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重塑節(jié)能理念

節(jié)能增效是當(dāng)今時(shí)代的要求。這不僅有助于遏制氣候變化，而且對于保持經(jīng)濟(jì)競爭力也至關(guān)重要——能源成本高昂的國家和所謂的能源綠洲，概莫能外。

阿拉伯聯(lián)合酋長國擁有豐饒的天然氣和石油資源，可謂名副其實(shí)的能源金礦。盡管如此，這個(gè)國家仍然傾注巨資于可持續(xù)發(fā)展。其中一個(gè)項(xiàng)目以其宏大的目標(biāo)而尤為引人矚目：在阿布扎比建造一個(gè)零碳的、與環(huán)境和諧共存的城市居住區(qū)。盡管計(jì)劃數(shù)度變更，施工屢屢延誤，Masdar City依然有望在幾年內(nèi)竣工。自2014年1月起，這座城市的一棟建筑物已經(jīng)在這片沙漠中向世人預(yù)示了環(huán)境友好的高能效生活方式——這就是西門子中東新總部大廈。憑借杰出的能效，這棟建筑物已獲得LEED白金認(rèn)證。

西門子基礎(chǔ)設(shè)施與城市業(yè)務(wù)領(lǐng)域*執(zhí)行官博樂仁博士表示：“可以說，這棟精心設(shè)計(jì)的西門子大廈仿佛一個(gè)盒中盒。”西門子基礎(chǔ)設(shè)施與城市業(yè)務(wù)領(lǐng)域的業(yè)務(wù)組合包含了Masdar City所使用的樓宇系統(tǒng)。這棟大廈采用了非常高效的密封式墻，這降低了導(dǎo)熱率。得益于使用具有可持續(xù)發(fā)展性的材料，以及更加重要的是，得益于使用西門子技術(shù)，新的西門子總部大廈的能耗需求相當(dāng)于德國的低能耗建筑。大廈外殼由金屬板構(gòu)成，這些金屬板可以隨一天當(dāng)中太陽在天空中的位置移動(dòng)而調(diào)節(jié)，以保證充分遮擋陽光。與此同時(shí)，被玻璃圍起來的中庭可將陽光反射到大廈下方的公共空間，以及大廈內(nèi)的寫字間中。正廳形成了煙囪效應(yīng)，允許熱空氣從中逸出。此外，空調(diào)系統(tǒng)產(chǎn)生的冷凝水被用于灌溉。

在阿布扎比的Masdar，西門子的新總部擁有效率和可持續(xù)發(fā)展特性。

沙漠氣候。博樂仁說：“這是一棟真正具有可持續(xù)發(fā)展特性的建筑物——盡管處在氣溫常常飆升至45攝氏度以上的氣候環(huán)境中，它業(yè)已獲得LEED白金認(rèn)證。這不僅體現(xiàn)了這棟建筑的，更表明了當(dāng)今技術(shù)的巨大潛力。”

然而，有一個(gè)問題是：既然阿聯(lián)酋擁有如此豐饒的廉價(jià)能源，為什么還要投入數(shù)十億資金開展像Masdar City這樣的項(xiàng)目以及建造諸如新的西門子總部大廈的復(fù)雜建筑物？要理解這個(gè)問題，必須放眼未來。從長遠(yuǎn)上講，哪怕是在中東地區(qū)，天然氣和石油儲(chǔ)量也是有限的。因此，世界各國紛紛投資于未來，以保證在礦物燃料時(shí)代終結(jié)之后延續(xù)繁榮。

在許多工業(yè)化國家，這個(gè)問題更為緊迫。特別是對于歐洲各國，能源價(jià)格節(jié)節(jié)攀升造成了巨大壓力。具有反諷意味的是，在這個(gè)地區(qū)，關(guān)鍵成本動(dòng)因之一是歐洲各國為發(fā)展旨在遏制愈演愈烈的氣候變化的理念而作的努力。特別是在實(shí)行能源轉(zhuǎn)型政策的德國，更是如此。德國大力推廣可再生能源已導(dǎo)致電價(jià)飛漲。

現(xiàn)在，德國工業(yè)電價(jià)約為每度15歐分，比歐洲均價(jià)高24%。遙望大西洋對岸，特別是頁巖氣資源的開采為美國工業(yè)界提供了極低電價(jià)（目前約為每度電5歐分），這足以令德國企業(yè)憂心忡忡。如此之低的電價(jià)令所有其他國家望塵莫及，盡管中國和印度在電價(jià)排名中緊隨其后。（參見圖表）

此外，2012年，歸功于大舉采用新型燃?xì)獍l(fā)電廠來取代老式燃煤發(fā)電廠，美國的二氧化碳排放量降低了約6%。同年，德國因發(fā)電而排放的二氧化碳增加了3%左右。

節(jié)能增效帶來的競爭優(yōu)勢。歐洲的工業(yè)企業(yè)已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，節(jié)能增效是與來自電價(jià)低得多的地區(qū)的企業(yè)競爭的重要手段之一。一個(gè)節(jié)能增效方法是采用智能負(fù)荷管理系統(tǒng)，如園藝工具制造商Gardena公司所使用的系統(tǒng)。Gardena公司使用的系統(tǒng)可以自動(dòng)調(diào)節(jié)用電量，以避免出現(xiàn)負(fù)荷高峰。另外一個(gè)例子是一家平板玻璃制造商利用生產(chǎn)廢熱來發(fā)電。

不論是發(fā)電廠使用的刷新世界紀(jì)錄的燃?xì)廨啓C(jī)，還是丹麥的智能電網(wǎng)（上圖），合理利用能源是時(shí)代的要求。

平板玻璃廠使用溫度高達(dá)500攝氏度的廢熱來發(fā)電（上圖）。

智能樓宇技術(shù)可以將用電量降低多達(dá)40%，智能解決方案也可用于有效地讓鋼鐵工業(yè)的電老虎“節(jié)食”。這樣的舉措不僅能降低能耗和排放，同時(shí)也能顯著降低營運(yùn)成本。Alexander Fleischanderl博士是位于奧地利林茨的西門子奧鋼聯(lián)鋼鐵科技有限公司的技術(shù)創(chuàng)新管理和ECO解決方案主管。他認(rèn)為，實(shí)際上，鋼鐵工業(yè)在這方面大有可為。Fleischanderl表示：“如果鋼鐵工業(yè)全面采用當(dāng)前市場上所有旨在節(jié)約能源和原材料以及最大限度降低二氧化碳排放的西門子技術(shù)，那么，事實(shí)上這將窮盡一切具有經(jīng)濟(jì)效益并且切實(shí)可行的途徑。”

像這樣的例子表明，在工業(yè)領(lǐng)域，有許多途徑可用于提高能效，其中一些方法還能通過降低成本來提高企業(yè)的競爭力，從而保證就業(yè)。然而，在通過提高能效來增強(qiáng)競爭力方面，還有很大的潛力尚待挖掘。諸多研究項(xiàng)目——如西門子攜手大眾汽車和弗勞恩霍夫協(xié)會(huì)聯(lián)合開展的旨在優(yōu)化汽車工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)及能耗的研究項(xiàng)目——表明，未來節(jié)能增效將成為時(shí)代的要求。

不過，要實(shí)現(xiàn)長期持續(xù)降低能耗，還要求相關(guān)立法支持。歐盟正在制定相應(yīng)的法律。譬如，一項(xiàng)新的指令規(guī)定，從2014年到2020年期間，歐盟成員國必須實(shí)現(xiàn)相當(dāng)于其在2010年至2012年期間的年均能耗1.5%的年均節(jié)能率。

對于未來，這樣的節(jié)能增效至關(guān)重要，因?yàn)樽钋鍧崱⒆盍畠r(jià)的能源是未被使用的能源。就此而言，在未來，競爭力極其重要，因?yàn)閹缀醪豢赡茴A(yù)測電價(jià)以及其他形式能源的價(jià)格走勢。此外，必須抑制價(jià)格漲勢，以免價(jià)值創(chuàng)造鏈向美國等能源價(jià)格低廉的地方轉(zhuǎn)移。

德國政府已經(jīng)認(rèn)識(shí)到了這個(gè)危險(xiǎn)，并且計(jì)劃修改德國的《可再生能源法》，以及批準(zhǔn)一項(xiàng)2014年8月1日開始生效的新法律。可能的措施包括，側(cè)重采用廉價(jià)技術(shù)，從2017年開始通過招標(biāo)程序來確定補(bǔ)貼水平，以及改為實(shí)行捆綁直銷模式，或者改為實(shí)行能讓所有用電戶都作出其應(yīng)有的貢獻(xiàn)，為開發(fā)可再生能源提供資金的制度。改革旨在緩和電價(jià)漲勢，同時(shí)繼續(xù)朝著能源轉(zhuǎn)型目標(biāo)邁進(jìn)。

波動(dòng)的電力市場。顯然，隨著時(shí)間的推移，特別是風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電會(huì)導(dǎo)致電力市場波動(dòng)加劇。這是因?yàn)槭褂眠@些能源會(huì)同時(shí)在電能供應(yīng)和需求兩側(cè)引起波動(dòng)。因此，這方面的一個(gè)關(guān)鍵問題是，可以向電網(wǎng)輸送多大比例的可再生能源電能，而不會(huì)導(dǎo)致不穩(wěn)定，同時(shí)確保低電價(jià)。盡管從理論上似乎可以向工業(yè)化國家，如德國，供應(yīng)*利用可再生能源生產(chǎn)的電能，但目前尚不清楚這樣做要花費(fèi)多少成本。不過有一點(diǎn)是清楚的，那就是必須采用高效的蓄能解決方案和靈活高效的燃?xì)獍l(fā)電廠，因?yàn)檫@將確保當(dāng)風(fēng)力發(fā)電或太陽能發(fā)電不足時(shí)，在短短數(shù)分鐘內(nèi)向電網(wǎng)補(bǔ)充供電。在遙遠(yuǎn)的未來，這樣的燃?xì)獍l(fā)電廠也可能采用氫氣或甲烷來發(fā)電。將利用風(fēng)電場和太陽能發(fā)電站生產(chǎn)的過剩電能，通過電解和甲烷化，以環(huán)境友好的方式生產(chǎn)出這些氣體。

可再生能源挑戰(zhàn)：未來不僅能源需求會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)，能源供應(yīng)也會(huì)發(fā)生波動(dòng)。

此外，耗能設(shè)備必須隨電力供應(yīng)的波動(dòng)而近乎實(shí)時(shí)地調(diào)節(jié)電力需求，以保證電網(wǎng)穩(wěn)定。在丹麥的Bornholm島上開展的歐洲規(guī)模最大的智能電網(wǎng)項(xiàng)目，便是一個(gè)這樣的例子。在這個(gè)項(xiàng)目中，樓宇供暖設(shè)備、鍋爐和熱泵等均可根據(jù)電能供應(yīng)情況自動(dòng)調(diào)節(jié)其運(yùn)行，而不會(huì)影響住戶的舒適感。然而，對于未來，僅做到這一點(diǎn)是不夠的。到那時(shí)候，為了保證對與天氣有關(guān)的波動(dòng)作出適當(dāng)響應(yīng)，必須提前若干天計(jì)劃好可再生能源發(fā)電量。

為此，西門子已經(jīng)研制了一款基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測軟件，用以有效應(yīng)對這樣的波動(dòng)，從而更好地管理未來的電力市場。來自慕尼黑西門子中央研究院的Ralph Grothmann博士表示：“這款軟件可以提前幾天預(yù)測出可再生能源發(fā)電量，然后將這些預(yù)測數(shù)據(jù)與同期需求量預(yù)測數(shù)據(jù)相比較。這樣一來，就可以預(yù)測出電能過剩或供應(yīng)不足的情況，從而制定相應(yīng)的計(jì)劃。這樣就能更加有效地銷售過剩電能。利用這款軟件，我們在將常規(guī)電廠作為備用系統(tǒng)進(jìn)行管理時(shí)也可以提高效率，降低成本。”這些例子讓我們看到了希望。如果歐洲工業(yè)界要在哪怕能源價(jià)格居高不下的情況下保持其在國際市場上的競爭力，那么，歐洲可以化被動(dòng)為主動(dòng)，或者至少知道所面臨的挑戰(zhàn)是什么。在這方面付出的努力甚至可能催生出新的產(chǎn)品和解決方案，在后礦物燃料時(shí)代真正賦予歐洲競爭優(yōu)勢。不論在任何情況下，就節(jié)能增效而言，絕不要否定任何可能性。不說別的，阿布扎比的西門子總部大廈就證明了這一點(diǎn)。要知道，短短幾年前，誰曾想過，一棟身處沙漠氣候中的建筑物能夠像德國的低能耗建筑物那樣，既舒適又高效呢？