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亚洲社会实现可持续发展所需的技术及其理论


http://www.sina.com.cn 2005年09月06日14:40 人民网

  1、日中两国在可持续发展领域中进行合作的意义

  20世纪,人类的所有活动在数量上都有所提高。人口增长了3.5倍、三大谷物的产量增长了7.5倍、钢铁产量增长了20倍、能源消耗量增长了20倍。这种膨胀带来的结果是:人们日益担心地球上有限的能源枯竭和环境恶化对人类可持续发展造成的危机。

  从这个意义上说,可持续发展既是世界范围的问题,同时也是区域性的问题。

  比如,城市热岛现象在夏季高温多湿的亚洲季风性气候地带较为严重,而在比较寒冷、夏季湿度较低的欧美地区却并非如此。再如,去年欧洲遭遇了前所未

  有的“酷热”,在法国有一万六千人因此丧生。但是,所谓“酷热”的程度实际上只有35度以上的气温持续了一周左右,而这在亚洲却不是什么稀奇的事情。在日本,也曾出现过夏季有一个多月持续35度以上高温的情况。欧洲之所以没有能够抵挡住这种程度的温度而蒙受巨大损失,主要是因为:与亚洲相比,原本气候寒冷、特别在夏季湿度较低,因此对于暑热未能做好充分准备。

  此外,亚洲的特大城市均位于亚洲季风性气候这一独特之处,也导致了除城市热岛现象之外的许多特有问题的发生。比如:特大城市的废弃物问题。在数万乃至数十万小城市分散存在的欧洲,即使有所谓的特大城市,其人口密度也远远不及亚洲;同时,亚洲的大城市和周边遍布干燥地带和盐田地带、人口稀少、拥有广大土地的美国相对,在生活废弃物的收集以及处理等方面,采取的也是完全不同的策略。特别是有机物的腐烂速度很快,更进一步昭示了问题的严重性。

  再如,由于气候变化、黄河、长江等大江大河水量减少,从而导致东海黑潮等海洋生态系统发生变化,也是令人担心的问题。特别是和欧美相比,由于亚洲在动物性蛋白质的生产中对海洋的依存度较高,因此极有可能产生非常严重的问题。还有沙漠化、水资源问题等等,亚洲存在着许多亚洲特有的紧迫问题。而要解决这些问题,只能依靠亚洲人民自己。

  亚洲是21世纪前半叶最大的经济发展地区,它对整个地球所产生的影响之巨大不可估量。甚至可以说,亚洲的发展趋势决定着整个人类继续发展的方向。而且,如果将、日中两国的社会经济活动量加在一起,就能发现几乎所有的指标,这个数量都占有整个亚洲的半数以上。

  这也正是在世界的可持续发展过程中,日中两国合作的意义所在。

  2、从能源和物质方面来看地球可持续发展的条件

  如果20世纪的增长倾向一直继续下去,那么大量废弃物的产生、地球温室效应、能源枯竭这三大难题势必对人类构成威胁。而且几乎可以确定的说,这些问题在21世纪就会发生。

  例如,铁的产量在20世纪后半叶有了飞跃性的提高。于是,人类利用它生产了诸如房屋、大厦、汽车、船舶、高速公路、铁道等多种多样的人工产品。所有的人工产品都是有寿命的。这些20世纪后半叶生产的人工产品,到21世纪前半叶的时候就将寿终正寝,成为废弃物。因此,在21世纪产生大量废弃物是不可避免的。

  地球温室效应的征兆也日益明显,相信不久的将来,这一现象将成为有目共睹的问题,逐渐为我们的生活带来深刻的影响。此外,目前人类使用的能源的80%依赖于化石资源。虽然现在我们对能源量的预测还带有很大的不确定性,但是根据稳妥预计,从21世纪中叶至后半叶,化石资源的枯竭问题将会突现出来。

  要做到同时避免前面讲过的3个基本问题,作者提出了2050远景规划①。其核心是:将所有的人类活动的能源效率提高3倍;建立金属、混凝土、玻璃等基本材料的回收再利用体系;以可再生资源为核心,把非化石能源的利用效率提高至目前的2倍。如果这三项规划能够在2050年以前在世界范围内得以实现,那么人类在能源和物质方面实现可持续发展所需的条件就能够得以满足。根据2050远景规划,我们能够通过同于现在的等量能源消耗,得到相当于现在3倍的服务。而增加的这一部分预计会被提供给现在的发展中国家使用。同时由于自然资源的增加,地球温室效应的问题也能够找到解决的途径。

  远景规划的3个前提,从理论上、技术上都是可能实现的,只要我们依据现有的技术内容进行科学的判断,就能够顺利达成目标而无需伴随过重的经济负担。因此可以说,能源利用增效3倍;回收再利用循环体系的建立;自然资源利用增效2倍的2050远景规划在2050年时得以实现是一个较为合理的目标。

  3、实现地球持续发展在技术应用方面的具体实例

  3.1能源利用增效3倍

  能源消耗存在着理论上的最小值。我们所期待的技术能够使能源消耗的现状尽量接近那个理论值、既节省能源的技术。

  例如,目前能源利用效率最佳的空调机几乎都是日本生产的。即便如此,这些空调机消耗的电力却达到了理论值的10倍之多。但是,在2000年至2003年的4年间,经过技术改进,机器的能源利用效率已经提高了1.5倍,如果这一倾向持续下去的话,那么在2050年以前,其效率可以提高4倍或5倍左右。

  以上阐述的是空调机的效率,实际上说的是相对于一定的冷暖调节负荷所必需的能源消耗量的问题。另一方面,空调机的冷暖调节负荷也会受到住宅隔热性能的影响。如果将隔热性能增加2倍,那么负荷就会减少1/2。目前日本的住宅要使隔热性能达到3倍并不是件困难的事情。

  这样一来,当空调机的效率提高4倍,住宅的隔热性能提高3倍的时候,空调机对于能源的消耗就会降至现有的1/12。可以看出,技术带给我们的节能效果是巨大的。

  汽车是仅次于住宅的能源消耗因素。在理论上,汽车对能源消耗的理论最小值为零。由此可见,汽车节能的可能性是极大的。到2050年,汽车对能源的利用效率应该增加4倍。这样一来,即使有现在的4倍数量的汽车在行驶,它们所消耗的能源也不过和现在相同。要实现这一目的,需要致力于汽车的自重减轻和驱动系统的改良。首先,汽车负荷主要是源自于轮胎与地面的摩擦,因为摩擦与汽车重量成正比,所以负荷和重量也成正比。因此,同样大小的车辆,如果通过使用碳素纤维(carbonfiber)等轻型材料,将其重量减少1/2的话,那么汽油消耗也随之减少1/2。

  驱动系统的改良,可以通过直喷式发动机的开发或引入复合动力系统加以实现。通过采用直喷式发动机,能够将汽油转换成驱动力的效率提高大约15%。此外,通过复合动力系统,可以使效率提高至现有的2倍。距离进行说明的话,引擎驱动增效2倍、自重减轻1.5倍、其他方面综合增效4倍,是非常合理的目标。

  正如我们在冷暖空调机和汽车这两项消耗能源最大的项目中所看到的,技术革新带来的节能效果是极大的。

  3.2新能源

  能源一般包括:化石、核能、自然能源三大类。其中,自然能源除去地热和潮汐之外,几乎都是太阳能。因为无论是水力、风力、再生有机性资源,还是利用了海洋温度差、含盐量浓度差等技术,究其根本,产生温度差、浓度差的原因都可以归结到由太阳能引起的自然循环。

  21世纪是验证自然界的能源能否成为人类使用的最主要能源的时代。值得庆幸的是:地球接收的太阳能总量,是现在人类消耗的能源总量的1万倍之多。我们所面临的问题是:除了水力资源以外,其他能源和化石资源相比密度很小,因此要收集这些能源需要大型的装置,容易造成造价昂贵。因此,我们需要解决的技术问题就是:怎样才能行之有效地将这些能源加以浓缩。目前正面临这样的问题并有亟待解决的有:水力、风力、太阳能电池、再生有机性资源等等。

  4、亚洲型技术

  在日本,自古以来就有“建宅以夏季舒适为宗旨”的说法。也就是说,人们依靠多穿衣服来抵御冬天的寒冷,而在建造房屋的时候,主要考虑的是如何能在夏季减轻高温多湿带给人们的不快。具体地说,这样的房屋一般具有隔热性较好的屋顶和易于通风的结构。这种房屋作为亚洲季风性气候带的住宅,不失为合理的选择。

  随着现代化的发展,人们对空调机的需求量日益增加,能源消耗也随之增大。现在,在关东地区,盛夏时节的电力供应竟是40%是被冷气空调消耗的,而这一能源消耗正是导致城市热岛现象的最大因素。然而,问题不仅仅限于伴随能源消耗产生的城市热岛现象。由于房屋丧失了通风性,随之产生了许多问题。其中之一是,由于墙壁结露导致了腐蚀、霉变、壁虱的产生。另外,这些和化学物质发生反应,使房屋成为不健康住宅(sickhouse)从而使人体产生各种过敏症状。

  在日本,一本名为《希望住在好房子里》的书成为了畅销书。这一现象反映了人们潜在的需求,相关人员也已经开始致力于开发建造木材石灰住宅、利用太阳能电池和节能的能源消耗零住宅等各种适合日本的住宅。作者本人也正是从事一系列与亚洲季风性气候相适应的节能型住宅的相关实验,主要包括:屋顶放置式太阳能电池、彻底的密闭式隔热构造、热湿度同时交换换气系统、有害化学物质的避免使用等。目前,已经达到霉变和壁虱均不再发生的舒适程度、能源自给率达到65%,不久的将来即将达到能源完全自给。

  住宅是能源消耗的最大项目。但是,以此同时,住宅也是一个国家文化的基础。我认为,应当避免轻易地引进在气候和文化方面都与我们完全不同的欧美型住宅结构。通过这样一个问题,我们可以清楚地看到:亚洲将在世界的可持续发展中起到主导作用;亚洲的问题应当在亚洲加以解决;日中两国应当在这方面进行相互合作。


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