應(yīng)對氣候變化是當前人類面臨的共同難題,節(jié)能減排是各國政府分擔的全球義務(wù)。怎樣減排才能使社會實現(xiàn)少碳經(jīng)濟,各國上下都在努力探索和試驗,仁者見仁,智者見智,近年已有多種技術(shù)和方法取得成效,CO2排量正在減少,《京都議定書》在歐盟可能提前實現(xiàn)。但能否使人類社會成為零碳經(jīng)濟社會,使地球回復(fù)工業(yè)社會之前的和諧?這是可能的。少碳經(jīng)濟的實現(xiàn)是很困難的,要以各種用能設(shè)備和方法提高對礦物能源的利用率,要減少礦物能源所產(chǎn)能的消耗,還有人要將工業(yè)排放的CO2收集起來,然后貯存于海底或地下。有的則主張降低生活質(zhì)量以節(jié)約能耗,這與人們追求舒適安逸的目標是背道而馳的。它們是能源利用的改進或改良,實在是事倍功半,勞民傷財。當前的金融海嘯,能源危機及其相關(guān)的環(huán)境問題,是它的主要誘因之一。
重大復(fù)雜的科技問題,突破傳統(tǒng)觀念,關(guān)注新興技術(shù),擇優(yōu)引入,就可能引發(fā)一場革命。革命是處理復(fù)雜難題的最徹底也最有成效的手段。能源需要革命。使用完全不排放CO2的可再生能源,零碳經(jīng)濟就可實現(xiàn)。以太陽能和風(fēng)能取代各種礦物能源和生物質(zhì)能源,零碳社會指日可待,這就是能源革命。但是,它能順利實現(xiàn)嗎?它有技術(shù)難度嗎?要花過大的經(jīng)濟代價嗎?這些完全不必擔憂。
需要外部能源的有生物領(lǐng)域和非生物領(lǐng)域。生物包括人類、動植物和微生物,它們的生存和繁殖需要的溫度從10℃—40℃上下。這樣的溫度在自然界普遍存在,不必用設(shè)備去制熱制冷實施空調(diào)。太陽能建筑庭院環(huán)境空調(diào)與中央式冰箱熱水器一體化工程(對人的空調(diào)與供冷藏和供熱水)以及太陽能有機農(nóng)產(chǎn)品禽畜品高產(chǎn)多用大型溫室(給動植物和微生物空調(diào),并可用于種子、煙葉和不耐100℃高溫的食品和藥品等的干燥),兩者約可減排世界CO2總量的40%。
非生物領(lǐng)域包括水泥、陶瓷和搪玻璃燒制的各種窯爐,冶金、鍛造、鑄造和熱處理等的各種工業(yè)爐,有紡織、造紙、食品、化工和為建筑供暖的蒸汽鍋爐和熱水爐,有為電廠等供給動力的高壓鍋爐,有各種動力機械設(shè)備,有為居民和食堂的飲事用具。這些用能設(shè)備中,目前所用能源很雜,但出于環(huán)保和便民,正向用電、至少是向氣態(tài)能源方向發(fā)展。但無論是用電或煤氣,它們都直接間接排放CO2,它們應(yīng)當用光電或風(fēng)電。已經(jīng)設(shè)計出用光電風(fēng)電的窯爐、工業(yè)爐和鍋爐以及機場公路除冰雪設(shè)施等,還有集成處理垃圾和污水以及農(nóng)業(yè)廢棄物稭稈等,并使它們沼氣化的村鎮(zhèn)污水與垃圾集約處理與資源化綠色工程。它適用于任何地區(qū),可全年恒量為農(nóng)村甚至城市供應(yīng)清潔的CH4,保證能源安全和廉價。它又是利用生物質(zhì)能源的唯一不破壞耕地肥料元素循環(huán)和能補充有機質(zhì)的生物質(zhì)綠色利用方式,它還可替代電廠的礦物燃料,使排放煤塵和CO2大戶成為綠色能源企業(yè)。家電和照明用電,目前有不少地方已用太陽能和風(fēng)能發(fā)電,現(xiàn)在正推廣。
冶金爐需要焦炭作還原劑。所以不能只用電,如何用CH4替代焦炭作還原劑、同時由太陽能風(fēng)能作補充能源的冶金爐,尚無人研究。冶金工業(yè)利用太陽能和風(fēng)能,實現(xiàn)其少碳工藝,雖尚需時日,但決非不可能。
上述各部分可減排40%。
交通運輸業(yè)在過去用的是清一色的礦物燃料汽油和柴油。近年出現(xiàn)了生物燃料汽車或生物燃料與礦物燃料、電的混合動力汽車。2008年純電池氣車應(yīng)用于奧運會。太陽能汽車、汽艇等近年也有亮相的,但它們根本不實用。交通工具的特殊環(huán)境:頻繁無規(guī)律的平動、轉(zhuǎn)動和震動,使通常的太陽跟蹤裝置無法使用,因此光的利用率無法像別的用陽光環(huán)境那樣提高;所有為利用陽光而加在車身外的任何器件,都不能影響車輛行駛的平穩(wěn)與安全。已經(jīng)設(shè)計出太陽能萬向高效采集器,將它安裝于汽車,就可使太陽能汽車實用化。太陽能動車組火車也有了初步設(shè)想。太陽能萬向高效采集器也可使太陽能自行車、三輪車實用化。
這部分可減排20%。
太陽能風(fēng)能替代所有礦物能源、絕大部分生物質(zhì)能源以及全部電能,多數(shù)人對此持觀望甚至懷疑態(tài)度,這是當前太陽能風(fēng)能應(yīng)用技術(shù)不易推廣的主觀因素。人們擔心陽光能密度低,達不到所需的溫度。對生物來說,它們需要的30℃上下溫度的環(huán)境只限于冬天。冬天太陽高度角低,這是高效采集陽光的有利條件,已經(jīng)設(shè)計出太陽能高效采集(的簡易)方法,可以保證在嚴寒地區(qū)也有足夠的熱能供應(yīng)室內(nèi)和棚內(nèi)。至于窯爐和工業(yè)爐等所需要高溫(達1000℃—2000℃以上),是經(jīng)過光—電、風(fēng)—電轉(zhuǎn)換的電再轉(zhuǎn)化為熱的,它與可再生能源本身的密度和溫度無關(guān),只與光伏電池和風(fēng)力發(fā)電機的功率有關(guān),這決定于投資和當?shù)毓狻L(fēng)資源。人們顧慮的還有這兩種可再生能源的不平穩(wěn)性和間斷性。我們已經(jīng)解決了熱能的低溫貯存和取用以及高溫?zé)崮艿馁A存和取用,有太陽能風(fēng)能地下儲存取用設(shè)施,且方法極為簡易,不用或只用很少的投資,這方法可有效穩(wěn)定空調(diào)及其它環(huán)境的溫度。對需高溫的環(huán)境,必要時還可與網(wǎng)電并聯(lián),由于設(shè)施有方便安全的熱能貯存與取用的功能,可只用網(wǎng)電的低谷電。對電的貯存,目前已有大容量、大功率放電的鋰離子電池,可保證動力用電的連續(xù)與平穩(wěn)。
近代各地沙漠化很嚴重,這使大片土地減少貯存和吸收CO2的功能。對此,植物造林是有效方法,但太陽能防治沙漠生態(tài)害的技術(shù),是從根本上改善干旱地區(qū)氣候、恢復(fù)其古代綠洲的方法。它可更多的固定和吸收CO2。
有能源革命,少碳和零碳經(jīng)濟社會必將到來!
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