到2050年,139个国家如何能获得100%的可再生能源
根据最近的一项研究,Eviart/Shutterstock的科学家们公布了一份详细的路线图,到2050年将139个国家的可再生能源转移到100%。斯坦福大学的
能源专家报告说,使用风能、太阳能、地热和水(水力发电,(潮汐和波浪)为所有需要电力运作的经济部门供电的能源,包括电网本身、运输、供暖和制冷、工业以及农业、林业和渔业,将大大减少能源消耗,减少空气污染造成的死亡,创造数以百万计的就业机会,斯坦福大学大气与能源项目主任马克·雅各布森在接受《生活科学》杂志采访时说:“稳定能源价格,节省数万亿美元的医疗保健和气候相关费用。我们为139个国家中的每一个制定了各自的计划,这些计划占全球排放总量的99%以上。”。[十大最疯狂的环保理念]
这项研究着眼于世界能源需求,从2012年开始,预测到2050年。2012年,世界用电量为12.105万亿瓦,相当于12.105万亿瓦。研究人员在研究报告中写道,到2050年,如果不发生任何变化,世界将需要20.604tw,而且每个国家都继续采用其目前用于满足能源需求的相同方法。
,但如果这些相同的商业部门转向可再生能源来满足其所有电力需求,世界将需要研究显示,仅需11.804TW就能满足全球电力需求。研究人员称,这是因为电比燃烧更有效。在解释研究要点的视频中,雅各布森举了一个例子:他说,在电动汽车中,80%到82%的电被用于移动汽车;其余的则被浪费为热量。另一方面,在以汽油为动力的汽车中,燃料中只有17%到20%的能量用于移动汽车,其余的能量被浪费为热量,他说,
能源也需要用于开采、提炼和运输化石燃料。因此,转向100%的可再生能源将消除这些能源密集型和环境破坏性的过程,报告作者说,在他们的研究中,雅各布森和他的同事展示了风、水、地热和太阳能如何满足全球对11.804太瓦能源的需求避免到2050年全球气温预计将比工业化前高出2.7华氏度(1.5摄氏度)。研究人员概述了这样做将如何拯救400万至700万人的生命,否则这些人可能死于由空气污染引起的疾病,为各国节省超过20万亿美元的健康和气候成本,雅各布森在接受《生活科学》采访时说:
“对我来说,这似乎是一件不费吹灰之力的事。
”这项研究建立在雅各布森之前的工作基础上,雅各布森开始了他的研究科学家生涯,试图了解空气污染是如何影响气候的。”。他说,在最初的几年里,他专注于解决问题,但到了1999年左右,他开始寻找解决方案。
在2009年,雅各布森和马克·德鲁奇,加州大学伯克利分校交通研究所的研究科学家,雅各布森和德鲁奇在《科学美国人》杂志上发表了一份研究报告,概述了一项为全世界提供100%可再生能源的计划。
在接下来的几年里,致力于在州一级研究这些问题的后续研究,目前研究人员已将这项研究扩展到139个国家。世界上其余59个国家的详细能源数据并不存在,因此无法纳入该研究,科学家们说,“KDSPE”“KDSPs”是向100%可再生能源基础设施过渡的总成本——一个计划将国家首次移至80%可再生能源的计划。到2030年5月,乍一看,le energy似乎有些令人望而却步,但雅各布森和他的团队也计算出了这些数字。
雅各布森说,在所有国家平均起来,建设可再生能源系统(包括储存和传输)的成本是8.9%千瓦时。在一个没有过渡和保持现有化石燃料系统的世界里,成本是9.8美分/千瓦时。
不包括社会成本。
气候变化的价格化石燃料能源伴随着健康和气候相关的成本。作者估计,到2050年,各国每年将在与全球变暖有关的环境、财产和人类健康问题上花费28万亿美元,包括洪水、房地产破坏、农业损失、干旱、野火、热应激和中风、空气污染、流感、疟疾、登革热、饥荒,海洋酸化等等。[气候变化将影响你健康的5种方式]
,如果世界不采取行动应对气候变化,地球两极的冰继续以目前的速度融化,世界7%的海岸线将被淹没,雅各布森说:
雅各布森说,可再生能源的社会总成本——包括健康和气候问题的成本,以及风能、水和太阳能的直接成本——约为化石燃料的四分之一。
“在其他世界,你可以将社会总成本降低约75%,“他说。”研究显示,这项技术的成本效益是巨大的。
几个国家已经开始转向可再生能源组合,以满足所有商业部门100%的电力需求。名单中包括塔吉克斯坦(76.0%)、巴拉圭(58.9%)、挪威(35.8%)、瑞典(20.7%)、哥斯达黎加(19.1%)、瑞士(19.0%)、格鲁吉亚(18.7%)、黑山(18.4%)和冰岛(17.3%)。
到目前为止,美国的可再生能源发电量仅占其总发电量的4.2%。但研究人员称,中国有优势。这项研究发现,像美国这样的国家,每人口拥有更多的土地,将有最容易的时间进行过渡。预计最困难的国家是那些地理位置小但人口众多的国家。据雅各布森说,新加坡、直布罗陀和香港等国家将面临100个可再生能源面临的最大挑战。“KDSPE”“KDSPS”仍有解决问题的方法。他补充说,这些地区可以转向海上风能,也可以与邻国交换能源。
“有了这些信息,我们给各国带来了信心,相信它们能够自给自足,”雅各布森说我希望不同的国家能在2050年和2030年分别承诺100%和80%的可再生能源。
这项研究于8月23日在线发表在《焦耳》杂志上。
最初发表在《生命科学》上。
新能源(new energy sources)是指传统能源之外的各种能源形式。它的各种形式大都是直接或者间接地来自于太阳或地球内部深处所产生的热能(潮汐能例外)。包括了太阳能、风能、生物质能、地热能、水能和海洋能以及由可再生能源衍生出来的生物燃料和氢所产生的能量。也可以说,新能源包括各种可再生能源和核能。相对于传统能源,新能源普遍具有污染少、储量大的特点,对于解决当今世界严重的环境污染问题和资源(特别是化石能源)枯竭问题具有重要意义。同时,由于很多新能源分布均匀,对于解决由能源引发的战争也有着重要意义。
据世界断言,石油,煤矿等资源将加速减少。核能,太阳能即将成为主要能源。
新能源是指传统能源之外的各种能源形式。它的各种形式都是直接或者间接地来自于太阳或地球内部伸出所产生的热能。包括了太阳能、风能、生物质能、地热能、水能和海洋能以及由可再生能源衍生出来的生物燃料和氢所产生的能量。
联合国开发计划署(UNDP)把新能源分为以下三大类:大中型水电;新可再生能源,包括小水电、太阳能、风能、现代生物质能、地热能、海洋能;穿透生物质能。
一般地说,常规能源是指技术上比较成熟且已被大规模利用的能源,而新能源通常是指尚未大规模利用、正在积极研究开发的能源。因此,煤、石油、天然气以及大中型水电都被看作常规能源,而把太阳能、风能、现代生物质能、地热能、海洋能以及核能、氢能等作为新能源。随着技术的进步和可持续发展观念的树立,过去一直被是做垃圾的工业与生活有机废弃物被重新认识,作为一种能源资源化利用的物质而受到深入的研究和开发利用,因此,废弃物的资源化利用也可看作是新能源技术的一种形式。
新近才被人类开发利用、有待于进一步研究发展的能量资源称为新能源,相对于常规能源而言,在不同的历史时期和科技水平情况下,新能源有不同的内容。当今社会,新能源通常指核能、太阳能、风能、地热能、氢气等。
太阳能
太阳能一般指太阳光的辐射能量。太阳能的主要利用形式有太阳能的光热转换、光电转换以及光化学转换三种主要方式
广义上的太阳能是地球上许多能量的来源,如风能,化学能,水的势能等由太阳能导致或转化成的能量形式。
利用太阳能的方法主要有:太阳电能池,通过光电转换把太阳光中包含的能量转化为电能;太阳能热水器,利用太阳光的热量加热水,并利用热水发电等。
核能
核能是通过转化其质量从原子核释放的能量,符合阿尔伯特·爱因斯坦的方程E=mc^2,其中E=能量,m=质量,c=光速常量
海洋能
海洋能指蕴藏于海水中的各种可再生能源,包括潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能、海水盐度差能等。这些能源都具有可再生性和不污染环境等优点,是一项亟待开发利用的具有战略意义的新能源。
波浪发电,据科学家推算,地球上波浪蕴藏的电能高达90万亿度。目前,海上导航浮标和灯塔已经用上了波浪发电机发出的电来照明。大型波浪发电机组也已问世。我国在也对波浪发电进行研究和试验,并制成了供航标灯使用的发电装置。
潮汐发电,据世界动力会议估计,到2020年,全世界潮汐发电量将达到1000-3000亿千瓦。世界上最大的潮汐发电站是法国北部英吉利海峡上的朗斯河口电站,发电能力24万千瓦,已经工作了30多年。我国在浙江省建造了江厦潮汐电站,总容量达到3000千瓦。
风能
风能是太阳辐射下流动所形成的。风能与其他能源相比,具有明显的优势,它蕴藏量大,是水能的10倍,分布广泛,永不枯竭,对交通不便、远离主干电网的岛屿及边远地区尤为重要。
风力发电,是当代人利用风能最常见的形式,自19世纪末,丹麦研制成风力发电机以来,人们认识到石油等能源会枯竭,才重视风能的发展。
生物质能
生物质能来源于生物质,也是太阳能以化学能形式贮存于生物中的一种能量形式,它直接或间接地来源于植物的光合作用。生物质能是贮存的太阳能,更是一种唯一可再生的碳源,可转化成常规的固态、液态或气态的燃料。地球上的生物质能资源较为丰富,而且是一种无害的能源。地球每年经光合作用产生的物质有1730亿吨,其中蕴含的能量相当于全世界能源消耗总量的10-20倍,但目前的利用率不到3%。
地热能
地球内部热源可来自重力分异、潮汐磨擦、化学反应和放射性元素衰变释放的能量等。放射性热能是地球主要热源。我国地热资源丰富,分布广泛,已有5500处地热点,地热田45个,地热资源总量约320万兆瓦。
氢能
在众多新能源中,氢能以其重量轻、无污染、热值高、应用面广等独特优点脱颖而出,将成为21世纪的理想能源。氢能可以作飞机、汽车的燃料,可以用作推动火箭动力。
尽管我国在建立可再生能源市场方面做了许多工作,但也还存在很多问题,主要表现在:对建立完善可再生能源市场的战略性、长期性和艰巨性的认识不足;由于成本相对过高以及产品自身特点原因,目前可再生能源还缺乏广泛的社会认同和完善的市场环境。
2.政策体系不完善,措施不配套
虽然我国颁布了可再生能源法,其制度建设要求也比较全面,但是政策措施和制度建设不配套,尚未完全适应可再生能源发展的要求。
主要是:
(1)各种可再生能源发展的专项规划或发展路线图未能及时出台,尚未形成明确的规划目标引导机制;
(2)缺乏市场监管机制,对于能源垄断企业的责任、权力和义务,没有明确的规定;也缺乏产品质量检测认证体系;
(3)可再生能源的规划、项目审批、专项资金安排、价格机制等缺乏统一的协调机制;
(4)规划、政策制定和项目决策缺乏公开透明度;
(5)缺乏法律实施的报告、监督和自我完善体系。
(6)缺乏可再生能源与社会和自然生态环境保护的协调发展保障机制和政策,特别是水电、生物质能还需要完善移民安置、土地利用和生态保护配套政策。
3.技术研发投入不足,自主创新能力较弱
为了尽快降低成本、克服电网等外部支撑条件的限制,必须依赖持续不断的技术创新和产业化应用。虽然我国在可再生能源利用关键技术研发水平和创新能力方面有所提高,但总体上和国外发达国家相比仍然明显落后,主要表现在:
(1)基础研究薄弱,创新性、基础性研究工作开展较少、起步较晚、水平较低,如光伏发电技术、纤维素制乙醇等技术,缺乏大规模发展所需的技术基础;
(2)缺乏强有力的技术研究支撑平台,难以支持科技基础研究和提供公共技术服务;
(3)缺乏清晰系统的技术发展路线和长期的发展思路,没有制定连续、滚动的研发投入计划;
(4)用于研发的资金支持明显不足。
4.产业体系薄弱,配套能力不强
我国近年来产业的快速发展是建立在国内外资金快速投入的基础之上。在技术上,我国仍落后于世界最先进水平,产品缺乏竞争力;在关键工艺、设备和原材料供应方面,仍严重依赖进口,受制于国外技术的垄断,如大型风电机组的轴承、太阳能电池的核心生产装备、纤维素乙醇所需的高效生物酶等。尽管近来经过努力,这些情况有了改观,但从产业长远发展考虑,产业体系薄弱仍是困扰行业发展的重要问题。
1月17日消息,据Futurism网站报道,在可再生能源领域,中国仍然是个不可阻挡的力量。美国能源经济和金融分析研究所(IEEFA)最新发布了一份报告,深入探讨了中国在为可再生能源发电奠定基础方面所做出的巨大努力。报告指出,2017年,中国对清洁能源项目的投资总额超过440亿美元,与2016年的320亿美元相比大幅增长。
这份报告的主要作者、IEEFA能源金融研究中心主任蒂姆·巴克利(Tim Buckley)表示,美国决定退出《巴黎气候协议》是中国在可再生能源领域主导地位不断加强的重要催化剂。巴克利说:“尽管中国并不一定打算填补美国从巴黎协议退出所留下的空缺,但它肯定会非常乐于提供技术和金融支持,以控制太阳能、电动汽车和电池等快速增长的行业。”
在过去的几十年里,中国经历了快速增长,使其成为工业强国的同时产生了危险的污染。近年来,中国政府在改变这一趋势方面取得了重大进展,甚至关闭了40%不遵守温室气体排放法规的工厂。
国际能源机构(IEA)的专家预测,中国对煤炭的依赖将继续下降,其对全球可再生能源项目的投资将继续增长。随着世界上越来越多的国家都在加大对可再生能源的全面投入,如果美国希望成为可再生能源革命中的重要力量,那么它可能有很多事情要做。
摘要:试图从环境系统角度分析人类过渡开发和环境之间的关系,提出人类、资源、环境与经济系统的概念,阐述人类、资源、环境与经济系统的结构特征、各子系统之间内在的关系,研究和分析人类过渡开发与利用自然资源对环境系统所造成的不可逆转性破坏,目前已经济发展为中心的可持续社会,研究人类、资源、环境与经济的可持续发展,建立人类、资源、环境和经济系统的分析和评价体系对研究人类过渡开发利用自然资源所带来的环境问题具有非常积极的意义。
关键词:人类与资源的关系;人类过渡开发;环境污染
1.人类、资源、环境与经济系统
人类作为自然系统的一个子系统,它与环境、资源、经济系统之间相互作用、相互联系形成了一个复杂的体系,从系统的角度来看,这个体系构成了一个总的自然环境系统,这个系统的核心是以人类、环境、资源和经济系统组成。及基本的结构如图一所示。它不仅具有一般系统的特征,而且系统结构及子系统之间相互作用机制比一般系统要复杂的的多。这一系统主要具有以下特征:
1.1层次性与整体性
整个系统不仅由各个子系统构成,而且每个子系统中又包含有不同级别的层次,层次之中又有层次,然而,又不是各部分要素杂乱无序的堆积,而是各个要素组成的有机整体。
1.2关联复杂性
系统中每个子系统内部有着密切联系,而且子系统之间、系统与外部环境之间也存在着相互以来相互作用的关系。
1.3开放性
该系统是一个高度开放的系统,它像有机形成代谢一样,与外界环境不断的交换资源、资金、人员、技术等要素。
1.4动态性
该系统是在动态演化过程中不断形成耗散结构,该结构本身也在不断的高级化,在动态演化的过程中不断推动系统相向高水平高层次的阶段发展。
1.5可调控性
在该系统中,人起着很重要的作用,人类可以通过选择不同的发展模式对可持续发展过程进行干预,这种干预具有双向调控作用。
1.6地域性
该系统在不同的地域白线出来的结构和矛盾是不尽相同的,又明显的空间地域差异性。
人、资源、环境与经济系统是一个开放的复杂巨系统,针对这一复杂系统应研究各子系统内部及其相互之间存在的复杂联系,利用系统的自组织特性,运用调控手段来纠正系统在动态运行中产生的不协调因素,寻求整个系统的最优结构,是系统的协调发展达到新的层次。
2.人、资源、环境与经济发展内部的内部循环关系
2.1子系统的内在联系以及与整个系统的协调机制
2.1.1人口子系统--系统的内在动力
人既是生产者 ,又是消费者 ,人力资源是会生产中最关键的要素 ,社会生产的动力来源于人的消费 ,而且人类的技术进步和发明创造更是各子系统向前发展的内在动因。
人口子系统提供的一定数量和质量的人口(劳动力)是经济发展不可缺少的条件,人类所掌握的科学技术是可持续发展的根本动力,它有利于促进经济质量的提高、提高资源利用效率、改变产生污染的生产和生活方式;但是人口的过快增长会占用大量的再生产资金给经济系统带来就业和消费压力,制约经济的发展,同时,资源相对数量的减少、生活废物的增加给资源和环境子系统带来了的巨大压力。
2.1.2资源子系统—系统的物质基础
自然资源是人类社会存在和发展的物质基础。经济的发展是人力资源和自然资源综合作用的结果,社会进步是自然资源满足人们需求的体现。随着人类利用和改造环境能力的提高,自然资源所包括的外延和内涵也不断扩大,资源与环境的界限也经常变动。
发展与资源存量存在着冲突与协调两种关系:技术进步与外界投资使资源可促进资源利用率提高,培育可再生资源和寻找非再生资源,提高资源存量;而经济与人口子系统的消耗增了对资源的开采和使用,使资源存量不断减少。
2.1.3环境子系统—系统的空间支持
环境是各种生物存在和发展的空间 (是资源的载体 )环境质量水平直接关系到人生活条件和身体健康,影响到自然资源的存量水平(如森林等)和质量水平(如水资源等)和经济发展的基础。
发展与环境承载力之间也存在着冲突与协调两种关系:环境承载力的上升取决于环保投资和环境改造技术水平,从这方面上看,经济发展可以为环境改善和治理提供必要的资金和技术,两者是协调的;另一方面,经济增长和消费水平提高会增加污染的排放导致环境承载力下降,两者又是有矛盾的。
2.1.4经济子系统—系统的核心
经济子系统以其物质再生产功能为其它子系统的完善提供了物质和资金的支持,尤其对于我国这样的发展中国家,经济发展始终是发展的中心问题。只有在经济发展到一定程度下 才能有更多的资金投入到技术改造和环境保护中去,才能发展文化教育事业、提高生活水平 、改善生活条件、促进社会进步。
经济子系统与其它子系统之间的协调和矛盾关系表现为:各种非生产性投入(如环保、教育、消费等)会减少生产性投资,从而抑制经济增长,因此,经济子系统与其它子系统之间存在利益冲突;但是另一方