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能源革命與無碳經濟

2009-11-16 16:54:03 中國能源網   作者: 鐘顯亮  

應對氣候變化是當前人類面臨的共同難題,節能減排是各國政府分擔的全球義務。怎樣減排才能使社會實現少碳經濟,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。但能否使人類社會成為零碳經濟社會,使地球回復工業社會之前的和諧?這是可能的。少碳經濟的實現是很困難的,要以各種用能設備和方法提高對礦物能源的利用率,要減少礦物能源所產能的消耗,還有人要將工業排放的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量以節約能耗,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,能源危機及其相關的環境問題,是它的主要誘因之一。

重大復雜的科技問題,突破傳統觀念,關注新興技術,擇優引入,就可能引發一場革命。革命是處理復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,零碳經濟就可實現。以太陽能和風能取代各種礦物能源和生物質能源,零碳社會指日可待,這就是能源革命。但是,它能順利實現嗎?它有技術難度嗎?要花過大的經濟代價嗎?這些完全不必擔憂。

需要外部能源的有生物領域和非生物領域。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,不必用設備去制熱制冷實施空調。太陽能建筑庭院環境空調與中央式冰箱熱水器一體化工程(對人的空調與供冷藏和供熱水)以及太陽能有機農產品禽畜品高產多用大型溫室(給動植物和微生物空調,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,有各種動力機械設備,有為居民和食堂的飲事用具。這些用能設備中,目前所用能源很雜,但出于環保和便民,正向用電、至少是向氣態能源方向發展。但無論是用電或煤氣,它們都直接間接排放CO2,它們應當用光電或風電。已經設計出用光電風電的窯爐、工業爐和鍋爐以及機場公路除冰雪設施等,還有集成處理垃圾和污水以及農業廢棄物稭稈等,并使它們沼氣化的村鎮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,可全年恒量為農村甚至城市供應清潔的CH4,保證能源安全和廉價。它又是利用生物質能源的唯一不破壞耕地肥料元素循環和能補充有機質的生物質綠色利用方式,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。家電和照明用電,目前有不少地方已用太陽能和風能發電,現在正推廣。

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、同時由太陽能風能作補充能源的冶金爐,尚無人研究。冶金工業利用太陽能和風能,實現其少碳工藝,雖尚需時日,但決非不可能。

上述各部分可減排40%。

交通運輸業在過去用的是清一色的礦物燃料汽油和柴油。近年出現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。交通工具的特殊環境:頻繁無規律的平動、轉動和震動,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與安全。已經設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%。

太陽能風能替代所有礦物能源、絕大部分生物質能源以及全部電能,多數人對此持觀望甚至懷疑態度,這是當前太陽能風能應用技術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,已經設計出太陽能高效采集(的簡易)方法,可以保證在嚴寒地區也有足夠的熱能供應室內和棚內。至于窯爐和工業爐等所需要高溫(達1000℃—2000℃以上),是經過光—電、風—電轉換的電再轉化為熱的,它與可再生能源本身的密度和溫度無關,只與光伏電池和風力發電機的功率有關,這決定于投資和當地光、風資源。人們顧慮的還有這兩種可再生能源的不平穩性和間斷性。我們已經解決了熱能的低溫貯存和取用以及高溫熱能的貯存和取用,有太陽能風能地下儲存取用設施,且方法極為簡易,不用或只用很少的投資,這方法可有效穩定空調及其它環境的溫度。對需高溫的環境,必要時還可與網電并聯,由于設施有方便安全的熱能貯存與取用的功能,可只用網電的低谷電。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與平穩。

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害的技術,是從根本上改善干旱地區氣候、恢復其古代綠洲的方法。它可更多的固定和吸收CO2。

有能源革命,少碳和零碳經濟社會必將到來!
 




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責任編輯: 中國能源網

標簽:能源革命 無碳經濟