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turner65_Jeff GaoEyeEmGetty Images_greenelectricitylightbulbsustainability Jeff Gao/EyeEm/Getty Images

赢得电气化竞赛

伦敦—毫无疑问,到2100年,世界将享有丰富的廉价无碳能源。煤炭将进入历史博物馆,石油和天然气的使用也将大幅减少。即使没有政府政策的帮助,技术进步还是肯定会实现这一前景。但为了防止潜在的灾难性气候变化,世界必须在本世纪中叶实现零排放的任务。这也是有可能的,但各国政府必须有战略眼光和强有力的政策支持。

电力将在未来的全球能源体系中占据主要地位。目前,它只占最终能源需求的20%,化石燃料仍然在运输、供暖和重工业中占主导地位。但是,大多数经济活动都可以由电力驱动,并且如果电力成为主要能源,许多经济活动的效率将大大提高。

例如,在内燃机工作过程中,通常会有60-80%的能量损失,而只有20-40%转化为驱动汽车的动能。相比之下,电动引擎的效率超过90%。此外,电动引擎的生产过程简单得多,因此在五年内,发动机上节约的成本将抵消电池带来的成本(offset the cost of batteries),这种情况使得电动汽车比柴油或汽油汽车更便宜。同样,电热泵只需要消耗1千瓦的能源就可以提供超过3千瓦时的供暖;而在消耗相同能源的情况下,燃气锅炉只能够提供至多0.9千瓦时的供暖。

尽管电动引擎将在短途航空业和航海业中发挥越来越大的作用,但由于电池太重,未来几十年都无法为长途航班或洲际航运提供动力。但是,船上的发动机可以燃烧氨而不是燃油——如果氨是由电解水产生的氢气制成的,并且电解过程使用的是可再生能源,氨可以成为无碳燃料。此外,从空气中提取的氢和二氧化碳可以制成合成喷气燃料。无论是作为燃料还是关键的化学原料,氢在钢铁和化工等重工业部门的脱碳过程中也将发挥重要作用。

即便没有任何根本性的技术突破,到2050年当然还是可以使电力占最终能源需求的65-70%,氢气、氨或合成燃料占12-15%,而生物能源和化石燃料只占20%左右的前景。并且,我们还可以将碳捕获技术应用于化石燃料的使用过程中,确保实现真正的无碳经济。

此外,这种广泛的电气化将带来巨大的环境效益,车辆、燃气锅炉和工业过程中燃烧化石燃料所产生的污染、噪音和不必要或浪费的热量将不复存在。

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实现这种能源结构将需要每年大约九万太瓦时的全球电力供应,而现在这个数字是23,000太瓦时;所有这些电力的生产过程必须实现无碳排放(zero-carbon way)。而这个目标无疑也是可以实现的。太阳每天向地球辐射的能量足以满足人类当日能量需求的8000倍(8,000 times)。仅需利用地球陆地面积的1.5%,人们就足以采集90, 000太瓦时的太阳能(如果还能利用地球水面的话,这个比例就不到0.5%)。太阳能成本在过去十年里下降了85%(fallen by 85%),而且在许多地方,太阳能已经比煤便宜;到本世纪中叶,它将更加便宜。

风力发电的成本也迅速下降,核聚变可能在20年内成为可商用技术。自2010年以来,电池成本已经下降了80%以上(fallen by more than 80%),到2030年可能还会再下降一半以上,而最近的一份报告显示(suggests),电解成本现在很可能“直线下降”。此外,一系列其他的能源储存和需求管理技术有望解决可再生能源系统的关键问题:当太阳不发光、风不吹的时候人们该怎么办。

这些发展都保证,到2100年将有充足的、廉价的和完全清洁的能源供应。但我们并不能完全避免带来灾难的气候变化。化石燃料的使用仍在增加,目前全球变暖的趋势是:到2100年,全球温度将比工业化前的水平高出3摄氏度,大大超过《巴黎气候协定》(Paris climate agreement)设定的远低于2摄氏度的目标。虽然太阳能和风能的成本已经大幅下降,但我们需要将目前的速度提高三到四倍,才有可能在2050年之前实现生产90, 000千瓦时清洁电力能源的目标。

这种措施的宏观经济成本一点也不可怕:到2050年建立零碳经济所需的总增量投资相当于每年全球GDP的1-1.5%(1-1.5% of global GDP per year)。但是,如果没有强有力的政府政策,清洁能源的发展速度很难提升。

要制定这些政策,我们需要首先认识到,大规模的清洁电气化,加上大规模的氢利用,是实现零碳经济的唯一途径。各国政府应设定具有挑战性的目标,提高可再生能源(在某些情况下是核能)的发电能力,同时通过竞标的方式,以尽可能低的成本确保私营部门的电力供应。道路运输战略的目标必须是最迟在2050年彻底淘汰内燃机:这要求政府尽快禁止销售新的内燃机汽车。此外,碳定价是使工业脱碳经济的关键。最后,各国政府必须支持新技术,提供初步部署补贴,帮助迅速降低太阳能光伏发电技术、风力涡轮机和电池的成本。

通过这一系列的政策,世界就可以迅速步入无碳经济时代,气候变化将被限制在可控范围内。但如果没有正确的措施,就算实现了无碳经济也为时过晚了。

https://prosyn.org/mUSTxRnzh;

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