段景頤

一直以來，運(yùn)輸行業(yè)是碳排放第二高的行業(yè)，僅次于發(fā)熱供熱電行業(yè)，因此，推廣新能源汽車是實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的必要手段之一。中國工程院院士孫逢春解釋說：“在生產(chǎn)和報(bào)廢回收階段，新能源汽車和燃油汽車的碳排放量相當(dāng)，而在車輛使用階段，電動(dòng)汽車的碳減排潛力有明顯優(yōu)勢?！比绻?030年，全中國電動(dòng)汽車普及率達(dá)到20%，那么累積減排的二氧化碳排放量將高達(dá)3040萬噸。

一輛每百千米油耗為7升的家用轎車，如每天平均行駛40千米，一年下來，其排放的二氧化碳量約為2700千克。這個(gè)量是什么概念呢？一棵處于生長初期的樹每年能吸收12～14千克二氧化碳，按照平均數(shù)13千克計(jì)算，一輛轎車使用一年產(chǎn)生的碳排放量，就需要207.7棵樹才能完全吸收掉。電動(dòng)車的每千米碳排放量則比燃油車低30%左右，并且，隨著風(fēng)電、水電和太陽能電在電網(wǎng)中的比例不斷上升，產(chǎn)生每1千瓦時(shí)電能的碳排放繼續(xù)減小，電動(dòng)車的每千米碳排放量還有繼續(xù)下降的空間。

交通運(yùn)輸業(yè)的碳排放量非常高，而航空業(yè)又是其中的排放大戶。以國內(nèi)航線為例，一架從上海飛往廣州的波音737-200型客機(jī)，在2.5小時(shí)的飛行過程中，需要消耗8～9噸航空煤油。而客機(jī)起飛前一般會(huì)多加一些油，以便應(yīng)對備降等意外事件。多加的油會(huì)增加油耗，不但增加成本，還會(huì)增加碳排放。為此，一些航空公司采取了“按需”加油的措施——在保證飛機(jī)具備正常備降能力的前提下，盡可能合理控制加油量。

其實(shí)，給飛機(jī)減重并不是現(xiàn)在才開始的。早在2008年，英國不少航空公司為了應(yīng)對當(dāng)時(shí)高昂的航空煤油價(jià)格，紛紛采取奇招給飛機(jī)減重。有的航空公司取消了飛行餐，有的雖然提供飛行餐，但將金屬刀叉替換成了更輕的塑料刀叉。沉重的餐車也被更輕便的餐車替代，飛機(jī)上報(bào)紙和雜志的數(shù)量大大減少，機(jī)組所使用的航行計(jì)劃、天氣預(yù)報(bào)等紙質(zhì)文件紛紛被電子化文件替代……

今天，一些航空公司把減重的焦點(diǎn)放到了機(jī)身上，他們通過安裝地帶式烘干系統(tǒng)，大大減少了機(jī)艙和飛機(jī)外殼之間的水分;更有甚者，將飛機(jī)表面的涂料磨掉。據(jù)計(jì)算，一架波音737飛機(jī)機(jī)身磨光后，機(jī)身可減重200千克，每年可節(jié)約100多萬元的燃油費(fèi)。

如何給飛機(jī)減重：去除涂料輕量化設(shè)備減少機(jī)身含水量......

服裝工廠在生產(chǎn)服裝時(shí)需要使用大量電能，服裝的包裝運(yùn)輸過程還會(huì)繼續(xù)消耗化石燃料和電能。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每生產(chǎn)一千克布料，平均會(huì)排放23千克二氧化碳?xì)怏w。在碳中和的趨勢要求下，不少紡織企業(yè)開始在節(jié)能上動(dòng)腦筋。

換熱器的工作原理

衣服要好看就離不開印染，印染企業(yè)每天會(huì)排放大量高溫廢水。在以往，高溫廢水都是在冷卻池冷卻后進(jìn)入城市污水管網(wǎng)。然而，這廢水中蘊(yùn)含著大量熱量，白白浪費(fèi)實(shí)在可惜。一些印染企業(yè)想到了利用這些廢水熱能的方法：利用換熱裝置將廢水的熱能交換給干凈的工作用水。大型工業(yè)換熱器有的是管道型，有的是多層板型，但原理都是利用盡可能大的接觸面積和金屬優(yōu)良的導(dǎo)熱性，將一種液體的熱量快速傳遞給另一種液體。這種方案既提高了廢水的冷卻速度（接觸面積大大增加，廢水冷卻效率高），同時(shí)也充分利用了廢水中的熱能，減少了用在加熱水上的耗電。

在今天這個(gè)智能化時(shí)代，大到城市運(yùn)行，小到手機(jī)支付，都離不開計(jì)算。然而，計(jì)算中心設(shè)備是出名的高能耗設(shè)施，它們在消耗巨大電能的同時(shí)也積累了許多熱量，要避免計(jì)算設(shè)備過熱，降溫系統(tǒng)又耗費(fèi)了許多額外能源。

為了減少計(jì)算中心的冷卻用電，一些工程師想到了利用大自然來為數(shù)據(jù)中心降溫：有的數(shù)據(jù)中心修建在涼爽的溶洞中，有的修建在常年低溫的高原地區(qū)，還有的則干脆將地點(diǎn)選在海底，利用流動(dòng)的低溫海水給計(jì)算設(shè)施降溫。2018年，微軟就在英國北海進(jìn)行了將數(shù)據(jù)中心沉入海底的實(shí)驗(yàn)。2020年7月，這些數(shù)據(jù)中心被從海底打撈上來，結(jié)果設(shè)備運(yùn)行一切正常，實(shí)驗(yàn)取得了令人滿意的結(jié)果。

海底數(shù)據(jù)艙

海底數(shù)據(jù)艙示意圖

海水的比熱容是等體積空氣的3.9倍，也就是說，海水能吸收的熱量是相同體積空氣的3.9倍，這也是水冷比風(fēng)冷降溫效率更高的重要原因。2021年1月，北京一家企業(yè)的海底數(shù)據(jù)艙在珠海首次亮相。

海底數(shù)據(jù)艙的外形是一個(gè)圓柱形罐體，其優(yōu)異的密封性能是內(nèi)部計(jì)算設(shè)備在水下正常工作的重要保障。下沉至海底后，艙體要能承受住巨大的海水壓力。數(shù)據(jù)艙中充滿氮?dú)?，以杜絕燃燒的可能性。冷卻系統(tǒng)利用管道將海水直接通過計(jì)算設(shè)備機(jī)架背面的散熱器，從而帶走計(jì)算設(shè)備的熱量，被加熱后的高溫海水被再次排向大海。

海底數(shù)據(jù)艙可以為海洋牧場、漁業(yè)網(wǎng)箱等生態(tài)類活動(dòng)提供就近的計(jì)算服務(wù)，又可支持海上風(fēng)電、海上石油平臺(tái)等工業(yè)類活動(dòng)。