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泸州西门子总代理商
产品时间:2020-11-23
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危机四伏的世界

 

近几个世纪,人们越来越多地把定居点选在容易发生诸如暴风雨、洪水和地震等极端自然现象的地带。不论是吞噬日本的海啸,还是席卷纽约的飓风,只有借助智慧、强健的基础设施,城市才能把自己武装起来,抵御未来的灾难。

蜉蝣不知春秋,而生活在南极的巨型六放海绵却仿佛能长生不老,它的寿命长达万年之久。研究人员认为,长寿缘于其耗氧量极低,因而新陈代谢非常缓慢。事实上,这种海绵的生长速度极慢。而且它生活在冰冷的环境中。它是在数个世纪的漫长岁月中,逐渐学会适应周围环境的生物之一。

同这种体型庞大的海绵一样,人类居住区也是生命力恒久的有机体。然而,一方面,人类居住区聚居的人口占世界人口的比重日益增大,但在适应环境方面,它们却并不善于学习。据发布的数据,从2000年到2012年,因极端天气而丧生的人数多达120万。最大的再保险公司慕尼黑再保险公司的地质风险研究部主管Peter Hoppe教授指出,“英国著名经济学家尼古拉斯•斯特恩勋爵曾说过,到本世纪末,(自然灾害)造成的损失将占全球国内生产总值的20%。”他补充道,北美地区尤其危险,“过去30年间,北美地区遭遇的自然灾害数量增加了近5倍”。

不久前肆虐纽约的飓风便是其中之一。2012年年底,飓风“桑迪”过境,造成大面积断电,著名的纽约天际线夜景顿失璀璨。整个大都会地区只有一小块区域幸免于难——即布朗克斯区的Coop City。当“桑迪”袭击纽约时,西门子承建的一座4万千瓦联合循环电厂仍在不断向Coop City的6万住户供应电力和热水。实现这一点的关键要素是一个微型电网——一种实质上独立的电力网络。

提到飓风“桑迪”,人们至今心有余悸。自然灾害的破坏力之大,令所到之处满目疮痍。福岛(下图)和纽约市都曾上演这样的悲剧。

2013年,西门子与纽约市规划部门和Arup顾问公司合作,帮助纽约制定了一份电网发展规划。这个规划指出,今后20年内,如果不采取任何保护措施,像“桑迪”这样的自然灾害造成的损失将飙升至30亿美元。相比之下,如果对增强电网智能性和强健性的技术进行投资,那么,这样的损失最多可减少20亿美元。纽约已经采取了首批此类举措。自2013年6月起,由西门子提供设备的一条高压直流背靠背输电线路已将纽约与新泽西电网连接起来。其目的是确保经由铺设在哈德逊河下方的高压直流电缆从新泽西输出的6600千瓦补充电力能够增强纽约的供电安全性。

同时,美国大陆以及夏威夷群岛的电网运营商也在依靠西门子技术提高电网的可靠性。譬如,西门子的智能网络管理系统有助于即时查明网内故障、隔离故障并安全地切换输电线路,从而避免断电。但停电只是较快引发一连串混乱的事件。试想,如果某一天,谷歌搜索引擎或网银系统瘫痪,结果会怎么样?这样的事件会令城市居民无法忍受。正因如此,计算中心运营商纷纷依赖西门子系统来保障其电源可靠工作。不止如此,德克萨斯州的谷歌计算中心甚至采用了可再生能源发电系统。西门子提供的数台23千瓦级风电机组为其提供电力。

日本可再生能源发展现状。世界各地都面临着类似的危险。慕尼黑再保险公司地质风险研究部编纂的长期统计资料中记录,除美国之外,还有另一个区域特别容易受到伤害,那就是亚太地区。自1980年至今,全球发生的所有自然灾害中,有40%左右在这一区域。特别是有一次灾难,令全世界都为之哀痛:2011年3月,日本发生的强震和海啸夺去了约1.6万人的生命,这场巨大灾难还导致福岛*核电站核泄漏事故,险些让那里变成人间地狱。如今,日本只剩两座核反应堆还在运行。过去,日本国内三分之一的电力来源于核电站。直到不久前,日本仍有54座核电站在运转。

尽管首相安倍晋三极力主张重新启动核电站,但日本已经打算大力发展可再生能源发电。日本风能协会透露,日本计划到2020年将其风电装机容量从当前的约260万千瓦提高到1100万千瓦。到2050年,日本风电装机容量将增至5000万千瓦左右。东京市政府环境局规划部门副主任Shoji Kobayashi表示,“位于日本北部的北海道是建设风电场的理想地点之一。”西门子风电亚太业务部*执行官Kay Weber补充道,“日本是亚太地区吸引力的风电市场之一。”从2014年夏季开始,西门子提供的6台容量为3000千瓦的直驱型风力发电机将在日本本州岛西北海岸投入运行。

地底神龙。日本也深入地底开发能源。日本环境省称,日本地热发电量有可能达到3400万千瓦;目前,日本地热发电标称装机容量仅为50万千瓦多点。然而有个问题。日本民间传说,地底深处住着一条神龙。它一生气,就会喷出熊熊烈火,摇天撼地。也就是说,在火山喷发活跃,地壳构造经常碰撞的地带,往往地震活动频繁。

这些充满挑战的地质条件要求使用经专门改造的蒸汽轮机。因此,举例而言,西门子的一支团队正在研制配备了自动关闭系统的优化轮机。当发生地震时,这种轮机可以快速、安全地切换至空闲模式,以避免损害。

不论是在夏威夷(左图),还是在海底深处(中图),抑或地热活跃地带,坚韧的系统变得日益重要

西门子研究人员也在研制一种经改良的实时评价流程,适用于轮机和机车生成的传感器数据。由此得出的信息有助于判定机械负荷、预测故障以及在结构零件损坏之前查明问题等。

欧洲也在大力提高可再生能源发电的占比。譬如,意大利在其全国能源计划中设立了到2020年将可再生能源发电占比从当前的5%提高至17%的目标。

然而,当诸如太阳能电站和风电场等不稳定发电设施并网发电时,供电波动在所难免。正因如此,未来,类似西门子Siestorage的蓄电装置将有助于保障平稳供电。目前,意大利最大的供电公司Enel公司已在使用Siestorage系统。该系统的蓄电容量为500度,输出功率最高为1000千瓦。西门子电力系统和蓄电装置高级销售经理Uwe Fuchs说:“我们的系统是欧洲大型锂离子蓄电系统。其控制电子装置可持续不断地测定电网电压和频率。取决于需求水平,Siestorage既可以储存来自电网的电力,也可以重新向电网输送电力。”

投资打造整体解决方案。据国际能源署(IEA)发布的数据,在可预见的未来,矿物燃料仍将在全球能源构成中占据重要位置。由于其在全球经济中的重要性,2011年,矿物燃料获得的补贴高达5230亿美元,比2010年提高了30%。尽管如此,陆地石油储量日趋枯竭,现在必须大费周章,花费不菲成本勘探和开发新的油藏,如海底油藏。为此,挪威的西门子专家正在研制能够应对极端条件的新技术。其中一项技术是哪怕在海平面以下3000米的地方,也能保持正常工作的可靠电源。

国际能源署认为,石油需求量与日俱增,主要归因于道路交通的发展。道路交通产生的二氧化碳占全球二氧化碳总排放量的22%,是继发电之后的第二大排放源。有鉴于此,重要的是减轻交通拥堵,开发更高效的传动系统和减少二氧化碳排放。在这方面,西门子推出的以环境为导向的交通管理系统将有所助益,德国许多城市开展的试点项目已经证实了这一点。

然而,经验表明,只有当城市投资于整体解决方案时,这些目标才能得以实现。换句话说,这类技术必须结合公交系统、汽车共享服务和低排量汽车的开发等,多管齐下,才能起到效果。考虑到2050年,全球人口总数将达到95亿左右,这种一体化解决方案似乎不可或缺。居住在城市中心的人口将远不止65亿,并且其中许多人就像今天的人们一样,将住在沿海地区以及倍受极端天气困扰的地带。到那时,尽可能地提高基础设施的可靠性和能效,将比现在更为重要。

二氧化碳浓度升高,极端天气事件频发

 

Peter Höppe教授现年59岁,主要从事气象学和人类生物学研究,拥有物理学博士学位。目前,Höppe教授在最大的再保险公司慕尼黑再保险集团的地质风险研究部/气候中心担任主管。此前,他曾在慕尼黑大学的生物气候学、应用气象学和职业与环境医学等研究领域历任数职。Höppe博士也曾在美国耶鲁大学和奥地利维也纳自然资源与应用生命科学大学开展研究工作。自2007年起,他一直担任巴伐利亚州政府全球变暖顾问委员会成员。

近年来,美国遭遇了飓风桑迪和卡特琳娜的连番袭击,德国也于2013年再度发生严重洪灾。这些“百年一遇”的极端天气事件究竟是真的日益频发,还是只因为媒体的报道较之以前更为密集?

Höppe:毫无疑问,如今人们可以通过互联网和大众媒体,获得更多关于极端天气现象的信息。这让我们觉得,这样的自然灾害越来越频繁。然而,同样显而易见的是,造成严重损害的天气事件确实与日俱增。据我们关于自然灾害及其造成损害的全球数据库,过去30年间,极端天气事件增加了近两倍。其中,洪灾增幅尤为显著,风暴增速略缓。自1980年至今,风暴数量已经增加了250%左右。另一方面,诸如地震、火山喷发和海啸等地质灾害并无明显增长。

所有这一切都归咎于气候变化吗?

Höppe:我们无法断言,某个极端天气事件仅仅是由于气候变化造成的。尽管如此,过去30年来,天气条件的确在不断变化。我们不能仅凭自然界的气候循环,或者至少不能仅凭目前所了解的任何循环,来解释这些变化的根源。换句话说,种种迹象有力地表明,在这方面,人为因素导致的气候变化具有一定影响。此外,涉及的其他因素包括,人口增长和人们越来越多地移居到极端天气事件易发地区。但是,就算考虑到这些因素,人们依然只能以大气变化来解释极端天气事件的频发。

天气模式变得越来越不稳定是不是因为大气变暖?

Höppe:气候变化是指全球平均气温变化。我们所看到的损害主要源于气候变暖意味着海洋温度升高。譬如,夏季北冰洋冰层将大面积融化。2012年,北冰洋冰盖已萎缩至极低点,远远超出预期水平。海洋表面温度变化导致海水加剧蒸发,正是这些水蒸气驱动了全球“天气机器”加快运转。现在,整个大气系统蕴含着更大的能量,因为水蒸气凝结形成云朵的过程中,将释放蒸发热。这些能量为热带风暴、雷暴和暴雨等极端天气事件注入了充足的动力。

有迹象表明,过去15年间,全球气温并未升高,这是怎么回事呢?

Höppe:我们面临的是一个复杂系统。在这个系统中,若干种自然气候循环与人为因素导致的气温或多或少增长相互作用。这意味着会重复出现一些时期,在这些时期内难以分辨出人类活动是否引起气温升高,或者在几年内全球气温实际略有下降。有时候,这种气温下降是归因于其他人类活动的影响。譬如,人们普遍认为20世纪60年代和70年代初期全球平均气温降低,是由于当时的空气污染严重。欧洲和北美上空的雾霾遮挡了阳光照射,从而触发了轻微的冷却效应。因此,那时候许多国家都出台了更加严格的环境法规,使空气质量得以改善。换句话说,是导致污染的颗粒物排放等其他人类活动过程,掩盖了温度升高的事实。

过去10年发生了什么事?

Höppe:现在,全球气温并未像在20世纪80年代和90年代那样急剧升高。过去10年,拉尼娜事件发生率异乎寻常的高。拉尼娜事件以及与之相反的厄尔尼诺事件,都是发生在南太平洋的自然现象,但其影响力却渗透到几乎世界每个角落。这种自然波动会引起洋面水温降低(拉尼娜)或升高(厄尔尼诺)。在发生拉尼娜事件的年份,全球平均气温将略微下降。然而,拉尼娜年份的气温却在逐年升高。事实上,去年是有记录以来最热的拉尼娜年。换句话说,我们面临的情况是,大自然的气候冷却循环与人类活动造成的升温相重叠,从而遮蔽了人类活动造成升温的事实。当这个拉尼娜循环结束时,预计全球气温将再度升高。

简而言之,对于所发生的天气变化,海洋具有重大影响?

Höppe:是的。一些研究表明,过去几年,全球海洋吸纳的热能比以往任何时候都更多。这意味着人类活动产生的额外能量已有部分融入海洋。只要这种现象一直持续,我们目前就能处于相对有利地位,因为这意味着大气升温不那么快,从而减缓全球变暖造成的天气变化进程。然而,这些热能依然存在于自然系统中,只不过是储存在海洋里。当温度有所升高的海水从海底深处上升到海面时,它将重新把热能释放到大气中。因此,我们可以暂时赢得一些时间,但并不能阻止整个过程。关于这一点,依然有许多疑问尚待解决。气候研究人员知道,所涉及的复杂交互作用,令他们的所有理论都变得有些不确定。

太阳辐射波动会不会严重影响气温?

Höppe:太阳辐射具有周期性波动特点,最短周期约为11年。目前,我们正处于太阳活动高峰期,然而其活动仍非常微弱。太阳活动周期对全球平均气温的影响很小,还不到0.1摄氏度。此外,有研究表明,哪怕今后几十年这种微弱的太阳活动一直持续,其影响仍将微不足道。从根本上讲,微弱的太阳活动永远不可能抵消全球变暖趋势。

未来将发生多少次严重洪灾和像桑迪这样的风暴?

Höppe:这很难预料。显然,过去30年北美发生了巨大变化。在这片大陆上,造成严重损害的极端天气事件增速较为迅猛。过去30年,降临北美地区的破坏性天气事件增加了近4倍,包括各种类型的极端天气事件,从暴风雪,到森林火灾,再到龙卷风、热带风暴以及洪灾和干旱。相比于亚洲和欧洲,龙卷风在美国更为常见,因为这里没有连绵的群山,无法阻止从北极刮来的寒流与来自亚热带的暖流交汇。因此,北美堪称气候变化实验室,在这里,可以观察到气候变化最严重的影响。

欧洲和亚洲人民应该担心什么?

Höppe:欧洲发生的极端天气事件数量仅多于南美。在这两个大陆,日益增长的极端天气事件主要是热浪和干旱,不过,暴雨也将越来越多。这一趋势已经很明显。一项研究发现,今后30年,“50年一遇”的洪灾将变成“20年一遇”。此外,夏季也将发生更多雷暴天气。在其他大陆,气候变化将主要对热带风暴造成影响,譬如,美国的飓风和亚洲的台风。有显著迹象表明,气候变化将令这些风暴变得越来越凶猛,因为气候变化导致风暴从更高浓度的水蒸气里获得了更大能量。这并不意味着风暴将变得越来越频繁,但却意味着超强风暴的比例会增加。

预计在本世纪余下的时间里,极端天气事件将造成什么样的损害?

Höppe:在欧洲,极端天气事件造成的损害仍将在可控范围内;保险制度将能弥补损失。专家认为,今后30年,夏季风暴在德国造成的财物损失将增加30%左右——或者说,每年增加1%。在气候已经陷入不稳定状态的地区,情况则有所不同。譬如,印度担心,气候变化可能从根本上改变季风的性质。特别是,如果印度季风变得更加强劲,或者消失无踪,将带来巨大灾难。英国著名经济学家尼古拉斯•斯特恩勋爵预计,如果不采取大刀阔斧的举措来遏制气候变化,那么,到本世纪末,极端天气事件造成的损失将占全球国内生产总值的20%。目前看来,人们仿佛不会采取这样的举措。发展中国家的人民受害最深,因为许多发展中国家的气候已经非常恶劣。因此,哪怕轻微的变化也会威胁到全国人民的生存。此外,这些国家的人民无力作出必要的调整。我们成立的慕尼黑气候保险倡议(MCII)组织正在将保险解决方案纳入气候谈判,这样的解决方案有助于发展中国家作出调整。

受影响地区还能做些什么,以做好更加充分的准备?

Höppe:即便我们立即采取极其激进的气候保护举措,目前也无法阻止气候变化。我们只能减缓这个进程,并适应将要发生的变化。譬如,就防洪举措而言,还有许多工作要做。我们也需要建立热浪预警系统,并应在诸如医院和养老院等场所,加大力度投资部署楼宇管理系统和空调系统。你或许还记得,2003年,席卷欧洲的热浪夺去了7万人的生命。美国应当加强其建筑法规,以确保在发生风暴时提供更好的保护。此外,应当劝导人们不要在海边修建房屋,而应在这里建造专门的缓冲带。

如果我陷入沉睡,并且今后50年里全球变暖趋势并未得到缓和,那么,当我在2063年醒来时,世界将变成什么样?

Höppe:如果你是在德国醒来,你最想要的东西将是空调,因为像2003年7月那样热不可耐的热浪,将在欧洲成为习以为常的天气。过去,像2003年7月那样的天气每隔500年才会出现一次。然而,当前的气候模型预测,像2003年那样的炎热夏季很可能大幅增加,到本世纪中叶,可能每两三年就会发生一次。南部地区的情况更糟,在这里,气候变化已经危害到农业生产。如果这些地区的情况得不到改观,那么,从长远上看,所有人的生存都将陷入困境,许多人将被迫背井离乡。他们将朝着生活质量仍相对较好的地区迁徙。这继而将在迁徙地引起政治紧张和安全问题。粮食生产也是一个重大问题,譬如农作物种植将从美国向加拿大转移。气候变化将令俄罗斯获益匪浅。俄罗斯幅员辽阔,很可能成为“世界谷仓”。目前,由于气候寒冷,俄罗斯的许多土地并未用于耕种。

 

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