未来将由煤炭和石油驱动，还是由可再生能源驱动，这一问题至关重要，既关系到澳大利亚经济的中期前景，也关系到地球的长期未来。无论选择哪条道路，要取得成功，都必须解决储能问题。
“清洁煤炭”的未来只能通过大规模实施 碳捕获与封存（CCS）来实现。也就是说，必须在化石燃料燃烧时捕获产生的二氧化碳，然后将其无限期储存在地下储存库中，或者或许储存在树木等生物质中。
另一方面，主要的可再生能源——风能和太阳能板——面临着另一种储能难题。风能具有间歇性，太阳能仅在白天发电，而且还会受到云层覆盖的影响。因此，以可再生能源为主的系统必须采用可变电价来管理需求，或纳入某种形式的储能。
这样看来，这个问题似乎是对称的。然而实际上，储能问题有许多可能的解决方案，而CCS问题的解决方案却寥寥无几，而且没有一种看起来可能奏效。要理解其中缘由，我们先来考察可再生能源这一更广泛的现象。
具备成本竞争力的可再生能源
过去十年间，可再生电力的发电成本，尤其是太阳能发电成本，大幅下降。如今，在许多地方，即使没有目标、补贴或高碳价，它也已能与新建燃煤电厂展开成本竞争。
与此同时，电动汽车和混合动力汽车取得了显著进展，尽管 市场份额仍然很小。因此，如今已可以 设想一个完全由可再生能源构成的能源系统，涵盖发电和电动汽车，并在未来几十年逐步发展。
这些发展恰好发生在气候变化问题日益迫切之时，并非巧合。停止燃烧碳基燃料的必要性，催生了市场和非市场两方面的动力，促使人们寻找解决方案。在已有碳价，或预计未来将会出现碳价的地方，这些碳价会带来对任何能够以实用形式（电力或车辆动力）提供能源的零碳技术的需求。
杰出的研究人员既受到问题重要性的激励，也受到研究资金可用性的推动，将注意力集中于可再生能源，而非其他相对重要性已下降的课题（这让人想起《毕业生》中给达斯汀·霍夫曼的忠告：通往繁荣未来的关键词就是“塑料”）。
排放交易机制和可再生能源强制目标，促使企业投资于研究与开发，将理论进展转化为可销售的产品。上网电价补贴和其他激励措施，则鼓励发电企业和家庭采用这些产品。反过来，这形成了良性循环：需求增长推动成本下降（得益于规模经济），进而进一步带动需求增长。
因此，如今全球太阳能板的安装速度已达到 每周一吉瓦，几乎相当于 整个20世纪安装总量。
碳零排放能源研究取得成功，并没有什么神秘之处。问题的性质决定了潜在解决方案的范围极其广泛。任何能够带动涡轮机的东西都能发电。这包括风、波浪和潮汐等物理力量；能够烧水产生蒸汽的燃料；以及驱动地热能的温差。阳光中的能量也可以转化为电力，既可以通过聚集其热量，也可以通过太阳能板的光伏效应来实现。
本世纪初人们真正开始大力推动可再生能源时，没人能预知这些技术中是否有任何一种能够具备成本效益，或适用于大规模应用。每一种技术都像是一场胜算相当渺茫的赌注，赌的是此前阻碍其大规模部署的局限能够被克服。
但即使所有赛马都是冷门，只要押注的马匹足够多，也很有机会至少押中一匹赢家。事实证明确实如此。地热能和聚光太阳能进展有限，波浪能和潮汐能几乎毫无进展，但风能和太阳能光伏技术的押注最终取得了成功。
储能方案
储能问题也可以用同样的方式来理解。任何涉及能量的可逆过程，都构成一种潜在的储能技术。正向过程利用供应过剩的电力来源所产生的能量，例如正午的太阳能板，或需求低迷时深夜运转的风力涡轮机。反向过程则将储存的能量转化回电力。过程中会损失一些能量，也需要承担其他成本，但如果需求差异足够大，整体上仍然有净收益。
储能问题的普遍性意味着可能的解决方案范围极其广泛。可逆过程可能涉及化学能（如电池）、热能（如低谷时段的热水）、动能（如飞轮）或势能（如抽水蓄能）。这意味着，可以根据关键需求究竟是成本、速度还是能量密度，找到解决各种储能难题的方案。
例如，发电站可能优先考虑成本效益，或速度与灵活性。与此同时，汽车电池需要高密度储能。将现有方案调整以满足新需求，或开发全新方案，都需要一些时间。但这一进程已经展开，并且正取得重大进展。
碳捕获这匹赛马胜算渺茫
与碳捕获与封存形成的对比十分鲜明。CCS技术包含三个阶段，而每个阶段可选的技术方案都有限。首先，必须在化石燃料产生的二氧化碳逸入大气之前将其捕获。即使是 现有最佳技术 ，也会导致燃烧所产生的能量损失高达30%。
其次，必须将捕获的二氧化碳运送到储存地点。若将发电站建在合适地点附近，或许可以避免运输，但这很可能会增加燃料运输和远距离输电的成本。
最后也是最困难的一步是储存本身。目前最好的方法是 将二氧化碳泵入地下储存库，而储存库必须足够稳定，才能无限期防止泄漏。讽刺的是，这种方法已被证明成本过高，唯有在加压气体被用于帮助从枯竭油井中采出更多原油的地方才例外。
总而言之，如果投资储能就像在一场赛马中押注每匹马，那么投资CCS就像是 串关投注），只有连续押中多场比赛的赢家才能获利。
这么一想，聪明的资金押注储存能源而非碳，就不足为奇了。
本文由 The Conversation合作发布。发布本文并不意味着世界经济论坛认同其中观点。
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作者：John Quiggin，昆士兰大学经济学院教授
图片：在“Schwarze Pumpe”小型电厂首次正式运行前，一根用于输送CO2的柔性管道。Vattenfall的零二氧化碳排放电厂是一个碳捕获与封存（CCS）试点项目，也是世界上第一座将从煤炭中产生的有毒排放物取出并深埋地下的电厂。路透社/Hannibal Hanschke
