電力為世界提供動(dòng)力。它為我們的家庭照明，為我們的工廠提供動(dòng)力，不久還將成為我們交通需求的首選能源。它可以通過(guò)燃燒化石燃料、風(fēng)力渦輪機(jī)或太陽(yáng)能電池板產(chǎn)生。利用太陽(yáng)能發(fā)電是完全合乎邏輯的。陽(yáng)光是免費(fèi)的，在過(guò)去的二十年里，太陽(yáng)能的成本急劇下降。我們所需要做的就是收集、分配和儲(chǔ)存電力，以便在沒(méi)有太陽(yáng)照耀的時(shí)候，人類可以享受幾乎便宜到無(wú)法計(jì)量的電力，直到大約20億年后太陽(yáng)內(nèi)爆。
歐洲的研究人員于2023年10月17日在《自然通訊》雜志上發(fā)表了一項(xiàng)新研究，得出了一個(gè)相當(dāng)不同尋常的結(jié)論。他們驚奇地發(fā)現(xiàn)，太陽(yáng)能發(fā)電的引 爆點(diǎn)并不在未來(lái)。事實(shí)上，它已經(jīng)發(fā)生了。他們發(fā)現(xiàn)的結(jié)果是，向太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)變已經(jīng)不可逆轉(zhuǎn)！
這些研究人員來(lái)自不同的機(jī)構(gòu)，包括?？巳卮髮W(xué)全球系統(tǒng)研究所、劍橋大學(xué)能源、環(huán)境和自然資源治理中心、世界銀行、倫敦大學(xué)學(xué)院可持續(xù)資源研究所、斯德哥爾摩皇家理工學(xué)院氣候行動(dòng)中心、英國(guó)劍橋計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)院。
除去技術(shù)術(shù)語(yǔ)，該報(bào)告指出，之前對(duì)未來(lái)能源生產(chǎn)的研究過(guò)度強(qiáng)調(diào)了化石燃料的作用，而對(duì)可再生能源(尤其是太陽(yáng)能)的作用強(qiáng)調(diào)不足。研究人員說(shuō)：“如果沒(méi)有進(jìn)一步的能源政策變化，太陽(yáng)能似乎會(huì)沿著一條強(qiáng)勁的軌跡，在本世紀(jì)中葉之前成為未來(lái)的主要能源?！?/p>
“由于技術(shù)成本和部署的共同演變，我們的分析從當(dāng)前和歷史數(shù)據(jù)趨勢(shì)中建立了定量的經(jīng)驗(yàn)證據(jù)，表明太陽(yáng)能臨界點(diǎn)可能已經(jīng)過(guò)去。一旦太陽(yáng)能和儲(chǔ)能的綜合成本在幾個(gè)主要市場(chǎng)與所有替代技術(shù)的成本持平，其廣泛部署和全球成本的進(jìn)一步下降可能是不可逆轉(zhuǎn)的?！边@與Rupert Way等人的結(jié)果相呼應(yīng)，他們表明這種配置將比其他選擇更便宜。
“然而，太陽(yáng)能主導(dǎo)的臨界點(diǎn)并不能解決氣候變化緩解或?qū)崿F(xiàn)氣候目標(biāo)，因?yàn)樗荒艽_保零碳能源系統(tǒng)。太陽(yáng)能主導(dǎo)的電力系統(tǒng)可能會(huì)被鎖定在既沒(méi)有彈性也沒(méi)有可持續(xù)性的配置中，因?yàn)樗匀豢赡芤蕾嚮剂蟻?lái)提供可調(diào)度的電力?！?/p>
“可能阻礙實(shí)現(xiàn)零碳能源系統(tǒng)的問(wèn)題包括電網(wǎng)穩(wěn)定性問(wèn)題、金融資本和關(guān)鍵礦產(chǎn)的可用性問(wèn)題，以及決策者是否愿意參與快速轉(zhuǎn)型，這可能會(huì)在各自地區(qū)產(chǎn)生重大的分配問(wèn)題。烏克蘭戰(zhàn)爭(zhēng)引發(fā)的能源危機(jī)表明，加速擺脫化石燃料的需求更加迫切?！?/p>
“我們得出的結(jié)論是，實(shí)現(xiàn)零碳電力系統(tǒng)可能需要不同于傳統(tǒng)能源建模領(lǐng)域討論的政策。在可再生能源和化石燃料之間實(shí)現(xiàn)成本平衡所需的碳價(jià)格可能很快就會(huì)變?yōu)榱?。相反，只有解決上述障礙(電網(wǎng)彈性、融資渠道、材料供應(yīng)鏈管理和政治反對(duì))的政策，才能成功實(shí)現(xiàn)凈零能源排放?！?/strong>
“這些預(yù)測(cè)和敏感性讓我們有信心表明，從現(xiàn)在開始，現(xiàn)實(shí)的能源模型基線應(yīng)該包括比通常假設(shè)的更大的太陽(yáng)能份額，因?yàn)樗鼈兪姑禾亢吞烊粴庵鲗?dǎo)的基線情景在很大程度上是不現(xiàn)實(shí)的?！盜PCC報(bào)告中評(píng)估的主要情景框架——社會(huì)經(jīng)濟(jì)路徑(SSPs)，包括能源結(jié)構(gòu)日益依賴煤炭的情景。這項(xiàng)工作明顯表明，這些情況極不可能發(fā)生?！?/p>
令人驚訝的結(jié)果
“刺激太陽(yáng)能光伏發(fā)電的歷史政策降低了成本。我們現(xiàn)在正處于成本下降和額外部署之間的良性循環(huán)，不再需要針對(duì)太陽(yáng)能施加更雄心勃勃的政策，”?？巳卮髮W(xué)的主要作者Femke Nijsse說(shuō)道?！暗菍?duì)于其他可再生能源，仍需要更強(qiáng)大的政策?！?/p>
在過(guò)去的15年里，太陽(yáng)能電池板和風(fēng)力發(fā)電的成本大幅下降。研究人員已經(jīng)開始討論一個(gè)“臨界點(diǎn)”，在這個(gè)臨界點(diǎn)上，可再生能源可能僅從成本上就能夠勝過(guò)化石燃料，但對(duì)于這種情況何時(shí)或如何發(fā)生，幾乎沒(méi)有達(dá)成一致意見。因此，全球能源系統(tǒng)的模型普遍假設(shè)化石燃料的主導(dǎo)地位將繼續(xù)下去。過(guò)去的模型也一直低估了太陽(yáng)能在現(xiàn)實(shí)世界中的增長(zhǎng)速度。
相反，Nijsse和她的同事們用一套包含綠色技術(shù)擴(kuò)張和成本下降之間良性循環(huán)的三種模型來(lái)分析全球能源系統(tǒng)。這些模型使用現(xiàn)實(shí)世界的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來(lái)預(yù)測(cè)到2060年各種能源技術(shù)的推廣?！拔覀?cè)噲D找出需要哪項(xiàng)政策來(lái)‘引 爆’這個(gè)臨界點(diǎn)。我們發(fā)現(xiàn)它已經(jīng)傾斜了，假設(shè)有四個(gè)障礙可以克服或避免?！?/p>
四大障礙
太陽(yáng)能光伏的四大障礙是：不穩(wěn)定的電網(wǎng)、發(fā)展中國(guó)家缺乏太陽(yáng)能融資、供應(yīng)鏈能力以及來(lái)自失業(yè)地區(qū)的政治阻力。
研究人員說(shuō)，在實(shí)現(xiàn)清潔能源轉(zhuǎn)型方面，解決這些障礙的政策可能比降低太陽(yáng)能價(jià)格(如征收碳稅)的努力更有效。
1、為了實(shí)現(xiàn)彈性電網(wǎng)，使其能夠適應(yīng)太陽(yáng)能可用量的日常、季節(jié)性和天氣相關(guān)變化，政策制定者可以增加其他可再生能源、區(qū)域之間的電力傳輸鏈路、電池和其他形式的能源儲(chǔ)存，以及管理電力需求的政策。否則，世界可能會(huì)陷入一個(gè)依賴化石燃料來(lái)滿足能源需求高峰的能源系統(tǒng)。
2、還需要新的政策來(lái)為發(fā)展中國(guó)家的太陽(yáng)能部署提供資金。目前，太陽(yáng)能融資主要集中在高收入國(guó)家，而國(guó)際發(fā)展援助也主要集中在中等收入國(guó)家。低收入國(guó)家，特別是非洲國(guó)家，被排除在外。因此，僅靠降低成本就能使發(fā)展中國(guó)家脫碳是不確定的。
3、電氣化和電池需要大量的礦物和金屬，如銅、鎳、鈷、鋰和稀土元素，而這些元素的供應(yīng)鏈有時(shí)很薄弱。需要進(jìn)行研究以找到替代辦法，而且最大限度地回收和再利用材料的政策也很重要。
4、最后，來(lái)自化石燃料利益集團(tuán)和依賴化石燃料就業(yè)的社區(qū)的政治反對(duì)可能會(huì)阻礙太陽(yáng)能的部署。確保依賴化石燃料的社區(qū)在綠色轉(zhuǎn)型中得到照顧，可能有助于減緩這種阻力。
多點(diǎn)開花
Nijsse和她的同事們現(xiàn)在正在全球能源系統(tǒng)的其他地方尋找臨界點(diǎn)，特別是與家庭供暖和電動(dòng)汽車有關(guān)的臨界點(diǎn)。
她說(shuō)：“我們想更詳細(xì)地研究的是各個(gè)行業(yè)之間的相互作用，以及它們?nèi)绾斡绊懳覀儼l(fā)現(xiàn)的第一個(gè)障礙(電網(wǎng)穩(wěn)定性)。我們可以利用多余的太陽(yáng)能來(lái)預(yù)熱熱水或房屋嗎？我們能否將電動(dòng)汽車電池用于電網(wǎng)儲(chǔ)能？如果是這樣，我們能否創(chuàng)造一連串的引 爆點(diǎn)？”
一如既往，關(guān)鍵在于成本。如果政治家不扭曲市場(chǎng)，成本最低的能源將勝出。社會(huì)公正也將是一個(gè)關(guān)鍵考慮因素。在全球范圍內(nèi)，約有1200萬(wàn)人受雇于傳統(tǒng)能源公司。為了使可再生能源革命向前發(fā)展，必須滿足他們的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)需求。幸運(yùn)的是，今天能源部門所需的許多技能，明天將完全可以轉(zhuǎn)移到可再生能源領(lǐng)域。
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