材选用、室内环境质量等。在选址上,靠近公共交通的建筑物认证分数高。此外,设置自行车道和为员工提供淋浴设施的建筑能得到更高的认证。要得到认证,新建筑必须尽可能地利用日光,至少要有75%的使用空间可以利用日光提供照明。

到目前为止,美国已有1600座建筑接受了“绿德”认证,另有在建或计划建设的11600座建筑也已提交了认证申请。已经认证和登记要求认证的商业建筑楼面面积超过了5亿平方米,相当于11.5亿个美式足球场。

转向风能

 

风能是B模式的核心,它极为丰富,成本低廉,分布广泛,而且开发起来既快速又简便。油井会枯竭,煤炭会采完,而地球的风能资源却永远不会枯竭。

目前大约有70个国家在利用风力资源。世界的风力发电在飞速增长。从2000年到2008年,发电能力从1.7万兆瓦增加到12.1万兆瓦这一估计数字。

按照风能发电占国家总发电能力的比例,丹麦排在第一位,占总量的21%。德国北部的四个州目前三分之一以上的电力来自风能。德国全国风能发电量占总发电量的8%,而且还在增长。

中国已拥有约1.2万兆瓦的风力发电能力,还有许多中型风电场正在建设中。此外,中国名为“风电基地”的开发项目正在建设,建成之时,其发电能力将达到105吉瓦,相当于2008年初全世界的风力发电能力。

就生产能源的用地需求而言,风力涡轮机在这方面的利用率非常高,这有助于说明为什么风电场对投资者有如此之大的吸引力。

风能的魅力可以从与其他能源的相比的增长情况得到显示。以2008年为例,在欧盟的新增发电能力,风能占36%,天然气占29%,光伏太阳能占18%,石油占10%,而煤炭只占3%。在美国,从2005年以来,新的风力发电能力每年都超过煤炭一大截。在世界范围,2008年没有新的核电发电能力进入电网,而新的风力发电能力总量达2.7万兆瓦。世界能源经济的结构,不仅在变化,而且是在迅速变化。

太阳能电池和集热器

 

太阳能的利用可以通过太阳能电池或太阳能集热器实现。太阳能电池——通常为硅基半导体或非晶硅薄膜——是将阳光直接转变为电力,太阳能集热器则是将太阳光转变为热,然后用以热水,如屋顶太阳能热水器。太阳能集热器还能用来产生蒸汽以供发电之用。

2008年,全世界光伏发电装置的总发电能力接近1.5万兆瓦。2006年,德国安装了1100兆瓦的太阳能光伏发电装置,是世界上第一个在一年之中安装太阳能发电装置超过1吉瓦的国家。

全世界有16亿人生活在没有电的地区,对于这些人来说,一个屋顶一个屋顶地安装太阳能电池,比建设发电站和电网的成本要低很多。

购买一个太阳能电池系统,实际上相当于买了25年的电能供应。这种系统没有燃料费,维护费用也很低,但购买系统和安装费用通常需要贷款。世界银行和联合国环境规划署充分认识到了这一点,因此启动了一个援助项目,旨在帮助地方银行建立信用体系来资助人们使用这种廉价的电能。世界银行已经提供贷款援助,使孟加拉国5万户居民用上了太阳能电池系统。第二轮援助规模将更大,届时将有20多万户家庭受益。

太阳能开发的步伐,随着太阳能收集器的另一种用途即太阳能热水器的出现而加快。在中国,这种相对成本低廉的技术不仅遍布城市的各个角落,也惠及未通电的乡村。只要花上200美元,村民们就可以在自己的太阳能热水器下洗一次热水淋浴。这种技术像野火一样席卷了整个中国。

中国现有太阳能热水器收集的太阳能相当于49个燃煤发电厂的发电量。其他发展中国家,如印度、巴西等,也可能在不久的将来把这种廉价的水加热技术推广至千家万户。

 

(责任编辑:新青年)
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