今年的极端气候,也许并不是偶然。过去几年,几乎每一年,都会感觉更热了。与此同时,剧烈变化的天气也越来越多的偶然出现。
全球变暖这个事,初中学地理的时候,就已经进入了课本。节能减排,能源转型,等等,这些年的这些事都是以此为根基。
但是不知何时起,全球变暖阴谋论的说法开始流行,真假难辨。这里面最大的争议就是碳排放。严格的说,碳排放和全球变暖,应该不算一个事,究竟有多少关系,很难去量化。
争议很大的一个原因是,限制发展中国家碳排放,某种程度上相当于限制了其发展甚至生存。另外,全球变暖导致冰川融化最大的受损者很可能是欧洲大陆的海洋国家。
当科学研究和技术发展里面掺杂了利益博弈,不止真假难辨,有时候真假颠倒也无法避免了。
如果从能量角度来看,变暖是因为热能的释放增加了。那么,人口的增加,人类活动的增加,都会增加热量的释放。尤其是过去30年,空调和汽车的保有量高速增长,这两个都是发热大户。 极端天气的增加,从直觉上与人类的活动增加是强烈相关的。
从能量角度,首先地球是一个巨大的热容。太阳每天都会辐射很多能量到地球,但是以数万年的时间来看,地球的温度还是基本平衡的。地球每天接收太阳光升温,夜间又向太空辐射散热。除了少部分被留下的太阳能,比如植物光合作用留下的,其他基本是来了又走了。
人类感受到的热能,不止是太阳辐射带来的白天升温,还包括一系列发热的活动,比如每天运行的燃煤机组,每天烧汽油的汽车,电器工作发热等。这部分热能不是地球被动吸收释放的,无论是量还是功率都是人类活动决定的。
这两部分能量,白天的太阳能是无法拒绝的,春夏秋冬周而复始,除非脑洞大开给地球装上遮阳挡或散热器。另一部分能量,人类活动的能量,在能量利用的整个线条上,都可以改进和控制。
要想风调雨顺,拒绝全球变暖,有意义的事情就是控制人类活动的热能释放。非技术的举措一般都是反人类的,也有顺天意但人性难挡的事,比如减少战争和军备竞赛,加强国际合作和全球化等。
技术方面大概有这么几种思路: 效率提升,错峰使用,一次能源开发
1,效率提升
现在高速发展的新能源技术,比如电动车和功率半导体器件这些,属于能源的应用。能源的应用层面,对于能量释放只能从节流角度发力,提升转换效率,减少热能释放。随着能量消耗基数越来越大,节流的作用也越来越大,电机驱动和功率半导体的进化不会停歇。
节能电机,功率半导体,甚至包括更高效的汽油发动机,都是致力于提升能源利用率,减少能量损失。损失的能量,大部分都贡献了热能。
这里面几乎各行各业的用电大户都有可以作为的地方。燃煤发电机组的效率提升,变压器效率的提升,输电损失的减少,空调能效的提升,非常多。
2,错峰使用
这个某种程度上说好像不算技术了,属于调度。但是复杂系统的调度,本身就包含了一系列的技术难题。如何监测用户端的需求起伏,以及能源产生端的供给起伏,结合输送环节的负荷能力动态调节和引导,涉及到传感、电气、控制、软件等许多方面。
大热天里限电或者绿色出行等错峰方式不属于技术的范畴。
错峰使用的意义在于调节了人类活动发热的功率,做功率器件的都明白,静态满负荷工作发热量并不大,更不会造成器件明显的温升,但是一旦短路就会造成温度飙升。无论是被动接收的太阳能,还是内部释放的化石能源,地球这个热容器早晚都会把热量辐射出去,但是这需要时间,需要控制节奏,错峰调度的意义,减少了能源产生端的冗余输出,平抑了热量释放的过冲。
3,一次能源开发
太阳能大部分来了去了,地球内部的化石能源,属于额外的热能释放,也是人类活动释放热能的大头。单从日常能量应用的源头,发电和汽车来说,燃煤机组和汽油发动机转化效率一般都是4成左右,仅这一步就把化石能源存储的能量一半以上变成了热量。而这方面的技术进步几乎已经到了天花板。
从这个角度来看,即使电动机的效率达到100%,考虑燃煤发电再驱动车辆的过程,电动汽车这个链条的能量释放也是高于燃油车的。
燃煤机组和汽车发动机效率无法提升的情况下,若要减少释放,就必须多使用一次能源。无论是太阳能,还是因为太阳能的自然消涨而带来的风水变化,都属于地球被动接收的能量,而不是自己内部额外释放的能量。
从这个角度来看,自然能源,尤其是太阳能,星辰大海的未来远未结束。因为光伏的电能全部来自于地球本来就无法拒绝的太阳光,这里面没有地球主动释放的能量。其他的风能水电也是一样。
这些电能将来不但要满足需求,还要做到电力过剩,以至于用过剩的电能做一些有意义的储备工作。没有人觉得太阳光不照在身上浪费了,将来也没有人会觉得光伏发电能力过剩浪费了。
所以长远来看,发展新能源发电, 既是契合了保护气候的人类共识,也是契合了资源匮乏国家能源自主的私心 。那么剩下的事情,就是技术和产业螺旋式上升了。
可能这也是为何光伏行业跌宕起伏,技术变革风险巨大,却仍然突飞猛进的原因吧。技术发展本就是降本之路,现在发电成本高企的太阳能电池,就像功率器件领域价格昂贵的碳化硅,不能因为一时的价格而看淡其前景。