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無(wú)論是應(yīng)對(duì)氣候變化挑戰(zhàn),還是應(yīng)對(duì)碳燃料和金屬的日漸稀缺,提升能效的技術(shù)有著*的重要性。提高效率不僅意味著節(jié)約原材料,而且還可節(jié)約大量資金。正因如此,在全球市場(chǎng)上,高效技術(shù)的研發(fā)為西門子這樣的企業(yè)帶來(lái)了重要機(jī)遇。
當(dāng)今,獎(jiǎng)項(xiàng)呈現(xiàn)出泛濫之勢(shì),即便是科技領(lǐng)域也未能免俗。但是設(shè)立于1980年的年度“德國(guó)企業(yè)創(chuàng)新獎(jiǎng)”始終保持著它的含金量,這不僅僅因?yàn)樗鞘澜缟贤惇?jiǎng)項(xiàng)的鼻祖。
在該獎(jiǎng)項(xiàng)的背后有一種理念,那就是,原材料的日益短缺意味著,企業(yè)要想在全球市場(chǎng)上保持競(jìng)爭(zhēng)力,的出路就是堅(jiān)持不懈地進(jìn)行研發(fā)和創(chuàng)新。除計(jì)算機(jī)技術(shù)和醫(yī)學(xué)工程這兩個(gè)多年來(lái)獎(jiǎng)項(xiàng)泛濫的領(lǐng)域外,另外兩個(gè)熱門話題就是能夠提升能源效率的解決方案和智能化原料利用方式。
目前人們對(duì)高能效技術(shù)的需求達(dá)到了*的水平。除可再生能源外,將氣候變化維持在可控水平的主要武器,就是提升電力的生產(chǎn)、輸送和使用的效率。與此同時(shí),世界人口的不斷增長(zhǎng)及很多國(guó)家消費(fèi)者購(gòu)買力的不斷提高,也加劇了原材料短缺的威脅。
在瑞典的Lillgrund海上風(fēng)電場(chǎng),變壓器平臺(tái)將風(fēng)電的電壓降低,然后再將其送入電網(wǎng)。
據(jù)智囊機(jī)構(gòu)“全球足跡網(wǎng)絡(luò)”估計(jì),全球目前的能源使用速度已比能源再生速度快出50%。如果這一趨勢(shì)繼續(xù)下去,那么到2050年,我們將需要兩三個(gè)地球來(lái)滿足我們的能源“胃口”。換言之,人類比以往任何時(shí)候都更加迫切地需要提升能效、循環(huán)利用、循環(huán)經(jīng)濟(jì)以及資源節(jié)約型消費(fèi)。
令人稍感欣慰的是,提升效率的機(jī)會(huì)幾乎無(wú)處不在。而且這樣的解決方案對(duì)于關(guān)心現(xiàn)狀的所有人士都吸引力。那些設(shè)法在保證性能和產(chǎn)量的同時(shí)降低能源或資源耗用量的人或企業(yè)(無(wú)論是在家庭中,還是在工作中),不僅造福了環(huán)境,也獲得了回報(bào),因?yàn)檫@會(huì)令他們節(jié)約支出,并取得更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
長(zhǎng)期以來(lái),環(huán)保技術(shù)給人的印象是成本高昂,可有可無(wú)。據(jù)西門子2011財(cái)年的年報(bào),其環(huán)保相關(guān)業(yè)務(wù)組合中的超高效產(chǎn)品和解決方案創(chuàng)造了300億歐元的銷售收入。這一市場(chǎng)的潛力遠(yuǎn)不止于此。實(shí)際上,據(jù)世界可持續(xù)發(fā)展工商理事會(huì)(WBCSD)估計(jì),到2050年,每年環(huán)保領(lǐng)域的商機(jī)總值將高達(dá)6.3萬(wàn)億美元。
提升樓宇能效。上述預(yù)期業(yè)務(wù)量將有很大一部分來(lái)自樓宇能效改進(jìn)。目前樓宇占全世界能源使用總量的40%左右,因此占全球溫室氣體排放量的20%。“節(jié)能的辦法就是不用能源,而不用能源的途徑就是開(kāi)發(fā)節(jié)能型樓宇。”位于新澤西普林斯頓的西門子美國(guó)研究院院長(zhǎng)Kurt Bettenhausen如是道。
實(shí)現(xiàn)上述目的所需的很多技術(shù)現(xiàn)如今都已被研發(fā)出來(lái),包括智能設(shè)施自動(dòng)化和能源管理系統(tǒng)。在接受《未來(lái)之窗》的訪談時(shí),麻省理工學(xué)院(MIT)的能源專家兼奧巴馬總統(tǒng)的科技顧問(wèn)委員會(huì)(PCAST)成員Ernest J. Moniz教授,明確說(shuō)明了此類技術(shù)的節(jié)能效果:“美國(guó)國(guó)家科學(xué)院在2008年發(fā)布的一項(xiàng)研究報(bào)告表明,到2020年,僅僅對(duì)目前的房屋建筑進(jìn)行現(xiàn)代化改造,就可以使美國(guó)的能源消耗總量降低五分之一左右。”與此同時(shí),未來(lái)的建筑物不僅會(huì)降低能源使用量,還將可以緩解電網(wǎng)的壓力。通過(guò)相應(yīng)軟件,可以根據(jù)電價(jià)的浮動(dòng)適當(dāng)調(diào)節(jié)用電量,從而實(shí)時(shí)降低總體需求。這樣便有助于“削平”整體需求的高峰,堪為穩(wěn)定配電網(wǎng)的一種經(jīng)濟(jì)可行的方法。
據(jù)Bettenhausen介紹,今后仍需要更多的研究工作,盡最大可能提高國(guó)民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)性。“我主要考慮的是諸如對(duì)二氧化碳的捕集、封存及作為原材料加以利用這樣的領(lǐng)域。”他說(shuō)。二氧化碳的再利用頗對(duì)業(yè)界的胃口。比如,西門子就正在研究利用藻類將二氧化碳轉(zhuǎn)化為生物質(zhì),進(jìn)而生成一種可用于制造生物燃料、生物塑料或動(dòng)物飼料的原材料;此外,西門子還在探尋將二氧化碳用于化學(xué)工藝的方法。
新技術(shù)使礦物燃料設(shè)施的效率越來(lái)越高。德國(guó)Irsching的聯(lián)合循環(huán)電廠;
新技術(shù)使礦物燃料設(shè)施的效率越來(lái)越高。中國(guó)上海的外高橋三期燃煤發(fā)電廠。
在業(yè)內(nèi),有些公司的研發(fā)活動(dòng)主要集中在提升能效的方法上。電機(jī)占?xì)W洲工業(yè)耗電量的60%左右,因而有著最光明的節(jié)能潛力。在中國(guó),這個(gè)比例更是高達(dá)80%。高效電機(jī)和智能控制技術(shù)的應(yīng)用,可以使該領(lǐng)域的耗電量降低60%之多。一般來(lái)說(shuō),此類投資可以在兩年內(nèi)收回成本,而之后消費(fèi)者便可享受能耗大幅降低帶來(lái)的效益。
降低能耗及相關(guān)成本的其他有效方法包括安裝*的能源管理系統(tǒng)、可改進(jìn)整個(gè)生產(chǎn)工藝的智能軟件,以及可改善工業(yè)廢熱利用的技術(shù)等。
“當(dāng)前在工業(yè)生產(chǎn)和發(fā)電過(guò)程中,有一半的初級(jí)能源以廢熱形式被白白浪費(fèi)掉了。”德國(guó)愛(ài)爾蘭根西門子中央研究院的熱管理專家Martin Tackenberg博士介紹道,“我們目前正在開(kāi)展一個(gè)項(xiàng)目,構(gòu)思和開(kāi)發(fā)一系列工藝,以便更好地利用廢熱,創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。我們的目標(biāo)是到2020年將浪費(fèi)的熱能減少40%左右。這可節(jié)約大量的能源和成本。”
此外,企業(yè)還需要思索有助于降低其他資源使用量的生產(chǎn)方法。這樣做不僅能節(jié)約資金,還可以減輕與原材料日益短缺相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)。據(jù)德國(guó)一家主管能源效率的政府機(jī)構(gòu)透露,若采用為節(jié)約和回收資源而專門設(shè)計(jì)的*工藝,德國(guó)公司有望每年節(jié)約1000億歐元的成本。無(wú)怪乎西門子等公司要紛紛探索能發(fā)揮原材料最大價(jià)值的各種新方法。
另一方面,業(yè)界已經(jīng)涌現(xiàn)出許多能夠提升工業(yè)生產(chǎn)效率的方法。但是,最關(guān)鍵的是確保這些方法真正得到推廣應(yīng)用。西門子的業(yè)務(wù)遍布190個(gè)國(guó)家,所以西門子及其他跨國(guó)企業(yè)在這一方面應(yīng)發(fā)揮主要作用。“憑借著自身的專業(yè)特長(zhǎng)和全球業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò),我們可以將從某個(gè)地區(qū)獲取的知識(shí)用到其他市場(chǎng)。”Bettenhausen如是道。無(wú)論這種知識(shí)是從印度、中國(guó)、德國(guó),還是美國(guó)獲取的,Bettenhausen等高層人員準(zhǔn)備更好地收集和利用此類知識(shí)。
莫斯科州立大學(xué)機(jī)械學(xué)院的科學(xué)家們正在研究工業(yè)廢熱回收技術(shù)。
“西門子正在美國(guó)建立一個(gè)機(jī)構(gòu),我們將在這里研究全球各地西門子員工取得的所有成功經(jīng)驗(yàn)。我們把這個(gè)機(jī)構(gòu)叫做‘可負(fù)擔(dān)城市生活實(shí)驗(yàn)室’(Affordable Urban Living Lab)。在這里,我們的研究人員可以在真實(shí)條件下構(gòu)建和測(cè)試各種雛形。無(wú)論是自動(dòng)化、樓宇系統(tǒng),還是能源效率,其目標(biāo)不外乎收集和處理信息,然后將研究結(jié)果轉(zhuǎn)化成為專為提升效率而設(shè)計(jì)的措施。”Bettenhausen說(shuō)。
從煤炭到天然氣。在與企業(yè)的合作下,世界各國(guó)政府目前也開(kāi)始展示出對(duì)地球負(fù)責(zé)的態(tài)度,其中包括中國(guó)(世界上最大的能源使用國(guó)和二氧化碳排放國(guó))。另?yè)?jù)國(guó)際能源署(IEA)預(yù)測(cè),到2035年中國(guó)的能源使用量將比美國(guó)高出70%。在中國(guó),近二十年的快速經(jīng)濟(jì)發(fā)展所帶來(lái)的環(huán)境影響已逐步凸顯。世界自然基金會(huì)(WWF)的數(shù)據(jù)表明,在2008年的世界20大重污染城市中,有16座在中國(guó)。為最大限度滿足國(guó)家的可持續(xù)發(fā)展需求,中國(guó)政府已經(jīng)決心解開(kāi)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與資源消耗之間的魔結(jié),同時(shí)系統(tǒng)化地促進(jìn)可再生資源的應(yīng)用和能源效率的提高。
在美國(guó)亦是如此,美國(guó)的人均用電量約為歐洲的兩倍,因此聯(lián)邦政府加大了效率提升的工作力度。舉例而言,美國(guó)政府的“產(chǎn)業(yè)技術(shù)項(xiàng)目”(Industrial Technologies Program)向企業(yè)提供經(jīng)濟(jì)激勵(lì),鼓勵(lì)安裝高能效技術(shù)。同時(shí),該國(guó)也在穩(wěn)步實(shí)現(xiàn)從燃煤發(fā)電廠到天然氣發(fā)電廠的轉(zhuǎn)變。天然氣是一種更為清潔的燃料,可以應(yīng)用在非常高效的聯(lián)合循環(huán)電廠中。“僅在本世紀(jì)二十年代,就有望將總產(chǎn)能在6億到9億千瓦之間的電廠轉(zhuǎn)變?yōu)樘烊粴獍l(fā)電廠。”麻省理工學(xué)院的能源專家Moniz指出。
天然氣發(fā)電產(chǎn)能將不斷提高,其中很多將依靠西門子的輪機(jī)。通過(guò)在聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠中與蒸汽輪機(jī)協(xié)作,西門子的燃?xì)廨啓C(jī)刷新了世界能效紀(jì)錄。該輪機(jī)可將天然氣中60.75%的熱能轉(zhuǎn)化為電能,發(fā)電能力達(dá)到578萬(wàn)千瓦,足以滿足一個(gè)規(guī)模與柏林相當(dāng)?shù)某鞘械挠秒娦枨蟆?/p>
*的系統(tǒng)使Monte Rosa避難屋成為名副其實(shí)的零耗能建筑。
目前,美國(guó)的聯(lián)合循環(huán)電廠的平均效率不到40%。也就是說(shuō),若將這些電廠的設(shè)備換成西門子的超高效輪機(jī),則它們的天然氣需求量將減少三分之一。到2013年,佛羅里達(dá)將有六臺(tái)這樣的輪機(jī)投入運(yùn)轉(zhuǎn),而該州電廠的升級(jí)將在輪機(jī)的使用壽命內(nèi)為運(yùn)營(yíng)商Florida Power & Light節(jié)約近10億美元的成本。
這個(gè)例子再次表明兼顧環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)是可行的,并且做到二者兼顧也是未來(lái)勢(shì)在必行的事情。很多專家已就此達(dá)成共識(shí),相信這種可持續(xù)發(fā)展模式是未來(lái)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)選擇。
諸如西門子新燃?xì)廨啓C(jī)這樣的技術(shù)正在引領(lǐng)發(fā)展潮流。“德國(guó)企業(yè)創(chuàng)新獎(jiǎng)”評(píng)審團(tuán)也是這樣認(rèn)為的。2012年2月,這臺(tái)打破能效世界紀(jì)錄的燃?xì)廨啓C(jī)獲得了這一殊榮。