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(三)第二次工业革命,使人类全面迈入现代社会
第二次工业革命以电力的发现和大规模利用为显着特点。从19世纪六七十年代开始,出现了一系列发电、用电设备的发明:1870年比利时人格拉姆发明了直流发电机,1866年德国人西门子发明了电动机, 1876年美国人贝尔发明了电话,1879年美国人爱迪生发明了电灯,这几大发明照亮了人类实现电气化的道路,电力开始用于带动机器,成为取代蒸汽动力的新型动力装置。进入20世纪后,一系列家用电器得以发明,并走进千家万户。1910年第一台电动洗衣机问世,1926年英国人发明了黑白电视……这一系列家用电器显着提高了人们的生活水平,丰富了人们的物质生活和精神生活。
内燃机的发明和使用也是第二次工业革命时期的一大创举。19世纪七八十年代,以煤气和汽油为燃料的内燃机先后诞生,19世纪90年代以柴油为燃料的内燃机问世。内燃机的发明使得发动机能够迅速小型化、轻量化,解决了交通工具的驱动问题。1885年,德国人卡尔˙本茨成功地制造了第一辆由内燃机驱动的汽车。之后,火车、远洋轮船、飞机等得到迅速发展。从时间尺度上看,第二次工业革命到现在,已经经历了140年左右,并还在继续。
四、前几次能源消费革命的共性特征及启示
(一)能源技术进步是人类社会进步的重要推手和主要标志之一
人类发展历史中有相当一批具有划时代意义的里程碑与能源相关。作为经济社会发展的重要物质基础,能源已经深刻地嵌入到经济社会发展的方方面面,其覆盖范围之广、影响时间之久、作用程度之深,远远超出了其他矿产资源。越是现代社会,对能源的依赖程度越高。因此,能源革命对人类社会发展重要的推动作用和重要地位值得高度关注。
(二)前几次能源革命主要源于能源消费侧的重大发明
能源革命对人类社会的影响,主要通过能源消费侧大量的终端用能设备来实现。在前几次“能源革命”发生之前,火、煤炭、石油在自然界已经长期存在,但是由于缺乏合适的终端利用设备,并没有发挥出大规模改变人类社会形态的作用。
未来具有划时代意义的能源革命,很可能也是来自于消费侧的重大技术突破。目前很多人把未来能源革命的希望寄托在能源生产侧(如可再生能源或者氢能),但仍然延续集中发电、远距离传输的传统思路,对实现能源革命、改变人类社会形态是远远不够的。因此,我们在研究未来的能源革命方向时,决不能把眼光仅仅局限于能源供应侧,应该充分考虑能源消费侧的新技术,把能源消费侧的新技术与新的能源形式结合,最终才能产生撼动人类发展全局的革命性效果。
(三)能源消费侧重大发明源自于当时人类发展的最紧迫需求
在原始社会,人类最迫切的需求是延长寿命;在第一次工业革命时期,人类最迫切的需求是战胜自然、实现机械化大生产;在第二次工业革命时期,人类最迫切的需求是移动更方便、排放更清洁。火的运用、蒸汽机的发明、电力和石油的利用设备,都是在人类最迫切的需求中应运而生的。因此,这些重大发明(或发现)既有其偶然性,更有其历史必然性。
展望未来,全球气候变化已经成为人类生存和发展的最大现实威胁。为解决这一难题,人们正在下大力气开发新一代低碳技术产品,其中既包括高效节能型终端用能产品,也包括可再生能源和碳封存设备等。可再生能源虽然没有碳排放,但在生产生活中难以普及利用,最主要原因是其能量密度太低;而过去终端用能产品的功率消耗太高、自动控制水平太低。时至今日,高效节能家电已经日新月异,能源利用效率比过去有明显的提高,信息化手段使得终端用能设备的程序控制能力也有了前所未有的提高,这为未来实现能源消费革命指明了新的方向。
未来能源消费技术革命,需要打破传统的终端用能装置的开发思路,开发新一代高能效、低功耗、负荷灵活管理且能实现可再生能源一体化的终端用能设备,很可能成为下一次能源革命的重要方向。例如,再生能源一体化的房间空调器在光照强度最大时,空调负荷的需求也最高,高供应能力和高需求负荷的匹配,可以有效降低传统能源的消耗。作为过渡阶段,也可以以传统能源为主、可再生能源为辅,配以符合灵活管理的软件,也可以在一定程度上降低传统能源消耗,实现温室气体减排。例如,利用太阳能热水器给火力发电厂的给水系统加热,通过系统运行管理软件按光照强度调节给水加热的来源,也可以在一定程度上实现温室气体减排的目的。
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