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外媒:可再生能源面临挑战巨大 全球新能源尚未起航

2014-01-28 09:26
论恒
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  “可再生能源将以不可阻挡之势席卷全球,”1976年,著名的新能源倡议者艾默里·洛文斯(Amory Lovins)曾这样断言。然而,1990~2012年,化石燃料在全球能源消耗中的占比几乎没有变化,仅从88%降到了87%。2011年,美国可再生能源在能源供应中占比不到10%,而且大部分来自“传统”的可再生能源,如水力发电、燃烧伐木过程产生的木材废料。

  虽然美国政府为新能源的研发提供了20多年的高额补贴,但目前风能、太阳能、现代生物燃料(如玉米、乙醇)等新型可再生能源,在美国的能源供应中还是只占3.35%。

  新能源时代的门槛

  出于几个原因,向可再生能源的过渡面临着非常大的挑战。第一是规模。2012年,全球化石燃料使用量约为450艾焦(exajoule,1艾焦=1018焦耳),是19世纪90年代(那时煤炭刚刚取代薪材)的20倍。想通过任何一种新能源来产生这么多能量都是十分困难的,尤其对能源消耗接近全球1/5的美国来说更是如此。

  另一个因素是风能和太阳能的不稳定性。现代社会需要可靠、不间断的电力供应,特别在大城市,由于空调、地铁、互联网等基础设施需要用电,夜间的电力需求越来越大。煤炭和核电厂提供了美国电力供应的“基础负荷”(base load)——这部分电力是全天候稳定供应的。水电和燃气电厂,由于可以快速地启动和关闭,通常用来提供额外所需的电力,以缓解某些时段出现的暂时性用电高峰。

  风能和太阳能也可以提供一些基础负荷,但它们不能单独供应所有的基础负荷。因为风不能持续流动,太阳能也无法在夜间获得,所以这类能源供应是不可能有效预测的。

  最后一个导致转型需要较长时间的因素是现存能源基础设施的规模和成本。即使我们可以得到完全免费的可再生能源,但对跨国公司或当地政府而言,废弃花费巨资建立起来的、总价值超过20万亿美元的化石燃料系统(包括煤矿、油井、天然气管道、炼油厂以及数以百万计的加油站),在经济上是难以接受的。据我统计,仅中国在2001~2010年就花了5000亿美元,增加300吉瓦(gigawatt,1吉瓦=3亿瓦特)的燃煤发电装机容量——这一容量超过了德国、法国、英国、意大利和西班牙的装机容量总和,预计会运行至少30年。没有国家会无视这类投资。

  解决方案

  如何才能高效地完成新一轮能源转型?如果人们都知道转型的过程会花上数十年时间,那么在制定各种政策时,思路就会更加清晰。目前,美国和其他国家出台的一系列能源与环境保护政策,都远不尽如人意。我们需要立足现实,制定长期、有效的政策,而不是不切实际地去追求一些短期效应,草率地做出一些考虑不周的简单承诺。

  一个有效的方法是,不要过早判断哪种新能源可以替代化石能源。任何国家都无法预见,那些看起来很有前景的新能源中,哪些最终能够上市。因此,作为政府决策者来说,他们不应该很早就对一种新能源下定论,然而当另一种看起来更有前景的新能源技术出现后,又迅速抛弃前一种——还记得依靠氢运行的快中子增殖反应堆(fast breeder reactors)和燃料电池车(fuel-cell cars)吗?最好的做法应该是广撒网,把资金投入到各种研究中——1980年时,谁能想到,30年后,美国政府在能源创新领域中,投资回报率最高的项目不是核反应堆或光伏电池,而是水平钻井(horizontal drilling)和页岩气水力压裂(hydraulic fracturing)?

  政府也不应该向一些跟风的新能源厂商提供大量补贴或贷款担保,一个典型的例子是,太阳能光伏系统制造商Solyndra公司,在突然宣布破产前曾获得美国政府5.35亿美元的贷款担保。虽然政府补贴可以加快能源转型,但前提是,这些补贴政策必须基于对现实情况的评估。另外,提供补贴的同时,也需要厂商做出一些可靠的承诺,而不是被各种夸大的“解决方案”所迷惑。

  同时,各种能源的价格应该尽可能地反映实际成本,包括制造这种能源当前与长期的环境影响,以及对人们身体的健康损害等。比如,化石能源燃烧会释放温室气体、炭黑;种植玉米提取乙醇,会引起土地侵蚀、氮素流失和水资源枯竭;建设风能和太阳能发电厂,还需要建设配套的高压超级电网。只有全面进行评估,才能揭示各种能源的长期发展优势。

  加快能源转型最重要的途径就是降低能源消费总量。能源需求增长越快,增加替代能源的比重就越困难。最新的研究表明,不论是在发达国家还是发展中国家,通过技术手段提高能源利用效率,将能源消耗总量减少1/3,是完全可以做到的。能源需求减少了,我们就可以逐步摆脱化石能源。发达国家必须接受这样一个事实,半个世纪以来,能源的价格虽然有所升高,但从历史的角度来看,它们还是最大的受益者。因此,发达国家也应该担负更大的责任和义务、付出更多的代价来承担能源对环境和健康造成的负面影响。

  不论对一个国家还是在全球范围内,能源转型都是一个充满艰辛、旷日持久的过程,从化石燃料到可再生能源这一次转型也不例外,将需要几代人坚持不懈的努力。

  (本文作者瓦茨拉夫·斯米尔(Vaclav Smil)是加拿大曼尼托巴大学名誉教授, 在能源与环境的许多方面有超过30本的著作。 译者王兰体是中国科学院广州能源研究所硕士研究生。审校蔡国田是中国科学院广州能源研究所的副研究员,主要从事能源战略研究。)

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