與迅速建造數10座新電站來(lái)增加發(fā)電量相比,節約用電,特別是以減少電廠(chǎng)排放作為目標的節約,正成為一種更可行的解決辦法。美國2005年的能源消費支出達到2960億美元,比1993年上升近50%,這一事實(shí)也為節能提供了動(dòng)力。另外,在如何節約能源方面,新技術(shù)使人們能用合理的投資成本生產(chǎn)出能效更高的硬件?,F在政府在制定節能計劃時(shí),有更多的數據可資利用。他們知道過(guò)去的哪些節能措施取得了成功,并在成功的基礎上取得更大進(jìn)展。以下是在今后幾年中能使能源消耗量發(fā)生重大轉變的10項創(chuàng )新舉措。
照明
使用緊湊型熒光燈
照明行業(yè)耗電量最高,而且仍然是最昂貴的用電方式之一。但由于照明設備無(wú)處不在,常常得不到像空調機之類(lèi)的大型耗電設備那么多的關(guān)注。而這意味著(zhù),人們一直忽視照明領(lǐng)域存在著(zhù)巨大的改良潛力。我們已改進(jìn)了傳統照明裝置的技術(shù),大大降低其能耗。以緊湊型熒光燈為例,底座已經(jīng)小到可以嵌入標準的螺口燈座。緊湊型熒光燈通??梢怨澥?5%的照明費用,而且比普通白熾燈泡的使用壽命至少長(cháng)7倍。很多緊湊型熒光燈甚至可以發(fā)出柔和的白光,達到與白熾燈相似的照明效果。很多電力公司向用戶(hù)提供電費折扣,從而將可以產(chǎn)生100W白熾燈照度的24W緊湊型熒光燈的使用成本降到每只1美元或2美元。
根據美國環(huán)境保護署(簡(jiǎn)稱(chēng)“環(huán)保署”)的統計數字,如果每個(gè)美國家庭用一支緊湊型熒光燈換掉一只普通白熾燈,全美國的消費者一年可節省6000萬(wàn)美元電費。這樣節省下來(lái)的能源,足以照亮700萬(wàn)個(gè)家庭;減少的電廠(chǎng)溫室氣體排放,相當于路面上減少了100萬(wàn)輛行駛的汽車(chē)。
利用半導體的發(fā)光二極管技術(shù)
用發(fā)光二極管(LED)取代傳統的交通信號燈,大幅削減了很多城市的用電量。一般情況下,在交通信號燈中用一只11W的發(fā)光二極管換下一只140W的白熾燈,會(huì )產(chǎn)生節能92%的效果。發(fā)光二極管已做好進(jìn)入更多工業(yè)應用領(lǐng)域的準備,比如超級市場(chǎng)里的冷藏柜。目前生產(chǎn)白色的LED光源還比較困難,因為白色發(fā)光二極管比彩色發(fā)光二極管的成本高很多。但據照明專(zhuān)家預測,再過(guò)幾年,白色發(fā)光二極管的價(jià)格就有望下降一定水平,從而可以得到更廣泛的使用。
利用自然光取代部分室內照明
與此同時(shí),消費者和企業(yè)都在采取各種各樣的新方法,比如“收集”自然光的裝置—先將自然光集中起來(lái)再投射到室內,那樣建筑物內就不需要使用大量的燈光照明了。猶他州帕克市的自然照明公司(Nature’s Lighting)就在生產(chǎn)內嵌反光鏡的太陽(yáng)能吸收盤(pán)。把它們放在平坦的房頂上,通過(guò)天窗將太陽(yáng)光投射進(jìn)建筑物內,漫反射裝置將光線(xiàn)均勻地分布在室內。在沃爾瑪倉儲公司,電費是僅次于人工費的主要開(kāi)支,每年超過(guò)10億美元。因此,沃爾瑪一直在完善日光收集技術(shù),通過(guò)折射天窗將日光引入店里。這樣的天窗收集日光卻不輻射熱量。照度感應器根據可用的自然光照度自動(dòng)調整店內的熒光燈照度。在每家沃爾瑪店安裝這種照明系統的平均投入約20萬(wàn)美元,通過(guò)節省電費和降低空調費用,在2~3年之內即可收回投資。
能效更高的硬件
使用變頻電動(dòng)機
過(guò)去幾年,硬件能效已得到了巨大的提高。例如工業(yè)用電動(dòng)機的技術(shù)創(chuàng )新能為企業(yè)節省大量開(kāi)支。據加利福尼亞州帕洛阿爾托市電力研究所(Electric Power Research Institute)主管創(chuàng )新的副總裁克拉克?戈林斯(Clark Gellings)說(shuō),目前電動(dòng)機消耗的能源占工業(yè)能耗的67%。但老式電動(dòng)機因為需要不停地啟動(dòng)和關(guān)閉而浪費大量電能?,F在很多公司正在改用變頻電動(dòng)機。據戈林斯先生介紹,變頻電動(dòng)機隨著(zhù)負載的不同而調整轉速,而不是頻繁地啟動(dòng)和關(guān)閉機器。大型飯店經(jīng)營(yíng)商MGM Mirage公司在位于拉斯維加斯的飯店內部的制冷設備上安裝22臺新的變速電動(dòng)機。這項耗資400萬(wàn)美元的設備改造工程只需2.5年左右即可通過(guò)節約的電費而收回投資,在此之后,該公司每年將因此節省160萬(wàn)美元。
制定新的空調能效標準
空調行業(yè)也可以節省巨額資金。針對家用和商用中央空調裝置的新聯(lián)邦能效標準已于2006年1月生效;新標準規定2006年出售的能效最低的空調機必須至少比2005年售出的最低能效空調機節能30%。即前者必須達到13SEER(季節性能效排名)的標準,后者則是實(shí)施了14年的10SEER標準。根據美國能源部的統計,提高能效標準后,從2006年到2030年電力公司在全國范圍內可以少建造40座新電站。與此同時(shí),到2020年消費者將節省電費10億美元。
更“聰明”的傳感器
生產(chǎn)制造商已開(kāi)始選用先進(jìn)的傳感器來(lái)更好地控制能耗和降低經(jīng)營(yíng)成本從而設計更智能的產(chǎn)品。售價(jià)為幾美元的傳感器,使用幾年間就可節省數千美元,所以越來(lái)越多的公司在利用這項技術(shù)。例如加利福尼亞州Moorpark市的定制傳感器制造商Kavlico公司,其生產(chǎn)的用于商用制冷設備的半導體控制器的銷(xiāo)售業(yè)績(jì)顯著(zhù)。傳感器會(huì )告訴控制器何時(shí)開(kāi)始冰箱的除霜周期,以此代替自動(dòng)定時(shí)器,這樣冷凍設備就不用再經(jīng)過(guò)不必要的“加熱—冷卻”周期。
Kavlico公司是法國施耐德電器 (Schneider Electric)下屬的一家美國公司,它的總經(jīng)理斯科特?法倫科夫(Scott Farrenkopf)介紹,新型控制器可“減少25%~30%的用電量”。他還說(shuō),汽車(chē)制造商和設備制造商都在紛紛訂購更多的為他們量身定做的傳感器,用于為節省燃油和提高能效而設計的系統當中。
更好的測量裝置
消費者可以用價(jià)格便宜、方便購買(mǎi)的測量工具記錄家用電器的耗電量。圣迭哥市一名退休的教養院管理員埃里克?比埃爾(Eric Bier)擔心其電費上漲,于是購買(mǎi)了一個(gè)紐約P3國際公司制造的名為“省一瓦”(Kill-A-Watt)的測量裝置。先將這個(gè)售價(jià)約40美元測量?jì)x插進(jìn)一個(gè)標準的墻上電源插座,然后將家里的其它電器插進(jìn)測量?jì)x中,就可以了解這些電器的耗電量。將測量?jì)x上顯示的“干瓦—小時(shí)”讀數乘以本地的電價(jià),就能算出使用某個(gè)家用電器每月需支付的電費。
制訂能效標準
聯(lián)邦政府為10多種產(chǎn)品制訂了最低能效標準。其中包括洗碗機、電冰箱、熱水器、房間空調機和電動(dòng)機。聯(lián)邦政府估計,從1990年到2000年,這一舉措為消費者節省了近500億美元電費。
同時(shí),環(huán)保署(EPA)給近40種產(chǎn)品貼上了“能源之星”(Energy Star)標識。它們代表每一類(lèi)產(chǎn)品中能效最高的25%的產(chǎn)品。據環(huán)保署估計,2005年使用“能源之星”產(chǎn)品的消費者節省電費120億美元,節約的電能足以供應1100萬(wàn)個(gè)家庭。
盡管如此,環(huán)保署的標準仍然存在一些疏漏,如能彌補這些疏漏,今后幾年就會(huì )節省更多的能源。以電視機為例,政府沒(méi)有規定電視機的能效標準,有“能源之星”標識的電視機,只是表明其在“待機”模式下的電量消耗少。換句話(huà)說(shuō),就是未開(kāi)機時(shí)耗電量較低(實(shí)際上,所有帶遙控器的設備,從未真正斷過(guò)電,除非拔下它的電源插頭)。
近年來(lái),隨著(zhù)電視機耗電量的迅速增多,對制訂電視能效標準的呼聲也越來(lái)越高。電視屏幕的尺寸急劇增大,附加裝置迅速增加,從衛星電視天線(xiàn)到可編程的機頂盒應有盡有。有些家庭現在花在家庭娛樂(lè )設備上的電費,多于冷藏食物的電費。國際電工技術(shù)委員會(huì )(IEC)制訂的電氣與電子技術(shù)標準經(jīng)常被各政府采用。目前該委員會(huì )正在制訂衡量電視機耗電量的通用標準。在IEC結束其工作后,最早有可能從2008年初開(kāi)始,電視機上會(huì )出現一些能效標識信息。與此同時(shí),環(huán)保署說(shuō)他們正在考慮根據電視機的總耗電量而不只是待機模式下的耗電量來(lái)張貼“能源之星”標識,以此為購買(mǎi)新電視機的消費者提供真正有參考價(jià)值的工具。
電子消費產(chǎn)品協(xié)會(huì )(Consumer Electronics Association)鼓勵自愿貼標志,但反對為電視機之類(lèi)的產(chǎn)品施行強制性節能標準,因為“電子行業(yè)的產(chǎn)品非常多,變化非???,”該協(xié)會(huì )負責技術(shù)標準的副會(huì )長(cháng)布萊恩?馬克沃特(Brian Markwalter)如是說(shuō)。而標準的倡導者則堅持認為,產(chǎn)品的發(fā)展變化迅速說(shuō)明新標準的出臺更加緊迫。俄勒岡州波特蘭市專(zhuān)門(mén)研究能源問(wèn)題的Ecos咨詢(xún)公司負責人克里斯?卡爾維爾(Chris Calwell)認為:“能源使用方式已經(jīng)發(fā)生變化,現存我們應該抓緊張貼節能標志?!?BR>
新建筑規范
美國所有的州都有建筑健康、消防及安全規范,其中的40個(gè)州還有建筑能效規范。有的節能規范規定了新建筑必須采取的最低阻熱措施。據能源部估計,修改建筑規范為美國消費者在1991年到2005年間節省了47億美元電費。日前美國還有10個(gè)州沒(méi)有全州通用的建筑能效規范,其中有些正在考慮采用州級能效建筑規范,包括密西西比州和阿拉巴馬州,部分原因是他們受颶風(fēng)影響后正開(kāi)始繁重的重建工作。與此同時(shí),有幾個(gè)已經(jīng)制定能效規范的州在考慮采用國際規范委員會(huì )(International Code Council)2005年頒布的某個(gè)示范規范的最新版本。預計到2010年,建筑能效規范在美國減少的一次能源消耗量會(huì )為美國消費者每年節省100億美元。
對電力公司的激勵
為了消除電力公司資助節能項目的障礙,很多州修改了電價(jià)方案。加利福尼亞州和其它一些州對基本服務(wù)費當中每個(gè)電力公司花費成本的絕大部分進(jìn)行估算,而不是以電表千瓦時(shí)的讀數對電量收費。2006年7月,在仍然仔在費率結構問(wèn)題的州,數十家電力公司、能源消耗大戶(hù)和能源監管機構承諾,通過(guò)資源規劃、提高對節能的關(guān)注度來(lái)改善收費結構。例如與其建造一座新的500 MW電廠(chǎng),不如通過(guò)某種手段削減500 MW的用電需求,既能節約資金,又能保護環(huán)境。
美國半數以上的州的電力臨管機構,已經(jīng)批準支持這項全美節能行動(dòng)計劃。愛(ài)荷華州的電力專(zhuān)員、全國節能行動(dòng)的領(lǐng)頭人黛安?姆恩斯(Diane Munns)說(shuō),他們之所以愿意參加全美節能行動(dòng)計劃,是因為大部分州的電力監管機構都遇到了“新電廠(chǎng)立項和電價(jià)持續上漲”等問(wèn)題。該計劃的倡導者環(huán)保署估計,如果該節能行動(dòng)計劃得以在全美推行,美國每年可以減少200億美元的能源費用。
與此同時(shí),加利福尼亞公共事業(yè)委員會(huì )正在考慮為推廣節能措施的電力公司設立專(zhuān)項貨幣獎勵。委員會(huì )主席麥克爾?皮威(Michael Peevey)說(shuō),“我希望看到電力公司從投資能效中得到的回報,可望能與他們大興土木興建電廠(chǎng)得到的收益相當?!?BR>
分時(shí)能源價(jià)格
電力公司將采用新型電能表計費。用精密的電能表每天數次(而不是每月)自動(dòng)監測每個(gè)客戶(hù)消耗的電量。這項措施使電力公司能夠在一天的不同時(shí)間或者一年的不同季節,按不同的價(jià)格計費。在電力供應緊張時(shí),或者在燃油價(jià)格特別高時(shí),監管機構可以通過(guò)提高電價(jià)來(lái)抑制用電需求,從而減少對電廠(chǎng)發(fā)電的需要。加利福尼亞公共事業(yè)委員會(huì )的皮威先生說(shuō):“有些消費者可能不贊同這種想法,但是當人們了解到這樣更環(huán)保,他們就會(huì )轉而支持這種做法?!备鶕?lián)邦能源監管委員會(huì )的最近一份研究報告,全美國只有6%左右的電力用戶(hù)安裝了這種電能表。賓夕法尼亞州、威斯康星州、康涅狄格州、堪薩斯州、愛(ài)荷華州和緬因州的電能表使用率最高,從14%~53%不等。從2008年起,南加州愛(ài)迪生電力公司(愛(ài)迪生國際公司下屬的公司)的500萬(wàn)名客戶(hù)會(huì )裝上新的電能表。新電能表可以實(shí)現雙向通信,既能向電力公司傳送即時(shí)的讀數,也能與其它設備如智能恒溫器進(jìn)行對話(huà)。從而遠程遙控設定溫度。這樣消費者將可以更好地控制用電量,如任電力供應緊張或電價(jià)較高的時(shí)段,用戶(hù)可以減少用電量。
電費折扣
很多電力公司還對節能電器和設備提供電費折扣,通過(guò)鼓勵淘汰陳舊設備而永久地降低能源需求。2002年紐約以每臺75美元回收了16萬(wàn)臺舊空調機?;厥者@些舊空調在10年間節約的電能,相當于一座大型電廠(chǎng)全年的發(fā)電量。加利福尼亞州的消費者每年支付的電費接近200億美元,該州已經(jīng)承諾2006~2008年,從電費中撥出20億美元投資節能項目。在所有的州當中這是最高記錄的投資。對于其它州,如果能讓電力公司將相當于電費收入的1%~2%的資金投入到節能項目上,就已經(jīng)邁出很大的一步了。PG&E(太平洋天然氣和電力公司)將投資9.74億美元,預期會(huì )永久性地削減600MW的電力需求,相當于少建一座大型發(fā)電站并節省30~50年的燃料,僅照明一項就會(huì )節電近250MW。
有些節能項目能獲得大額電費折扣。2005年房地產(chǎn)投資公司GMH資本合伙企業(yè)(GMH Capital Partners LP)在加州里士滿(mǎn)市購買(mǎi)了一棟大型綜合住宅樓,它投入327428美元對這座近20年的老建筑物進(jìn)行節能改造:安裝新燈具、熱水器和熱反射式屋面材料。預期每年可節約11.2萬(wàn)美元,其中的大部分節能效益將由樓內的1008個(gè)單元的租戶(hù)分享。為了鼓勵GMH為節能所付出的巨大努力,其花費在設備改造和安裝上的費用得到了全額補償。當地的電力公司PG&E這樣做的原因在于,如果只有承租人可以享受節能所帶來(lái)的好處,大多數業(yè)主就都不愿意進(jìn)行耗資巨大的節能改造。PG&E公司主管客戶(hù)能源的副總裁貝弗莉?亞歷山大(Beverly Alexander)說(shuō):“這是一個(gè)很難攻克的市場(chǎng)”。
用戶(hù)響應計劃
讓用戶(hù)購買(mǎi)價(jià)格更高的節能設備,無(wú)疑是持久地減少能源消耗的辦法。此外,還有臨時(shí)性地減少能源消耗的辦法,特別是用能大戶(hù)。在今后幾年,特別是在建新電廠(chǎng)遇到很多困難的新英格蘭等地區,這些“需求響應”項目會(huì )更加引人注目。早期的節能項目是付費讓能源消費大戶(hù)減少能源使用量,有時(shí)是強迫他們壓低產(chǎn)量?,F在有一種可以更不費力地降低能耗的方法,那就是借助于控制裝置,按照電力公司的要求調暗燈光或者讓空調和泵輪流運行。為了響應國會(huì )發(fā)布的指令,聯(lián)邦能源監管委員會(huì )最近視察了電力工業(yè),結果發(fā)現只需啟動(dòng)現有的“需求響應”項目,就可以減少需求37500 MW。相當于75座大型電廠(chǎng)的發(fā)電量。
作者信息:
麗貝卡?史密斯1著(zhù),惠宇明2譯
1.《華爾街日報》駐洛杉磯記者站,美國 洛杉磯90001;
2.美國自然資源保護委員會(huì )(NRDC)北京代表處,北京100022