互动科普

化石燃料在转变成有效能源的过程中，白白损失了总量的三分之二。最便捷、最容易的节能途径，就是行之有效地提高建筑物、用具以及工业生产的节能水平，减少这种能源损失，也将减少碳排放量。

核能、氢能和可再生能源等替代措施颇具诱惑力，人们对它们寄予厚望，却很少注意到能源效率措施对减少温室气体排放的巨大潜力。事实上，就减少碳排放而言，提升综合性能源效率战略才是最便宜、最快速的措施。正如两个最新案例所表明的那样，能源效率战略还有利可图，而且效率非常惊人。

2001年至2005年，宝洁公司的德国工厂产量提高了45%，但维持机器运行和给建筑物供热、制冷和通风所消耗的能源，仅增加了12%，而碳排放量仍然控制在2001年的水平。取得如此成功，缘于宝洁公司采取的一系列措施：高效照明、高效空气压缩系统、新型供热与空调系统设计、收集压缩机的废热来给建筑供暖，以及详细的能源计量与记录。

在德国、瑞士、奥地利和斯堪的纳维亚半岛（包括瑞典、挪威、丹麦、冰岛等），大约有4,000幢建筑物采用了大面积隔热材料、高效绝热窗户以及其他节能设计，使供暖效率大幅度提升，用于供热的能源开支仅为这些国家传统建筑所需的1/6。

从一次能源（primary energy，例如石油）转化为能量载体（诸如电），到最后转化为有效能（例如你烤箱中的热），在能源链（energy chain）的各个环节上都能提高效率。全球一次能源年需求量为44.7万拍它焦耳（1拍它焦耳大约相当于300吉瓦时，也就是3亿千瓦时），80%来源于排放碳的煤炭、石油和天然气等化石燃料。转化之后，这些一次能源以电力、汽油、供暖用油、航空燃料等形式出现，把大约30万拍它焦耳的终端能源（即二次能源）输送给消费者。

下一步，电力、汽油等能源转化为发动机、锅炉和灯泡中的有效能，又要损失15.4万拍它焦耳的能量。这样，能源转化的两个阶段几乎损失了30万拍它焦耳能量，相当于一次能源的2/3。全部有效能最终都会以各种温度的热能形式散逸而去。更有效率地给建筑隔热、改变工业生产工艺和使用更加轻型、气动效率更高的轿车[参见《环球科学》本期第48页《未来交通：清洁与便捷的交响》一文]，都将减少对有效能的需求，从而大大降低能源浪费。

考虑到气候变化和能源价格预期中的大幅度上涨所带来的挑战，我们可以把能量在能源链的各个环节中的损失当成机会来加以利用，而效率正是其中最重要的一环。新的技术和生产工艺必须取代能源和材料大规模低效使用的现状。

改进余地

节能措施，不论是融入今后的轿车设计，还是融入新型发电厂，都会对能源消费产生巨大影响，对全球碳排放也有重大意义。就效率措施而言，如今许多国家的建筑物能源效率低下，这是不争的事实，因此这方面也具有最大的节能潜力。在经济合作与发展组织（OECD）成员国和新兴国家的特大城市中，建筑物排放的温室气体，占了与能源有关的温室气体排放总量的1/3以上。

能源效率改进已经取得了进展，并给人留下了深刻印象，但是很少进行宣传，因此消费者常常注意不到能源效率的改进。从20世纪70年代的能源危机开始，美国对空调器重新设计，使耗电量大大降低了，制冷能力却几乎没有降低；美国新建筑标准要求建筑物具有更好的隔热效果，必须采用双层玻璃窗；新型冰箱耗电仅为传统冰箱的1/4（美国大约有1.5亿台冰箱冰柜，考虑到1974年与2001年的能耗差，节省的电能可以使发电厂少发电40吉瓦，即4,000亿瓦）；改用节能灯可以立即减少用电需求，节能灯与常规白炽灯亮度一样，但前者的使用寿命却比后者要长10倍，耗能也只有后者的1/4到1/5。

尽管效果如此显著，但是我们依然有必要采取更大的步骤。许多建筑设计旨在把建筑成本降至最低，而不是把整个建筑使用周期的成本（包括能源消费）降至最低，简而言之，建筑设计根本就没有考虑到节能问题。以屋檐为例，在气候温暖的地区，传统的屋檐长度约为1米左右，尽管屋檐能控制墙体和窗户的聚热性。但如今的建筑却很少采用屋檐，因为建造屋檐会增加成本。目前欧洲最大的预制房屋制造商建造了零能耗住宅（zero-net-energy house）：这些智能住宅隔热性能良好，安装了太阳能集热器和太阳能电池，不需要商业性能源，总成本与按照现行建筑标准建造的新建筑相当。由于建筑物使用寿命为50年~100年，所以节能方面的改造势在必行。但是，我们必须周密地协调现有建筑的各种改造措施，避免出现这样的情况：仅仅改造单一的结构（比如壁炉），而不考虑改造渗漏的管道和单层玻璃窗，这些东西就会浪费新壁炉产生的很多热量。

再举一个工业方面的例子：虽然一些地毯生产商还在100℃~140℃的温度下染制地毯；但是其他地毯生产商已经利用酶技术，在室温（即约20℃）下染制地毯，结果使能耗减少了90%以上。这个例子突出了工业在节能领域所应采取的措施。

政策的重要性

要想完整地实现节能的好处，就必须制定强有力的能源政策。在需要政策起关键作用的众多理由当中，以下几方面值得一提：制造商和公众缺乏节能方面的知识、预算方法没有适当考虑长期投资所带来的持续不断的收益、市场方面的不完全（例如碳排放的外部成本和能源使用的其他成本）等问题。政府制定的能源政策，一般都低估了效率的好处。当然，政策以外的众多因素，例如更高的能源价格、新技术或者成本竞争，能够促使能源使用效率发生变化。但是各种政策，包括能源税、财政激励、专业培训、标志、环境法规、温室气体排放交易以及交易产品法规的国际协调等，都可以产生巨大的影响。此外，新兴国家的能源服务需求快速增长，为从基础设施建设初期就开始执行能源效率政策提供了机会：在建筑物、运输系统和工业领域实现高效节能方案的计划，将在满足人们日益增长的能源服务需求的同时，不必建设更多的发电厂、炼油厂或者输气管道。

日本和欧洲联盟国家比美国更急于减少石油进口，并通过能源税和其他措施来鼓励提高生产增益。但迄今为止，除日本以外，其他所有经济合作与发展组织成员国都没有更新用具标准。在经济合作与发展组织成员国的天然气和电力账单上，也没有标明有多少能源用于供热（比如说，用于烧水），或者哪些方面是能源消耗最大的——也就是说，账单上没有说明，减少哪方面的能源消耗可以产生最大的节能效果。对工业而言，压缩空气、加热、制冷和电力等，常常没有算在生产线的成本之中，而是计入了间接成本之中。

然而，在欧洲和日本，能源效率具有更加广阔的前景。例如，德国路德维希港（Ludwigshafen）的效率改造项目就是一个例子。5年前，根据低能耗标准（每平方米每年约30千瓦时），相关部门对500套居所进行了装备，将那些建筑物每年取暖的能源需求量降到原来的1/6。改造之前，那些住房难于出租，而现在则供不应求，需求量是住房供应量的3倍之多。

类似的项目还有许多。例如，瑞士联邦理工学院董事会已经提出了一项技术研发计划，旨在实现我们称为“2,000瓦社会”的目标，即每人每年的一次能源消耗量为2,000瓦（或65吉焦，即650亿焦耳）。今后60年~80年内，尽管工业国家的GDP将增加2/3，但是，实现这个梦想将使每人能源消耗和相关碳排放都减少2/3。自2002年以来，包括我本人在内的瑞士科学家一直在评估这项计划，我们已经得出结论：从技术上看，对工业国家而言，在本世纪下半叶实现每人每年2,000瓦的这个目标，是切实可行的。

一些人认为，“提高能源效率”意味着降低舒适程度。但事实上，高效率这一概念意味着利用更少能源，让你获得相同的服务——舒适的房间或者便利的商业和私人出行。欧盟及其成员国和日本已经着手开发和采取实质性的、有利可图的潜在节能措施。为了避免能源供应价格不断上涨，也为了避免因为适应气候变化而付出的更大代价，全球必须一致行动起来，采取行之有效的节能措施。