能源革命与无碳经济

应对气候变化是当前人类面临的共同难题，节能减排是各国政府分担的全球义务。怎样减排才能使社会实现少碳经济，各国上下都在努力探索和试验，仁者见仁，智者见智，近年已有多种技术和方法取得成效，CO2排量正在减少，《京都议定书》在欧盟可能提前实现。但能否使人类社会成为零碳经济社会，使地球回复工业社会之前的和谐？这是可能的。少碳经济的实现是很困难的，要以各种用能设备和方法提高对矿物能源的利用率，要减少矿物能源所产能的消耗，还有人要将工业排放的CO2收集起来，然后贮存于海底或地下。有的则主张降低生活质量以节约能耗，这与人们追求舒适安逸的目标是背道而驰的。它们是能源利用的改进或改良，实在是事倍功半，劳民伤财。当前的金融海啸，能源危机及其相关的环境问题，是它的主要诱因之一。

重大复杂的科技问题，突破传统观念，关注新兴技术，择优引入，就可能引发一场革命。革命是处理复杂难题的最彻底也最有成效的手段。能源需要革命。使用完全不排放CO2的可再生能源，零碳经济就可实现。以太阳能和风能取代各种矿物能源和生物质能源，零碳社会指日可待，这就是能源革命。但是，它能顺利实现吗？它有技术难度吗？要花过大的经济代价吗？这些完全不必担忧。

需要外部能源的有生物领域和非生物领域。生物包括人类、动植物和微生物，它们的生存和繁殖需要的温度从10℃—40℃上下。这样的温度在自然界普遍存在，不必用设备去制热制冷实施空调。太阳能建筑庭院环境空调与中央式冰箱热水器一体化工程（对人的空调与供冷藏和供热水）以及太阳能有机农产品禽畜品高产多用大型温室（给动植物和微生物空调，并可用于种子、烟叶和不耐100℃高温的食品和药品等的干燥），两者约可减排世界CO2总量的40%。

非生物领域包括水泥、陶瓷和搪玻璃烧制的各种窑炉，冶金、锻造、铸造和热处理等的各种工业炉，有纺织、造纸、食品、化工和为建筑供暖的蒸汽锅炉和热水炉，有为电厂等供给动力的高压锅炉，有各种动力机械设备，有为居民和食堂的饮事用具。这些用能设备中，目前所用能源很杂，但出于环保和便民，正向用电、至少是向气态能源方向发展。但无论是用电或煤气，它们都直接间接排放CO2，它们应当用光电或风电。已经设计出用光电风电的窑炉、工业炉和锅炉以及机场公路除冰雪设施等，还有集成处理垃圾和污水以及农业废弃物稭秆等，并使它们沼气化的村镇污水与垃圾集约处理与资源化绿色工程。它适用于任何地区，可全年恒量为农村甚至城市供应清洁的CH4，保证能源安全和廉价。它又是利用生物质能源的唯一不破坏耕地肥料元素循环和能补充有机质的生物质绿色利用方式，它还可替代电厂的矿物燃料，使排放煤尘和CO2大户成为绿色能源企业。家电和照明用电，目前有不少地方已用太阳能和风能发电，现在正推广。

冶金炉需要焦炭作还原剂。所以不能只用电，如何用CH4替代焦炭作还原剂、同时由太阳能风能作补充能源的冶金炉，尚无人研究。冶金工业利用太阳能和风能，实现其少碳工艺，虽尚需时日，但决非不可能。

上述各部分可减排40%。

交通运输业在过去用的是清一色的矿物燃料汽油和柴油。近年出现了生物燃料汽车或生物燃料与矿物燃料、电的混合动力汽车。2008年纯电池气车应用于奥运会。太阳能汽车、汽艇等近年也有亮相的，但它们根本不实用。交通工具的特殊环境：频繁无规律的平动、转动和震动，使通常的太阳跟踪装置无法使用，因此光的利用率无法像别的用阳光环境那样提高；所有为利用阳光而加在车身外的任何器件，都不能影响车辆行驶的平稳与安全。已经设计出太阳能万向高效采集器，将它安装于汽车，就可使太阳能汽车实用化。太阳能动车组火车也有了初步设想。太阳能万向高效采集器也可使太阳能自行车、三轮车实用化。

这部分可减排20%。

太阳能风能替代所有矿物能源、绝大部分生物质能源以及全部电能，多数人对此持观望甚至怀疑态度，这是当前太阳能风能应用技术不易推广的主观因素。人们担心阳光能密度低，达不到所需的温度。对生物来说，它们需要的30℃上下温度的环境只限于冬天。冬天太阳高度角低，这是高效采集阳光的有利条件，已经设计出太阳能高效采集（的简易）方法，可以保证在严寒地区也有足够的热能供应室内和棚内。至于窑炉和工业炉等所需要高温（达1000℃—2000℃以上），是经过光—电、风—电转换的电再转化为热的，它与可再生能源本身的密度和温度无关，只与光伏电池和风力发电机的功率有关，这决定于投资和当地光、风资源。人们顾虑的还有这两种可再生能源的不平稳性和间断性。我们已经解决了热能的低温贮存和取用以及高温热能的贮存和取用，有太阳能风能地下储存取用设施，且方法极为简易，不用或只用很少的投资，这方法可有效稳定空调及其它环境的温度。对需高温的环境，必要时还可与网电并联，由于设施有方便安全的热能贮存与取用的功能，可只用网电的低谷电。对电的贮存，目前已有大容量、大功率放电的锂离子电池，可保证动力用电的连续与平稳。

近代各地沙漠化很严重，这使大片土地减少贮存和吸收CO2的功能。对此，植物造林是有效方法，但太阳能防治沙漠生态害的技术，是从根本上改善干旱地区气候、恢复其古代绿洲的方法。它可更多的固定和吸收CO2。

有能源革命，少碳和零碳经济社会必将到来！