Green Energies
100 Percent Renewables by 2050 is Achievable!
文/ 何美蕓（英）
翻譯/ 李康民
新目標：大氣二氧化碳濃度350 ppm
全球氣候變暖速度比政府間氣候變化小組（IPCC）在2007年報告里所做的預測要快得多。報告的氣候模型里沒(méi)有涉及兩極冰蓋在夏季的快速融化，而那一直是多年來(lái)報紙上的頭條新聞。
IPCC幫助確定了大氣二氧化碳濃度的上限為450 ppm 。他們認為那就能把全球氣溫上升限制在攝氏2度以下，就能避免“對氣候系統危險的人為干擾”。但是，一流的氣候科學(xué)家吉姆•漢森和他的同事利用更為現實(shí)的氣候模型和地球悠久歷史上的關(guān)鍵數據分析指出，450 ppm遠超過(guò)了危險范圍，我們甚至必須把現在的大氣二氧化碳濃度385 ppm降到350 ppm。否則，人類(lèi)將面臨“不可逆轉的災難性后果”。IPCC組長(cháng)帕喬里現在也同意這一觀(guān)點(diǎn)。
不過(guò)慶幸的是，我們能做到這一點(diǎn)。為了能在未來(lái)數十年內把大氣二氧化碳濃度從385 ppm拉回到350 ppm，我們該做的是停止燃燒化石燃料。人類(lèi)必須現在立刻行動(dòng)，因為385 ppm的濃度已經(jīng)在危險范圍之內，我們不能讓它持續得太久，否則我們就會(huì )把星球推過(guò)無(wú)可挽回的臨界點(diǎn)。
綠色能源選擇
隨著(zhù)石油價(jià)格出現峰值和全球變暖加速，可再生能源問(wèn)題日益突出。與化石燃料和原子核燃料正被逐漸耗盡相反，可再生能源是取之不盡，用之不竭的。但是，僅可再生還不夠。它必須是環(huán)境友好、健康、安全、無(wú)污染和可持續的。綠色能源囊括了所有這些優(yōu)點(diǎn)，其中最重要的也許是‘可持續’這一點(diǎn)。
可持續就是像生物多樣性的自然生態(tài)系統一樣，能持續千百萬(wàn)年，是通過(guò)相互合作和相互依存的循環(huán)經(jīng)濟使整體達到再生。對人類(lèi)這一物種而言，那是一種負責任地、公平合理地利用自然資源的能力，以此滿(mǎn)足當代所有人的需要而同時(shí)不損害后代人的利益。我們從自然得到的最深刻的教訓是，生態(tài)系統各種生物之間的相互合作和相互依存對整體的生存是必需的。
2050年前100%可再生能源——向低碳經(jīng)濟轉化的一個(gè)機會(huì )
向低碳或零碳經(jīng)濟轉化是一件緊迫的任務(wù)，特別是對發(fā)達國家來(lái)說(shuō)，他們也是溫室氣體的主要釋放者。 一般認為，向低碳轉化是一場(chǎng)應盡可能避免的經(jīng)濟苦難。但正如德國向他人所展示的，這可能正是前所未有的技術(shù)創(chuàng )新的機會(huì )，是創(chuàng )造新工作崗位、新市場(chǎng)和給國家帶來(lái)健康和財富的難得機會(huì )。
德國自1974年的石油危機以來(lái)，在新能源研發(fā)方面比世界其他地方率先邁開(kāi)大步。近20年里，其政府已經(jīng)提供了補貼、立法以及建立國內市場(chǎng)，最重要的是通過(guò)了上網(wǎng)電價(jià)法。目前，德國能從可再生資源中生產(chǎn)7.3%的主要能源：其中2900萬(wàn)千瓦風(fēng)能、1350萬(wàn)千瓦光伏電、730萬(wàn)千瓦太陽(yáng)能，其余為水電、地熱或生物能。政府有責任在2050年前把可再生能源的比例增加到50%，但是，德國的可再生能源部門(mén)聲稱(chēng)到那時(shí)他們可以達到三倍于那個(gè)數字，100%的可再生能源。
在德國將來(lái)的低碳或零碳經(jīng)濟中沒(méi)有核能，在2022年前，核能將被完全淘汰。而且一直到2020年，其捕獲和儲存二氧化碳都不會(huì )將核能計算在內，因為連這項技術(shù)的支持者都認為到那時(shí)它也不可能被商業(yè)化。德國在2020年前要把溫室氣體的排放在1990年的水平上減少40%，并且不把碳貿易計算在內，即不把溫室氣體排放“出口”到發(fā)展中國家去，不以此增加發(fā)展中國家的負擔。
原子核黑洞
在美利堅合眾國的大地上，核電工業(yè)部門(mén)至今無(wú)法推翻任何一州禁止建立更多原子核反應堆的決定。鑒于建造費用失控，奧巴馬政府已經(jīng)在2009年2月凍結了長(cháng)期作為核廢料堆棧的尤卡山。
核工業(yè)因其施工期費用高昂而臭名昭著(zhù)。但是，比起核電設備的退役、廢物管理和處置的下游成本來(lái)說(shuō)這算不了什么。毫不奇怪，它被認為是私營(yíng)工業(yè)糟糕的投資。因此，英國納稅人不得不接管所有債務(wù)和承擔運營(yíng)該行業(yè)最“骯臟的”、在塞拉菲爾德所虧損工業(yè)的費用，現在一年的運行費用高達30億英鎊，還在上升。與此同時(shí)，清理和“退役”的成本為730億英鎊。塞拉菲爾德已經(jīng)成為世界的核廢料場(chǎng)，而且看不到其被結束的跡象。由于后處理廠(chǎng)的功能不全使得更多的核廢料被堆積起來(lái)，而至今還沒(méi)有指定的核廢料最終處置場(chǎng)地。美國的情況也不太好，投資好幾千億美元建造104座核電廠(chǎng)，約占全球總數的1/4，生產(chǎn)全美電力的19％。最新估計其核廢料處理成本在962億美元。
美國的納稅人在“沒(méi)有著(zhù)落的成本費用”中也背上了沉重而巨大的包袱，兩國的核工業(yè)繼續在給只有菲薄利潤的老掉牙的核反應堆投資，它們早就超過(guò)了服役年限及安全運行期限。
安全是一個(gè)主要問(wèn)題。目前的結果表明沒(méi)有一座現存的反應堆或在建的第三代反應堆能預防故障或破壞。此外，危險的主要來(lái)源是坐落在該站過(guò)分擁擠的冷卻池內那些被用過(guò)的燃料，它既容易著(zhù)火又容易引起爆炸。
切爾諾貝利的放射性塵埃是美國在日本廣島和長(cháng)崎投下的原子彈所釋放塵埃的30到40倍。2005年的報告估計，切爾諾貝利核事故直接造成56人死亡，在高度暴露于放射性塵埃的60萬(wàn)人群里有新增的4000個(gè)癌癥病例，生活在附近的600萬(wàn)人中有5000個(gè)癌癥病例。德國也有新的證據表明小孩白血病與接近核電站有關(guān)，預示著(zhù)有毒性和放射性的廢物的累積是當代和未來(lái)一代的健康負擔。
在全球范圍內，核能對電力的貢獻為14.8％，2006年只占所消耗能源的2.1％，數據還在不斷下滑；同時(shí)，世界上新的可再生能源的貢獻從0.4％上升至6.2％。德國擺正了核能的位置，在2007年，德國一年就增加可再生能源約150億千瓦時(shí)，相當于兩個(gè)核反應堆的輸出。
此外，開(kāi)礦和提取鈾不僅對環(huán)境是毀滅性的，也是高耗能的。生命周期評估顯示，在未來(lái)50或60年里鈾礦級別低于0.02%時(shí)，建設鈾燃料反應堆所消耗的能源比它們能生產(chǎn)的能源還要多。
碳捕獲和儲存
碳捕獲和儲存(CCS)意在從發(fā)電站捕獲二氧化碳并把它儲存于地下油氣采盡的油田、廢棄礦井或深層的海水層，以減少燃燒化石燃料帶來(lái)的影響。這是一種未被證明的技術(shù)，預計最早的商業(yè)化利用在2030年后，即使能用上恐怕也太晚。國際能源機構估計，要使CCS在2050年左右起到有意義的減輕氣候影響的作用，需要有6 000個(gè)項目，且每個(gè)項目需要每年注入地下100萬(wàn)噸二氧化碳才行。
CCS要用掉電站所生產(chǎn)的10%到40%的能源，這就抹掉了其將近50年效率的提高，而且會(huì )增加電站燃料消耗的1/3，該項技術(shù)還需要比不用這項技術(shù)增耗90%的淡水，因此采用此技術(shù)的代價(jià)是昂貴的，可能會(huì )使發(fā)電廠(chǎng)的成本增加一倍，將電價(jià)提高21%到91%。受德國聯(lián)邦政府委托的最新研究證實(shí)，比起可再生能源諸如風(fēng)能和太陽(yáng)能，CCS將增加10到40倍的二氧化碳排放，發(fā)電成本提高100%。
另外，二氧化碳儲存的效力和安全性也值得懷疑。2006年，美國在德克薩斯州弗利奧的鹽積巖成形的地質(zhì)調查和野外實(shí)驗中發(fā)現，被埋的二氧化碳熔化了巖石的大量礦物質(zhì)，巖石本是負責把氣體封閉住的，這樣二氧化碳反而被釋放到了大氣中。因此，要想使它可行，二氧化碳的捕獲和儲存必須在幾個(gè)世紀內讓全球的平均漏氣率不超過(guò)1%，否則，其釋放總量將會(huì )大于或等于最初企圖減輕的數量。
警惕生物炭倡議
我們已經(jīng)在2006年的相關(guān)報告里警告過(guò)從“生物能源”作物提取生物柴油的做法，并預測到它會(huì )增加森林砍伐、土地掠奪和食品價(jià)格上漲等問(wèn)題。非洲、聯(lián)合國、美國和英國政府的環(huán)境審計委員會(huì )現在已要求暫停種植生物燃料。
國際生物炭倡議(IBI)組織曾提議非洲、南美洲、南亞和其他發(fā)展中國家可設想在千百萬(wàn)公頃的“多余土地”上種植原料作物和樹(shù)木。但不是收獲生物量提取生物柴油，而是把它們變成生物炭埋到土壤底下，它們在那里會(huì )穩定千萬(wàn)年并提高作物的產(chǎn)量。于是，生物炭被人說(shuō)成是能用土壤吸收穩定碳的手段以及拯救氣候的“負碳”創(chuàng )意，并且還能提高糧食產(chǎn)量。該組織也因此在全球155個(gè)非盈利組織簽署的聲明中被批評為是一種“對人民、土地和生態(tài)系統的新威脅”。
國際生物炭倡議組織是受到哥倫布發(fā)現新大陸前（公元前450 和公元 950 間）在亞馬遜盆地的一些聚居區發(fā)現黑土的啟示。黑土是炭、骨和糞被埋在土里許多年后形成的。據亞馬遜流域的當地農民講，黑土的生產(chǎn)力大大高過(guò)周?chē)渌寥馈５牵芯砍晒砻鳎裉焖a(chǎn)的生物炭不是黑土。再說(shuō)，被埋的生物炭也并不穩定，還會(huì )加速土壤中腐殖質(zhì)的分解。同時(shí)，它改善作物產(chǎn)量的能力似乎是零散的、短期的，要依賴(lài)當地條件而定。
拯救氣候最重要的不僅是控制大氣二氧化碳上升，而且也要提高氧氣水平。提高氧的含量要靠大地上的綠色植物和海洋里的浮游生物，還可以通過(guò)分解水產(chǎn)生氧氣并固定二氧化碳“飼喂”生物圈的其它生物。氣候科學(xué)家在最近十年才發(fā)現氧氣的消耗快于二氧化碳的上升，大陸和海洋均是如此。自從2003年起生物柴油的興起刺激和加劇了森林的砍伐，這段時(shí)間正好跟氧氣大量急速下降的時(shí)間相吻合。此外，生物炭本身就是一個(gè)吸收氧氣的槽，氧氣消耗增加的同時(shí)又因為樹(shù)木變成炭被埋不能使氧氣再生，從而徒使氧氣耗盡。生物炭在清潔發(fā)展機制（CDM）推動(dòng)下，會(huì )進(jìn)一步加速森林的砍伐，并會(huì )利用所謂的“多余土地”去種植生物炭原料從而對其它自然生態(tài)系統造成破壞。所有這一切將決定性地帶來(lái)氧氣下跌的趨勢，這近乎向大滅絕靠攏。而人類(lèi)由于高度需氧可能首當其沖。
世界轉向可再生能源
2008年，歐盟和美國都是第一次有比常規電力更多的可再生能源的加入，而且趨勢正在繼續。全球來(lái)自新的可再生能源的電力（除水電）在2008年至少達到2800億千瓦，比2007年的2400億千瓦增加了16%。新的可再生能源現在占了全球正規電力行業(yè)的6.2%。舉例說(shuō)，中國迅速增長(cháng)的家庭沼氣到2008年底估計已經(jīng)達到90億千瓦，再加傳統可再生的如大型水電站6％和窮苦家庭的薪柴與其它生物量約12%。
太陽(yáng)能居新能源之首。 太陽(yáng)能增加了15%達1470億千瓦。德國的太陽(yáng)能熱水在2008年創(chuàng )記錄增長(cháng)了20萬(wàn)套設備，總裝機容量73億千瓦。全球與電網(wǎng)相聯(lián)的太陽(yáng)能光伏電繼續成為發(fā)展最快的發(fā)電技術(shù)，增幅達70%，為134億千瓦。
2008年，全球的風(fēng)力發(fā)電能力增加了280億千瓦，達到1220億千瓦。這是連續第五年的加速增長(cháng)，年增長(cháng)超過(guò)28%。美國率先增長(cháng)84億千瓦，比2007年增加49.5%。中國以最快的發(fā)展速度位居第二，是增長(cháng)量第二高的國家，達到62億千瓦。至少有73個(gè)國家在2008年末有了可再生能源的政策目標，2009年又新加入幾個(gè)。在2008年和2009年初，至少有五個(gè)國家第一次采用了上網(wǎng)電價(jià)稅率，他們是肯尼亞、菲律賓、波蘭、南非和烏克蘭。
歐洲的許多政治家和可再生能源專(zhuān)家認為，到2050年時(shí)實(shí)現100%的可再生能源供應市場(chǎng)且不要補貼的現實(shí)選擇是可以達到的。尤其是分散分布的發(fā)電模式，它能實(shí)現使用地點(diǎn)的能源自給，這一模式已在德國被證明是成功的。
可再生能源是用之不竭的能源。僅風(fēng)能就可達到世界所用電力的40倍或世界總能源消耗的5倍多。巨大的潛力也存在于太陽(yáng)能市場(chǎng)，各地安裝的太陽(yáng)能電池板已跟電網(wǎng)的電同價(jià)；人們不斷進(jìn)行革新并逐步轉向可再生能源，以此節省燃料賬單。如利用從廢棄物產(chǎn)出的沼氣已改變了中國農村的面貌，其焚燒廢物的社區炊具也將準備在非洲“一顯身手”。利用深層淡水或海水冷卻室溫的空調和提供的能源、利用鹽堿農業(yè)為世界生產(chǎn)糧食和燃料及利用河口潮汐發(fā)電等，這些都是繼水電和地熱能等之外的良好選擇。一些有益的措施在逐步地實(shí)施，諸如回收廢熱的熱電聯(lián)產(chǎn)、收獲和儲存太陽(yáng)能的人工光合作用以及潛在的以低溫嬗變解決我們的核廢物等。
作者簡(jiǎn)介：何美蕓，香港大學(xué)生化專(zhuān)業(yè)博士，圣地亞哥加州大學(xué)神經(jīng)科學(xué)博士后，美國國家遺傳基金研究人員，倫敦大學(xué)生化研究員。英國open大學(xué)生物學(xué)高級講師，現任《社會(huì )中的科學(xué)》（ISIS）雜志主編。
