【人类距离I型文明并不遥远,可能只差300多年】

//新浪探索 2022-05-08 12:15
//以下文章来源于环球科学 ,作者环球科学

图片来源:pixabay

卡尔达舍夫等级将能利用整个行星、恒星和星系能量的文明分别分为I型、Ⅱ型和Ⅲ型文明。目前人类是0.728级文明,按照以往的能量增长速率,我们大概能在2347年左右成为I型文明。但是,盲目地利用能源可能是个陷阱,野蛮发展带来的气候危机可能是宇宙所有文明的“大过滤器”,为了让人类文明长久发展,我们必须转换自己的能源结构。在这种情况下,我们又将在何时成为I型文明呢?

撰文 | 王昱
审校 | 二七

一个文明的发展是多方面的,人口、经济、军事、文化、科技等都可以作为衡量文明等级的准绳。但这些方面所代表的往往只是文明的冰山一角,并且难以量化对比。对物理学家这群不想关注细节的“懒人”而言,整个文明的能耗便成了最方便的参数。一方面,它反映了整个文明利用能源的能力,这与整个文明的人口、经济与技术实力息息相关;另一方面,它又是一个非常具体的数字,可以量化分析。

这就是卡尔达舍夫等级(Kardashev Scale)诞生的逻辑。苏联天文学家尼古拉·卡尔达舍夫(Николай Кардашёв)在1964年提出了这个概念,他用能量级将文明分为3个等级:I型、Ⅱ型和Ⅲ型,这些文明分别可以利用一颗行星,一颗恒星和一个星系的能量。

图片来源:wikipedia

I型文明是行星级文明。这种文明可以充分利用宿主恒星(对人类而言,是太阳)传递到其母星(地球)上的能量,也能充分利用这颗行星自身包含的能量(化石能源、核能等),对应的能耗为10¹⁶W。

Ⅱ型文明是恒星级文明。恒星主要通过发光的方式向外传递能量,太阳向外辐射能量的总功率为4×10²⁶W,Ⅱ型文明对应的能耗指标就为10²⁶W。根据E=mc²计算,相当于每11秒,这个文明就能消耗掉西湖水总质量对应的能量。为了收集这么多能源,Ⅱ型文明可能会建造一些能源巨构,比如戴森球。戴森球上可能还有计算功能,为了充分利用能量,这样的结构甚至可能是多层的,一层戴森球的废热可以为下一层戴森球提供能量,形成俄罗斯套娃脑(matryoshka brain)。Ⅱ型文明应该已经掌握了一些非常遥远的科幻级技术,比如正反物质湮灭引擎、制造小型黑洞等。

Ⅲ型文明是星系级文明。银河系的总亮度为4×10³⁷W,考虑到整个星系实在太过庞大,只要整个文明的能耗达到银河系总亮度的2.5%,也就是10³⁶W,我们就能将它称为Ⅲ型文明。对于这种级别的文明,或许连时空本身都能随意操控,它们或许能制造虫洞或超大质量黑洞。这种文明的技术实力应该已经完全超出了我们的认知,我们应该无法想象他们拥有的技术。

卡尔达舍夫等级并不是离散、分立的,它其实可以通过一个对数公式表示。如果一个文明的全部能源消耗为P,那么这个文明对应的卡尔达舍夫等级K可以表示为:

根据国际能源署的数据,2018年全球能源消费为14 281 889千吨油当量(能量单位,kTOE,kilo ton oil equivalent),大约为1.90×10¹³W。再由上述公式计算可得,地球上的人类文明目前属于0.728级文明。

过去,人类能源消费大约是按照指数增长的——每年增长的能源消费制造了更多机器,能让我们在下一年消耗更多能源。如果仅仅按照以往的增长率简单粗暴地进行拟合,就能发现我们大约能在2347年左右成为I型文明,在几千年后成为Ⅱ型文明,在几十万年后成为Ⅲ型文明。

能源的陷阱

不过,这只是一个很粗略的估计。它只是根据过去人类能源增长率来估计未来,并没有考虑实际的限制,过于乐观。而且,国际能源署所使用的这个单位让我们不由得想起一些不妙的事情——化石能源的环境威胁。虽然只是用石油来等效,但是化石能源现在确确实实给整个地球的环境带来了很多危害。正如美国生物学家艾德华·威尔森(Edward Osborne Wilson)曾说的:“人类真正面对的问题是:我们拥有旧石器时代的情感,中世纪的制度和宛若神明的技术。”我们的文明也正在面临严峻的气候危机。甚至有人认为,文明在向I型文明发展的过程就是一个“大过滤器”(Great Filter),增长的能源消费会带来剧烈的气候变化,从而导致文明灭亡。因此,没有文明能达到更高的等级——这可能就是“费米悖论”的解释,也是还没有外星人和我们建立联系的原因。

现在,意识到气候危机的人类正在尝试限制自身的碳排放。比如,我国就提出,到2030年全国二氧化碳排放量达到峰值;到2060年非化石能源消费比重达到80%以上,全国实现碳中和。而欧盟诸国和美国等发达国家则计划到2050年实现碳中和目标。未来的几十年,人类整体的能源结构也许将面临巨大的转型。

在这种背景下,我们必须重新审视各种能源的变化,重新计算人类成为I型文明的时间。最近,一个国际研究团队在预印本网站上公布了他们的研究结果,他们根据《联合国气候变化框架公约》(UNFCCC)的政策和建议,以及国际能源署(IEA)对未来几十年能源消耗的预测,开发了一个更详细的影响模型,估计人类在此框架下成为I型文明的时间。他们的结论是,如果人类将主要能源转换为清洁能源,大概能在2371年左右成为I型文明。

转型的考验

模型显示,如果全球各国都履行自己的承诺,那么在2040年代,人类将会快速降低对化石能源的依赖。到2050年左右,化石能源的消耗会迅速降低到相对很低的水平。

(a)、(b)、(c)分别为人类对煤炭、天然气和原油的消费,黑色为指数模型,红色为影响模型,蓝色为国际能源署历史数据。
图片来源:原论文

在化石能源快速衰减的同时,太阳能、风能、水力、地热等可再生能源将会基本维持指数发展模式,甚至会加速发展弥补减少化石能源带来的漏洞。

而还有一种不容忽视却颇受争议的能源——核能。国际能源署表示:“从历史上看,核电一直是全球无碳电力的最大贡献者之一,并且具有帮助电力行业脱碳的巨大潜力。”过去50年中,核能减少了550亿吨二氧化碳排放,几乎相当于人类2年二氧化碳排放的总和。

从1971年到2018年全球核电供应量。
图片来源:原论文

但在多数人心中,核电始终是可怕的存在。1986年的切尔诺贝利核事故和2011年的福岛核事故让所有人都心有余悸,1986年后,全球核电增速减缓,2011年全球核电发电量甚至出现了明显的倒退。就算核电是非常安全的能源,发展速度也不得不受此影响而放缓。按照国际能源署安全数据表(Safety Data Sheet,SDS)的最理想估计,未来核电的年平均增长率大约为2.47%。

不同条件下的核能发展情况。黑线为已有数据、红色虚线为不再建设新的核电站、蓝色虚线为只建设规划中的核电站、绿色虚线为按照国际能源署安全数据表规划、建设核电站。
图片来源:原论文

在这种限制下,可再生能源总量将达到核电的两倍左右。

红色为可再生能源、黑色为核能。图片来源:原论文

在这样的估计下,全人类的能源消耗反而可能会在2030年左右下降,在2050年左右到达最低值。这是能源转型的阵痛,但却是我们阻止全球变暖,不让人类陷入“大过滤器”的唯一办法。之后,或许人类的能源消费能回归指数级别增长,在用20~30年完成能源转型的情况下,在2371年左右,我们或许能就能安全地成为I型文明。

对人类文明等级的预测。图片来源:原论文

虽然卡尔达舍夫等级是个非常直截了当的限制,但它只是故事的一半。我们固然需要大量能源,但能源的使用效率同样重要。在倡导绿色节能的今天,越来越多低能耗的技术被开发了出来,用更少的能源,实现同样、甚至更好的效果。或许,只有当我们不需要仅仅依靠支配的能源来评判文明的标准时,我们的文明才能得到真正的进步。

详情:https://t.cn/A6XGieOx

【『换电标准将统一 换电重卡成主流』https://t.cn/A6X2NW78 - 原创 赞军 绿色重卡 2022-04-29 19:53】

新能源重卡大发展已是大势所趋,市场销量节节攀升,其中换电重卡更是热门,市占比大幅上涨,在今年前3月达到44.71%,一举成为新能源重卡领域的重要车型之一。
换电重卡快速发展,面临的难点不少,其中,最大的难点之一是换电标准不统一。由于换电标准不统一,各个重卡换电站只能给特定的重卡车型进行换电,无法在不同车企的车型之间进行换电,甚至同一车企之间的不同车型也无法进行换电。

如今各大新能源重卡车企都在抢占市场,推广、应用自己的换电重卡,但由于换电标准的不统一,在换电站建好之后,用户只能选择特定的车型运营,无法对车型进行更多的选择。这不利于新能源重卡的高速发展。
2022年4月23日,江苏省率先通过了《江苏省纯电动重型卡车换电电池包系统技术规范》团体标准的评审,或将成为全国第一个纯电动重卡换电电池包标准,这将加速推动换电标准统一步伐,进一步推动换电重卡高速发展。

『政策支持换电重卡』

换电一直是电动重卡的两大补能方式之一。2020年开始,国家支持发展换电模式,特别是重卡领域,换电模式能加速新能源重卡的推广应用。
2021年10月28日,工信部办公厅印发《关于启动新能源汽车换电模式应用试点工作的通知》,决定启动新能源汽车换电模式应用试点工作。其中宜宾、唐山、包头为重卡特色类换电试点城市。在宜宾、唐山、包头三城市开启重卡换电试点,由三城市先积累经验,等时机成熟,重卡换电将在全国推广。

唐山市根据全市产业需求情况,计划在换电重卡试点期内,落地运营换电重卡2,600台,建成投运换电站不少于60座,成立电池资产管理公司2家,换电运营示范企业5家。在2022年1-3月,唐山市累计销售换电重卡581辆。
宜宾市规划在2年内建成换电站20座以上,推广换电重卡1,000辆以上,到2025年建成60座换电站,推广换电重卡3,000辆。其中,三江新区规划到2024年,累计推广超1,000辆电动重卡,实现三江新区重卡运输全域电动化。

今年3月30日,海南省工业和信息化厅印发《海南省2022年鼓励使用新能源汽车若干措施》,在2021年-2022年试点期内,对投放换电车辆不低于50辆并实际以换电模式运营的中重型卡车项目,一次性给予400万元的奖励。
2022年4月20日,重庆市财政局、重庆市经济和信息化委员会联合发布《关于重庆市2022年度新能源汽车与充换电基础设施财政补贴政策的通知》(渝财规〔2022〕3号),其中明确了中重型卡车换电站的补贴标准,按换电设备充电模块额定充电功率,给予400元/千瓦的一次性建设补贴,单站补贴最高不超过80万元,单个企业补贴不超过500万元。

『市场“青睐”换电重卡』

乘着政策的东风,换电重卡飞速发展。据电车资源数据,2022年1-3月,换电重卡累计销售2,130辆,占比44.71%,相比2021年的市占比(30.70%),提升了14.01%。
良好的市场业绩激励着新能源重卡车企,各大车企大量申报换电重卡车型。最近的355批新车公示中,在113款新能源重卡车型中(整车总质量≥12,000kg),换电重卡有41款,车型十分丰富,包括牵引车、自卸车、搅拌车以及载货车。其中徐工新能源、三一汽车、华菱汽车(汉马科技)、上汽红岩、中国一汽、中国重汽、郑州宇通、南京金龙、厦门金龙等车企都有申报换电重卡车型。

换电重卡5分钟完成一次换电,高效快捷的解决了续航里程问题,提升了工作效率;而且“车电分离”能有效降低购车成本;电动重卡的使用成本低,是众所周知的,这提升了用户的经济收益。
如今福宁线路开启运营、万达开线路开始建设,换电重卡走上“干线高速”,打破了换电重卡只适合支线短倒的运营瓶颈。
拥有以上诸多优点的换电重卡,在特定的应用场景完全能满足用户需求。相比燃油价格不断上涨(2022年4月29日,北京,0号柴油价格为8.2元/升,上涨0.24元/升),换电重卡较低的应用成本,还能增加用户收益,使市场对换电重卡的“友好度”不断提升,用户“青睐”换电重卡,其销量持续增加也是理所当然的事情。

『换电标准助力换电重卡大发展』

市场“青睐”换电重卡,各大车企联合换电企业(平台)加快重卡换电站的建设速度,不少重卡换电站投入运营,推动了换电重卡的快速发展。
在市场看好换电重卡的同时,换电标准的不统一,严重阻碍了换电重卡的飞速发展。各车企之间的车型、同品牌车企之间的不同车型,无法共用一个换电站,无法实现换电电池共享,极大的打击了用户应用换电重卡的积极性。
市场对换电重卡提出了更高的要求,换电标准的统一也成为行业急需解决的问题。

面对着市场的需求,2022年4月23日,江苏省率先通过了《江苏省纯电动重型卡车换电电池包系统技术规范》团体标准的评审,或将成为全国第一个纯电动重卡换电电池包标准,这将加速换电标准统一的步伐。
各大车企也在积极解决共享换电电池的问题,其中,徐工新能源是先行者。如今,徐工智能换电渣土车与充换一体式混凝土搅拌车可以共用一个换电平台,实现共享电池。在今年1-3月,徐工新能源共销售新能源重卡881辆,成为第一季度销量冠军企业。

『小结』

新能源重卡开启了高速发展模式,可以预计销量将会持续高速增长。
换电重卡相比纯电动重卡,有巨大的优势,发展换电重卡将有利于新能源重卡的快速发展。
重卡换电标准的统一,有利于换电重卡的推广应用,将提升用户的运营收益,也将加剧换电重卡市场的竞争。

2022年5月23-25日,由电车资源、成都新能源汽车产业推广应用促进会主办的“2022第五届中国新能源汽车产业大会”将在四川成都举行,25日特举办“第二届中国新能源重卡产业生态大会”专场活动,围绕新能源重卡的市场发展、运营、金融支持以及补能痛点展开讨论,以推动新能源重卡高速发展,为实现“碳达峰、碳中和”做出贡献。

刚才看到这位博主说荣耀Magic4至臻版屏幕出现问题的情况,还是以前锤华为Mate30Pro的老套路,灰色背景、低亮度、绿色软件摇一摇,我只能说这些人就是会挑刺,他们完全忽略了荣耀Magic4至臻版搭载目前京东方最好的屏幕,也是行业首创的1~120Hz高刷新率与1920Hz Pwm调光共存的屏幕。

手机是拿来用的,我们要基于日常使用体验去分享,而不是专门“拿放大镜去找缺点”,难道这样你就会很快乐吗?


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