让冷静的科技为狂热的大气降温

上一篇 / 下一篇  2006-09-24 09:23:56

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从开始测量温度以来,2005年是最温暖的一年。如果人们还像过去30年那样不加节制地排放温室气体,现在是升高0.6摄氏度,到本世纪末将可升高3至5摄氏度。如此快的速度近100万年来从未发生过。

  据联合国估计,目前世界海域表面水的pH值为8.2,到2100年将降至7.7。海洋如此快的变化相当于过去的6500万年。6500万年前,恐龙从地球上消失了。

  过去25年间,自然灾害造成的损失达1.6万兆美元。保险公司的地球风险研究表明:20世纪70年代和80年代只发生过9次比较严重的自然灾害,而去年一年就发生了48起。

  近百万年来未有的温度上升速度

  2006年3月,德国南部暴雪成灾。由于数十年不遇的大雪,许多家庭被大雪困住,房屋被大雪压塌,体育馆成了他们的临时避难所。在一列被大雪困住的火车上,80多名乘客被迫在火车上过夜。短短几个星期,每天从公路和道路上清理出的雪堆成了山。

  据德国气象部门一项研究称,德国南部冬天的降水量将增加30%,这一趋势将持续到2050年。今年,这里降的是雪。据猜测,今后一些年有可能直接降雨,使该地区出现洪涝灾害。今年冬天,如果温度快速升高,融化的雪有可能会引发大水。

  “我们在家门口似乎还感觉不到明显的气候变化,但在阿拉斯加的情况就不一样了。世界上没有一个地方变暖的速度像北极那么快。”极地探险家福克斯说。自1971年起,年平均温度增长了3摄氏度以上。他带领几个探险队员前往永冻地带进行考察,发现永冻层下沉积着大量沼气,而永冻层使温室气体不能挥发。这样,比二氧化碳的危害大20倍以上的沼气一旦失去束缚,会使大气层加热,导致十分可怕的后果。因此,福克斯认为,永冻地区冻土的融化将变成导致气候变化最大的威胁。

  新的研究表明,阿拉斯加的冰川减少的速度比几年前预测的要快一倍。如果是这样,几十年内像毛里求斯群岛、不来梅、安得卫普、鹿特丹等海滨城市将会沉入海底,数十亿人将受到食品和淡水的威胁,热带流行病将迅速传播,每年数十万人将会被夺去生命,正像世界卫生组织所担心的那样。如何才能阻止气候变暖的趋势呢?唯一的办法是投入高新技术和加速资金投入。

  “未来几十年内,温度上升的快慢和强弱完全取决于多大程度上开发出不污染环境的电能、热能和原动力。”柏林技术和经济学院再生能源系教授福尔克克瓦希宁说。他认为,发电厂应当利用太阳能、风能和地热。交通工具使用酒精,因为酒精可以从再生原材料中提取。

  目前,全球二氧化碳的排放已达到一个新的高度,与2003年相比,2004年的排放量达250亿吨,增长了4.5%。自1990年起,排放量增加了25%以上。据美国航空航天局NASA测量,从约100年前开始测量温度以来,2005年是最温暖的一年,如果人们还像过去30年那样不加节制地排放,现在是升高0.6摄氏度,到本世纪末将可升高3至5摄氏度。“如此快的速度是近100万年来从未发生过的。”NASA研究人员辛德尔警告说。不要不考虑这些后果,在阿尔卑斯山、喜马拉雅山的冰融化速度几乎和南极与北极一样快,非洲最高山峰乞力马扎罗山顶峰的雪将有可能在今后10年内融化掉。

  大气层二氧化碳的含量还会使海洋发生变化,使得海水中的酸含量上升,危及到贝类和珊瑚。南极周边水域中的微小软体动物大量死亡,破坏了海洋动物的食物链。据联合国估计,目前世界海域表面水的pH值为8.2,到2100年将降至7.7。海洋如此快的变化相当于过去的6500万年。6500万年前,恐龙从地球上消失了。

  全球温升3摄氏度后果将失去控制

  随着地球的发烧曲线,欧洲也面临飓风、洪涝和干旱威胁,德国气象研究专家拉提夫说:“早晚有一天,欧洲也会面临如今世界许多地方所遇到的恶劣天气。”当然,龙卷风只是在卡利比克和美国南部形成,将来也有可能袭击南欧。不断增多的自然灾害给国民经济造成了巨大损失。过去25年间,自然灾害造成的损失达1.6万兆美元。据慕尼黑吕克保险公司统计,去年风灾,洪水和干旱造成的经济损失达1850亿美元之巨。保险公司的地球风险研究表明:20世纪70年代和80年代只发生过9次比较严重的自然灾害,而去年一年就发生了48起。

  研究人员认为,对目前发生的所有灾难还无需太过紧张。波茨坦气候研究所所长谢尔库贝尔称,我们还有足够的时间阻止大气中的二氧化碳浓度增加。根据他的计算,世界平均温度升高2摄氏度,气候变暖的后果还是可以控制的。然而,谢尔库贝尔和他的同事警告说,我们必须马上实施减少温室气体的行动。因为温室气体被植物或海洋吸收,在大气中可存留100年之久。另据美国国家科学院预测,50年内世界人口将增加至100亿,比现在多出33亿人口。此外,生物圈处于紧张状态,人类对食品的需求增加约80%,能源需求增加4倍。德国经济研究所(DIW)进行过计算,至2050年已经制定的气候保护措施需吞掉4310亿美元。德国波茨坦气候专家估计,要让全球温度控制在上升2摄氏度范围内就需消耗掉目前世界经济能力的0.4%。如果温度升高至3摄氏度的话,那造成的灾害将更大,使人们的福利水平明显下降。

  用高科技实现环境与经济的平衡

  如何在不损失经济和经济增长的基础上降低二氧化碳气体的排放?欧洲希望规定每个国家二氧化碳排放上限。但美国和其他一些国家更相信高科技,布什高级经济顾问坚信:“这比什么都奏效。”澳大利亚工业部长称:“新技术比一纸‘京都’气候保护议定书少排放2倍的温室气体。”

  去年,美国仅洁净能源研究一项就投入50亿美元,今年还计划加大投资力度。在开发可选择能源汽车方面,美国人走在世界的前列。今年二月初,布什要求:“让我们的汽车用非石油的燃料跑起来。”联合国科学家委员会(IPCC)就气候变化进行了计算:至2020年采用现有技术可以让仅每户住宅取暖一项的二氧化碳排放就从17吨减少到8吨。当然,这需要很好的隔热技术和节能技术。类似的跳跃同样可以出现在交通和工业领域,这已经被科学家列为经济产业。另外,还可以通过经济刺激,如少排放1吨二氧化碳气体可以得到100美元的奖励。

  一个时期来,退居次要位置的核能将再度复兴,因为核电可以提供便宜、环保的电能。与此同时,人们正在积极努力提高热电发电效率。鉴于石油、天然气和煤的价格飙升,企业承诺提供效率更高的发电设备,取代那些只有一半效率的旧设备。目前,科隆附近RWE热电厂堪称世界之最,煤的利用率达到43%以上。

  未来德国能源技术的拳头产品

  “低排放固然是好,但如果能做到无排放将更好。因此,我们今天就必须为全无排放技术研究投资,以在数十年后投入使用。”气候研究专家拉提夫说。这种技术要能够确保全球能源供给。目前,德国科学家正在对几种新技术进行研究,将来有可能成为德国出口的拳头产品。

  地热利用地球内部的热能。在世界上许多地方已经开始利用地热为住宅和办公室供暖,特别具有诱惑的是电/热组合。目前,德国梅前州已经建成一小型地热发电站,即将投产的还有慕尼黑夏哈钦、路德维希斯哈芬附近的奥芬巴赫的2座地热电厂。另外,还将有10座25万千瓦的电厂相继投产。热能取自地下5000米深处,造价2.5亿欧元,均为私人投资。项目由埃森的EnroAG经营,该公司目前主要从事生物物质发电厂建造。波鸿热电研究中心为波鸿和盖尔森基尔钦及亚琛大学共享研究机构。据联邦议院技术风险评估的一项研究称,地热发电可满足德国电能消耗的50%。

  生物柴油生物柴油的吸引力不亚于地热,目前在德国已经得以使用,大部分州的种植面积增大。这些可再生物质可以用来发电、取暖和提炼生物柴油。近一个时期来,由于原油价格飙升和不稳定的经济增长形势,生物柴油将更受到人们的青睐。今后,可以用谷物和甜菜提炼酒精以及从垃圾中提取合成染料。今年,萨克森州弗赖堡投产的新设备达到年产15000吨生产能力。

  沼气沼气池主要采用动物粪便和生物物质,如玉米或修剪草坪的杂草。这些物质在发酵过程中可以产生大量二氧化碳。这样,人们可以利用这种气体发电、取暖,或将其并网直接进入天然气管道。

  太阳能气候保护主义者的最大希望是大量利用太阳能,在光照充足的州主要利用太阳能发电。目前,由汉梅特纳尔研究所牵头,11个联邦州的研究机构、大学和企业参与的低成本薄膜技术太阳能电池板计划已经开始,目标是生产出特别价廉物美的太阳能电池板。研究人员希望,将来用这种电池板取代价格昂贵的硅板。

  RWE空间太阳能技术是弗劳恩霍夫弗赖堡太阳能系统研究所正在寻找的一种替代方案。原理是用光学镜将阳光聚焦到小型大功率太阳能电池板上,可使太阳能利用率达到20%。目前,美国波音公司和日本夏普公司也正在开发这一技术。

  有可能在特别地区建造高效、低成本气流发电厂,在直径数公里的暖房里获取太阳热能,通过上千米高的烟囱让气流带动涡轮机。3年前,斯图加特工程办公室设计出功率为50千瓦的样机,目前已经在西班牙的马德里地区投入使用。另一座功率为200兆瓦的气流发电站将由澳大利亚电能公司EnviroMission建造,并将于2008年投产。另外,利用天然气发电厂可以建造在撒哈拉大沙漠上,在那里可以生产氢,液化后可以运送到大的用户中心。将来,电流可以通过无损耗超导电缆输送到欧洲。

  风力发电除了在陆地上建造大型风力发电设备外,应重视海上风车群建造。将来,风这个能源载体将以别的方式加以利用。从今年秋天起,拉登堡的马特洛公司将提供小型风能换能器,3至5千瓦的小型设备特别适用于小型居民住宅。一般来说,一台小型设备可以发出4000瓦/小时的电能,这个量超过德国每家每户的平均耗电量。

  煤炭发电自从人们开始重视传统发电排放的二氧化碳危及环境后,研究人员思考如何优化热电厂发电设备。较好的办法是采用所谓的Clean-coal工艺,可将二氧化碳分离出去。采用Oxyfuell技术,褐煤与纯氧燃烧,所产生的废气接近于纯二氧化碳,加压后存贮到废弃油井。目前,一套试验设备刚刚在德累斯顿大学投入运行,瑞典电力公司瓦腾发尔将于2008年制造一套发电量30万兆瓦的设备。5年后建造这种电站,分离的二氧化碳能将已经停采的油井焕发青春。苏格兰能源公司和石油公司BP计划建造一座氢能发电站,发电量为350兆瓦,原材料从天然气中获取,所生产的二氧化碳气体加压后存入北海油井中。

  研发新技术投资大,专家的一致意见是,只要对保护环境有利,将研发费用支付给企业。但是,投资人、银行和保险公司不断给企业加压,要求企业在业务核算时考虑气候变化风险。为此,有专家认为,许多投资人都是通过看雷达了解全球气候变化的。英国剑桥大学经济学家科伦坚信,努力降低有害气体排放和合理利用能源将加速经济增长,因为对环境有利的技术拥有巨大的国际市场。

  如今,地球日益变暖的速度比人们担心的来的还要快。专家认为,在不损害经济发展的前提下,新技术可以抑制这一速度。目前,世界各国都在开发环境保护新技术,但德国在开发这类新技术方面走在世界其他国家的前列。要保护气候,每一个国家都有义务,特别是那些世界上二氧化碳和其他有害气体排放量大的国家,都应当开发和引进这种技术,让气候也能得到一定程度的疗养。

本报记者倪永华  
http://www.stdaily.com/gb/stdaily/2006-08/17/content_559918.htm

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