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空调成气候变暖“帮凶”?

来源:中国气象报       发布时间:2018-08-20      点击量:336
当全世界都爱上空调
  在印度卡马尔普尔小镇上,每当又有一个工薪家庭买回家里第一部空调时,就会引起街坊邻里的围观,大家的兴奋之情溢于言表。夏季来临时,这座迷宫般的混凝土建筑内的温度曾一度高达47℃,简直热到令人窒息。开上空调几个小时后,就可以让一个通常是全家人都睡在里边的房间凉快下来。“醒来时会觉得神清气爽。”考希利亚·德维兴高采烈地说道。她是一名家庭主妇,丈夫在今年5月份买了一部空调。
  然而,可能很多人不知道的是,发明空调的初衷并不是为了给人们的生活空间降温,提高生活的舒适度。1902年夏天,因为天气格外湿热,纽约布鲁克林一家印刷厂很是困扰——纸张总是变形,油墨也不干。为此,这家印刷厂请专门制作暖气机、风箱及排风机的水牛城锻造公司为其设计一个可以控制湿度的系统。该公司研发部的小伙子威利斯·开利找到国家气候表,精确算出了印刷需要的温度和湿度,发明了“空气处理仪”(即后来的空调),让空气凝结出水,再集中排出,使空气的湿度稳定在55%,成功解决了印刷厂的问题。
  时至今日,空调已经成为很多家庭的标配,这可能是当初空调的发明者始料未及的。
  事实上,不只是印度,整个地球似乎都正在变成一个真正的“温室”,空调则变成了时代的“宠儿”——遭受严酷高温“炙烤”的人们已经越来越离不开空调。据统计,当前全球的空调数量大约为16亿台。毫无疑问,在未来几十年中,全球对空调的需求将不断上升。目前居住在非洲、亚洲、拉丁美洲和中东等全球最热地区的人口有28亿,其中仅有8%的人拥有空调。随着这些国家收入水平的提高,越来越多的人将在家里安装空调。预计到本世纪中期,全球的空调数量将增至56亿台。
  气候变暖的“帮凶”?
  对此,我们不禁疑惑:如此庞大的“空调大军”,每年需要消耗多少电能,又会排放多少二氧化碳到大气中?这个时代的“宠儿”,会不会是气候变暖的“帮凶”?
  答案多多少少令人失望。由于空调在运行过程中会向室外排出热气,因此会使周围的环境变得更热。实际上,如果你所在的小区装有大量空调,那么你的住处也会变得更热。
  空调可以通过两种方式来影响气候:一种是为空调供电需消耗电能,而发电过程会排放大量的温室气体,只有那些可以纯粹利用可再生能源的空调除外;另一种是空调的制冷剂泄漏也会释放温室气体。
  当前,全球的电力需求在很大程度上依然很依赖化石燃料发电。2016年,化石燃料发电量占全球总发电量的65%。其中,煤炭占37%、天然气占24%,石油占4%,而产生每千瓦时的电力排放的二氧化碳量平均为505克。
  按此计算,2016年全球16亿台空调消耗的电能为2000太瓦时(大约是非洲用电总量的2.5倍),排放的二氧化碳量为11.3亿吨左右,是1990年的3倍。更为严峻的是,到2050年,给空调供电的燃煤和天然气发电厂排放的温室气体将接近翻倍,达到22.8亿吨。这些排放将导致全球变暖,从而可能进一步增加人们对空调的需求。
  另外,空调的制冷剂一般由氢氟碳化物(HFCs)构成,这是目前在印度和其他发展中国家的大多数空调中使用的氢氯氟烃(HCFCs)的替代品。HCFCs是在1987年的《蒙特利尔议定书》中被禁止使用的会破坏臭氧层的化学物质。而HFCs是目前世界上增长最快的温室气体,其排放量正以每年10%的速率增加。尽管这种物质不会损害臭氧层,但它在地球暖化过程中扮演了重要角色,其造成的变暖效应是同属“温室气体”的二氧化碳的上千倍。一些科学家称,在接下来的一个世纪中,单是以HFCs为制冷剂的空调使用量激增,就会让全球气温上升将近1℉。
  的确,我们在使用空调的同时也在给地球“加热”。在人们对空调等家用电器的需求不断增长的情况下,长期来看人为导致的气候变化问题将进一步恶化。
  未来“制冷之路”
  既然人类已经离不开空调,那么如何在满足人们对空调日益增长的需求的同时尽可能减少其对气候的影响呢?
  诉诸可再生能源无疑可以釜底抽薪,在一定程度上从根本解决问题。当前空调之所以对气候的影响很大,就是由于在很大程度上依赖从化石燃料燃烧中获得电力,如果能够将其转变到风能和太阳能等清洁能源发电上,那么问题就迎刃而解了。
  令人高兴的是,为了实现减排目标,各国均在努力发展清洁能源技术,在绿色技术上的投资力度也在不断加大,从而逐渐摆脱对化石燃料的依赖。有研究显示,到2050年风能和太阳能发电将占全球发电量的50%,而煤电在全球发电量中所占的比例将从当前的38%下降至11%。这样看来,未来空调会变得越来越“绿色”,对气候造成的影响也会越来越小。
  然而,要解决空调制冷剂带来的变暖效应却是一道难题。好在,近200个国家于2016年10月15日签署了一项具有里程碑意义的协议——《蒙特利尔议定书》基加利修正案,目的就是为了减少强效温室气体HFCs的排放。根据协议,各国将分三批减少使用HFCs,美国等发达国家将从2019年开始首先减少HFCs用量;包括中国在内的100多个发展中国家从2024年开始减少用量;印度和巴基斯坦等其他一些发展中国家从2028年开始减少用量。
  此外,各国正在投入资金研发较低成本的HFCs替代品。这些替代品不仅需要具有很低的臭氧消耗潜值,还需要具有很低的全球变暖潜能值。天然制冷剂氨或二氧化碳,以及正在开发的高效率、低成本的冷却技术,对环境的影响都较小。我们需要通过减少HFCs的排放以及提升能源效率来保护气候。
  开发利用可再生能源和减少HFCs的排放都是“长久之计”,需要一定的时间才能看到效果。目前最直接的方式应该是提高空调制冷的效率,这也是最廉价、最干净的减排方式之一,而且已经有很多科研人员在进行相关研究。例如,斯坦福大学的研究人员已经研发出一种使用尖端材料和“纳米光子学”的冷却系统。他们发明了一种极薄的高反射材料,即使在阳光直射下也能散热。据计算,这样的系统可以将许多空调的制冷效率提升30%到50%。

  总之,未来的“制冷之路”有赖于制冷技术上的创新和逐步转向可再生能源,这样才有助于解决全球对空调需求的增长带来的气候问题,使空调走上“可持续发展”之路。一些能源专家指出,在气候变暖的世界中,对集中供暖的需求也会减少,这可以在一定程度上抵消对制冷需求的增长。(吴鹏)


(编辑:张恒翀  编审:袁长焕)