解决方案:空调!
问题:世界各地空调的急剧扩张增加了对电力的需求。发电通常是用化石燃料完成的,化石燃料(特别是在排放标准通常比较宽松的新兴市场)会产生传统的空气污染物,并且在所有市场都会增加大气中的二氧化碳含量。此外,空调的常用方法也使用制冷剂,这也是强大的温室气体,如果/当它们逸入大气。
解决方法:? ?
这种情况设置了舞台“冷却的未来:节能空调的机会”国际能源署(一个拥有29个成员国的自主国际机构,2018年5月,可能需要免费注册才能获得报告)发布的报告。下面是一些引起我注意的数据和评论。
这是世界范围内空调的股票(右轴为百万单位)和容量(左轴为千兆瓦)的上升。不管怎样,在过去的四分之一个世纪里,这个数字大约是原来的三倍。
从这里我们可以了解到空调的能源消耗以及它是如何扩大的。蓝线是1990年;黄线表示2016年。在中国,1990年用于空调的电力几乎为零,但它正在迅速赶上美国的水平。
报告说明:
“截至2016年底,全球正在使用的16亿台ac中,超过一半来自两个国家:中国和美国,分别拥有5.7亿台和3.75亿台....其他拥有超过2000万部销量的国家包括日本(1.5亿部)、韩国(6000万部)、巴西和印度(均接近3000万部)。剩下的ac主要分布在欧盟和中东地区(约5000万台)。全球近70%的ac位于住宅建筑中。不同国家的家庭拥有ACs的情况差别很大,从印度的约4%到欧洲的不到10%,到美国和日本的超过90%,以及一些中东国家接近100%。在中国,近60%的家庭现在至少有一台空调....
自1990年以来,中国在空间冷却方面的能源使用量增长最快,也是最大的。1990年制冷仅用了6.6太瓦时;到2016年,它消耗了450太瓦时,惊人地增长了68倍。经济增长没有放缓的迹象;2016年,这一比例超过了10%,是自2009年以来的最快速度。中国能源消耗总量的空间冷却-特别是ACs正迅速接近美国,可能会超过它很快鉴于中国巨大的人口,但人均能源用于冷却在中国仍不到20%在美国。其他新兴经济体的需求也在快速增长,特别是印度,自1990年以来已经增长了15倍。”需求似乎有可能继续快速增长,原因有很多:新兴市场如印度、巴西和中国的经济增长;在收入相对较高的国家,如西欧国家,更多地使用空调;全球人口增加;在全球范围内,越来越多的人口居住在城市地区;此外,世界各地越来越多的老年人对空调的需求也在增加,他们的健康状况尤其容易受到高温天气的影响。
报告中的一个统计数据是美国使用更多的电力来冷却,而不是生活在非洲,拉丁美洲,中东和亚洲所有的440亿人口(不包括中国)。或者另一个比较,美国使用更多的电力来冷却,而不是非洲的12亿人用于一切。
限制将来用于冷却的电力需求的增长可以产生很大的差异,因为冷却需求往往是什么决定了电力的峰值负荷需求。如果您可以减少峰值,您可以从字面上建立更少的发电设施。
IEA的报告详细描述了未来需求的情景,以及各种政策如何减少需求。我会把这些细节留到报告里。这里我要说的是,这些步骤并不神奇。
不断提高空调机组的效率。在过去的25年里,它们的效率提高了约50%,但一台空调机组通常可以使用10年或更长时间,所以现在提高效率在未来会带来回报。显然,一项研究发现,“到2030年,全球交流电性能提高30%,将减少相当于710座中等规模燃煤电厂的峰值负荷。”设计住宅和商业建筑,使它们不需要太多的冷却:窗户上方的遮阳板,自然通风,反射太阳热量的屋顶,等等。研究不需要太多电力或制冷剂的冷却方法。一些不太为人所知的例子是“区域冷却网络”,即“通过绝缘管道网络将中央工厂产生的冷冻水供应给建筑和工业场所”,以及“太阳能冷却”技术,即使用热泵或吸收式冷水机(是的,这些技术在报告中得到了一些解释)。
在炎热的日子里,空调和制冷对我来说就像一个路过的精灵实现了一个愿望。但在所有的故事中,精灵的魔力都是有代价的。当我们传播空调的魔力时,是时候考虑一下如何降低它的能源成本了。
致敬:我在提到这份报告时跑了一个领导者和一篇文章在经济学家2018年8月25日。这些文章提供了一些粗略的计算。
“减少温室气体排放的最有效方法是什么?去素食主义者?以亚马逊重新播放?骑自行车?上面都没有。答案是:彻底地制作空调更好。在一个计算中,更换损坏的制冷剂the atmosphere would reduce total greenhouse gases by the equivalent of 90bn tonnes of CO2 by 2050. Making the units more energy-efficient could double that. By contrast, if half the world’s population were to give up meat, it would save 66bn tonnes of CO2. Replanting two-thirds of degraded tropical forests would save 61bn tonnes. A one-third increase in global bicycle journeys would save just 2.3bn tonnes. Air-conditioning is one of the world’s great overlooked industries. ...
2017年,位于加州的劳伦斯伯克利国家实验室(Lawrence Berkeley National Laboratory)计算出了如果更好地使用空调可以节省的额外碳排放。如果氢氟碳化物被淘汰,并且所有的装置都能和最好的装置一样高效,那么到2030年,世界上将会有大约1000座平均大小(500MW容量)的发电站免于被淘汰。将会有更多的空调机组,但是每一个都将消耗更少的能源。在印度,这将节省三倍于总理吹嘘的计划,即到2022年安装1千兆瓦的太阳能发电能力。在中国,这将节省多达八座三峡大坝(世界上最大的大坝)。”