BIM+碳路 | 气候变化与新旧能源转换

本文转自：我叫兰天_Brian

写在前面

碳路，要从全球气候变暖说起。

虽然扯的有点远，但问题确实很严重！

上面这段视频来自NASA | Global Warming from 1880 to 2020 视频中记录了从1880年到2020年，全球变暖的过程。不难发现，我们的地球生病了。

首先声明，我不想讲的太学术，毕竟不是环境与气候变化专业，只是想通过一些知识点的普及，大致了解：碳、气候、能源、建筑之间的关系，最终阐述如何在建筑领域减少碳排放，借助BIM技术最终实现建筑的超低能耗愿景，为环境保护工作做出一些贡献呢。

什么是碳？跟气候变化之间有什么关系？

言归正传，回归正题跟着思路去找问题。

全球变暖了，什么原因导致全球变暖呢？

地球温度上升：被认为主要是由化石燃料使用和热带毁林等人为活动引起的, 以CO2为主的温室气体浓度急剧升高所致。

——节选自：IPCC（The Intergovernmental Panel on Climate Change）

碳排放，就会导致温度变暖么？为什么我们如此害怕地球升温？我们先了解一下全球变暖带来的危害：海平面上升，冰川融化，热浪侵袭，极端天气（暴雨、干旱、台风、水灾等），疾病的蔓延，生物多样化丧失，破坏生态环境....

甚至，地球自救，进入冰河期

为了减缓由温室气体浓度增加导致的全球温暖化, 过去30年间国际社会做出了巨大努力。

先后制定了《联合国气候变化框架公约》(1992)、《京都议定书》(1997)、《哥本哈根协定》(2009)、《巴黎协定》(2015)，以及最近刚刚在英国格拉斯哥举行的第26届联合国气候变化大会(COP26)上通过的《格拉斯哥气候协议》(2021)等或多或少具有法律约束效力的国际公约。

——节选自：《碳中和的生态学透视》方精云

为什么中国和美国在双碳目标会达成共识？

从饼图不难看出，中国，美国，占据全球60%的碳排放比例。而中国，占据了全球1/3的碳排放数量。数据细分：能源、制造业、工业、交通、农业、建筑业等等。近年来, 作为碳减排的全球性重大行动, 世界主要经济体先后公布了“双碳” (碳达峰、碳中和)自主减排目标。

 “碳达峰”是指化石燃料使用导致的CO2排放量达到峰值。纵观世界上很多国家多年前已经实现了“碳达峰”，比如：欧盟在1980年前后达到峰值，美国在2005年前后达到峰值；我国政府计划于2030年或这之前达到峰值。

“碳中和”是指化石燃料使用及土地利用变化导致的碳排放量,与陆海生态系统吸收及其他技术方式固存的碳量之间达到平衡, 即CO2净排放为0。我国计划于2060年前达到碳中和。

一些机构和专家把“碳中和”概念延用到其他的主要温室气体(例如甲烷、氧化亚氮等), 并进而提出“温室气体净零排放” (net zero GHGs emission)或“气候中和” (climateneutrality)等概念(IPCC, 2018)。

分析下能源的来源

那么问题来，如何实现碳中和呢？

这个话题又要扯远了，我们也尽量说的简单一些

能源 | Energy 

能源，是我们每天需要的东西，它以各种不同的形式存在。

能源：能量来自电能或者石油能让其运转，特别是提供光、热。能源的使用，确实涉及许多复杂的过程。

刨根问底，最后会追溯到太阳身上。我们每天吃的东西，它们会被加工然后放到我们的餐桌上。植物，通过光合作用，从太阳那里摄取能量。动物，吃植物或者饲料，间接从太阳那里摄取能量。人类，通过一个复杂的饮食过程，从动物或者植物身上摄取能量。

太阳通过光合作用为所有的植物提供太阳能，太阳能在植物中转化为化学能。所以，从能量的角度上来说，食物只是一个能量的存储装置而不是能量的源头，换句话说，我们最终从太阳那里获得所有的能量。（我们确实不能吃太阳：）

能源与能源转换

我们生活中的大多数工具都是由电力或者汽油驱动的，他们也只是一个存储设备，而不是能源的源头。电力系统主要来源，也是通过能量间的转换（水、风、核聚变、火力发电、烧锅炉等）

火力发电系统：由煤炭或者天然气的燃烧产生蒸汽，蒸汽带动汽轮机旋转，涡轮带动电子圈发电。说到底，我们用的能源，大多数还是依靠化石能源。而化石也是动物或者植物的尸体，沉淀了数百万年，最终变成了我们现在使用的化石燃料。

核能发电系统：与火力发电类似，核聚变产生热量来烧锅炉，蒸汽带动汽轮机旋转，涡轮带动电子圈发电。区别在于，核能相对洁净一些，没有多余的二氧化碳排放。

水风发电系统：依靠风力、水压产生的能量带动发电机组旋转。

如果我们使用的大多数能源是太阳驱动的，我们吃的所有的动植物从太阳那里获取能量，为什么我们不直接使用太阳能？

产业链条：太阳能发电技术已经区域成熟化，从沙子提炼多晶硅--多晶硅组转电路板--电路板组装成太阳能发电机组--整个产业链闭环已经基本形成。

价格驱动：太阳能的发电成本越来越区域平价，甚至价格比国家电网要低。

劣势分析：依然会带来两个问题，稳定性问题和新旧动能转换的问题。

稳定性问题：太阳能最大的挑战是天气，不像石油能源那么稳定。太阳能受到天气条件和季节变化的影响，这是我们无法控制的；连续几天的多云天气，可能会完全切断你的电源。

旧动能转换：电力动力系统，是依靠烧煤碳来发电的；工厂，依靠天然气和煤驱动生产；运输行业，靠汽油或柴油驱动的内燃机。建筑业，全生命周期无不依赖电力。彻底打破它确实有点困难，这是一个能源结构性的变化。

碳路，本章从碳说到了气候变化，以及全球碳排放的数据分析，能量及能量的转换等问题。分析到这里大致的脉络已经清晰了，但是还是有很多的问题和谜团没有解开。例如：建筑行业全生命周期的能耗情况（生产、加工、建造、运营、拆除等）；动力煤、电力和碳的关系；以及如何为建筑全产业链降碳将在后续展开。