制冷需求是气候与可持续发展领域的盲点

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Heatwaves, high temperatures and other extreme weather events are becoming more common as the climate worsens.Image: REUTERS/Mike Hutchings
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  • 在应对气候变化的行动中,制冷需求一直遭到忽视。

  • 随着气温升高、极端热浪愈发频繁,世界各地越来越多的人依赖制冷来保障安全与舒适。

  • 据国际能源署称,维持空调和电风扇运转所需的电力占全球用电量的20%。

  • 这可能导致能源消耗和温室气体排放大幅增加,加剧气候危机。

随着全球气温上升和热浪日益严重,世界上很大一部分人口面临极端高温带来的健康风险不断上升。

制冷对人类福祉、健康和社会运转至关重要。在高温下,制冷能让社会成员保持热舒适,也对工业生产以及食品和药品的保存至关重要。

气候变化,加上日益增长的富裕程度、空间需求和舒适需求,意味着世界正面临制冷需求前所未有的增长。这可能导致能源消耗和温室气体排放出现近代史上最显著的增幅之一。

然而,尽管制冷在气候变化和可持续发展中发挥着核心作用,可持续制冷的风险与益处仍是全球盲点。

在一篇新发表的“观点”论文中,刊载于《自然·可持续发展》,我的同事和我探讨了制冷与联合国可持续发展目标(SDGs)之间的联系,并构建了一个框架,以帮助寻找解决方案,为所有人提供可持续制冷。

反馈循环

据国际能源署(IEA)的《制冷的未来》报告,2018年全球有16亿台空调在使用。维持空调和电风扇运转所需的电力占全球用电量的20%。

这一数字还将继续增长。国际能源署预测,到2050年,空调能源需求将增至三倍,相当于未来30年每秒新增10台空调。为这些新增设备供电,需要增加相当于美国、欧盟和日本发电能力总和的电力产能。

电力需求增加可能使世界陷入反馈循环:制冷能源需求推动温室气体排放进一步增加,导致全球变暖加剧,进而需要更多制冷。

传统空调提供制冷服务的现有方式,另有一种替代方案,即“可持续制冷”。这指以最大限度促进实现可持续发展目标的方式提供制冷服务,例如尽量减少极端高温对健康的影响、减少温室气体排放、避免食物损失以及缩小社会不平等。

制冷与可持续发展

尽管预测其需求将惊人增长,但制冷需求并未出现在联合国《2030年可持续发展议程》的17项目标或169项具体目标中。

作为研究的一部分,我们审阅了数千篇经过同行评审的论文和灰色文献,找出了一系列有证据支持的案例,说明制冷如何促进实现可持续发展目标。这些案例表明,制冷与全部17项可持续发展目标都直接相关。

制冷对能源和可持续城市的影响或许显而易见,但制冷也关系到其他所有目标。例如:

无贫穷(可持续发展目标1):缺乏制冷措施而导致极端高温加剧,与土地生产力下降和收入减少有关,尤其会加剧发展中国家的贫困。城市绿地减少导致制冷效果减弱,也与收入贫困加剧有关。

优质教育(可持续发展目标4):天气炎热且无法通过制冷缓解时,学校学生的表现会显著下降。

性别平等(可持续发展目标5):家庭中与食物相关的活动往往由女性承担,而制冷和冷藏带来的机会,使女性能够开展小型经营,并减少日常供餐所花费的时间。

可持续制冷框架

制冷服务具有如此大的潜在益处,因此亟须找出不会加剧气候变化的可持续方案。

我们的论文提出了一个用于考量可持续制冷的新分析框架,如下图所示。我们从“主动”和“被动”两方面考量制冷:“主动”措施依靠外部设备转移热量;“被动”措施则利用建筑设计管理热量吸收并帮助散热。

向可持续制冷转型的分析框架。Image: Khosla 等人(2020),经 Carbon Brief 转引

我们将整个生命周期内提供制冷服务的不同阶段划分如下:

  • 资源:提供天然原材料,包括开采和预处理;

  • 生产与组装:将资源组合成被动或主动制冷形式并加以部署;

  • 制冷活动:包括购买、运营和维护制冷服务,以满足需求;

  • 生命周期终结:包括拆除或停用各种制冷形式,往往由此实现再利用。

该框架还考虑影响制冷系统演变的总体“宏观”驱动因素,包括:

  • 社会经济趋势,如城市化、经济发展和人口增长,尤其是在气候较热的发展中国家;

  • 技术趋势;环境趋势,例如气候变化引发的热浪;

  • 体现在国际多边协定中的地缘政治趋势,例如《巴黎协定》。

最后,该框架确定了一套全面的五项“杠杆”,能够推动系统实现可持续变革。这些相互关联的杠杆包括:

  • 社会互动,例如个人行为和生活方式所发挥的作用;

  • 技术创新,包括节能且负担得起的被动和主动制冷;

  • 商业模式,例如提供制冷即服务;

  • 治理,包括关于部署高效空调设备的法规;

  • 基础设施设计,例如预先决定制冷需求的空间设计。

可持续制冷解决方案示例

四个“阶段”和五项“杠杆”的交汇方式形成了20个相互关联的“干预点”,为推动变革提供了机会。

以下是两个示例,它们都有可能改变自然资本与人造资本之间的平衡,从而实现更可持续的结果:

1. 将被动式、节能的可持续制冷融入城市基础设施

(干预点 I2)

到2050年,城镇和城市将容纳全球人口的66%,成为制冷需求的中心。采用节能被动制冷的城市基础设施,例如通过种植行道树、建设绿色立面和屋顶绿化来增加植被,拥有很大的制冷需求削减潜力。例如,在中国厦门岛,融入绿色屋顶使地表平均温度降低了0.91°C。

2. 在全球环境协定中将制冷与气候行动及制冷剂逐步削减联系起来(干预点 G1 和 G4)

《基加利修正案》对《蒙特利尔议定书》的修正案旨在到2047年将氢氟碳化物(HFCs)的使用量减少80%。(HFCs既是强效温室气体,也会消耗臭氧层。)逐步淘汰HFCs并提高制冷能效,具有显著的减缓变暖潜力。然而,这需要加强机构框架间的协调,在全球层面将可持续发展目标与《蒙特利尔议定书》联系起来,并与区域和国家制冷计划相衔接。

随着制冷的重要性日益凸显,制冷决策对其他可持续发展目标的影响也将变得愈发关键。

气候变化就是一个例子。随着世界各国朝着净零排放迈进,这将对制冷技术和基础设施决策产生重大影响(反之亦然);而在同一时期,这些决策预计也将迅速增多。

我们的研究为推动可持续制冷提供了一个框架,也提出了研究和实践议程,旨在让制冷助力实现可持续发展。

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