本文与 The Conversation合作发表。
全球各国即将齐聚饱受创伤的巴黎，共同商定减缓全球气候变化的承诺。任何长期解决方案都需要“去碳化”全球能源经济，即转向几乎不使用或完全不使用化石燃料的能源。
这一转变能有多快实现？我们又可以采取哪些措施来加速这一转变？
回顾其他基础设施的发展历史，或许能提供一些线索。
能源基础设施
去碳化是一个基础设施问题，也是人类曾面临的最大规模的此类问题。它不仅涉及能源生产，还涉及交通运输、照明、供暖、制冷、烹饪以及其他基本系统和服务。全球化石燃料基础设施不仅包括油井和气井、煤矿、大型油轮、管道和炼油厂，还包括数以百万计的汽车、加油站、油罐车、储存仓库、发电厂、运煤列车、供暖系统、炉灶和烤箱。
所有这些基础设施的总价值 约为10万亿美元，接近美国国内生产总值的三分之二。任何如此庞大且昂贵的事物，都不可能在一年、甚至几年内被替换，这需要数十年。
值得庆幸的是，从某种意义上说，所有基础设施最终都会老化，这是一个好消息。一项 2010年的研究 提出了一个问题：如果让现有能源基础设施自然服役至寿命终结，而不加以更换，会怎样？
令人意外的答案是：如果每座报废的燃煤电厂都被太阳能、风能或水电取代，每辆报废的燃油汽车都被电动汽车取代，依此类推，我们或许就能将 地球边界保持在……之内。
研究显示，把现有基础设施用到报废为止，并不会使我们突破许多科学家视为可接受气候变化上限的全球升温2摄氏度。
问题在于，当然，我们目前并未这样做。相反，我们正以同类设备替换报废系统，同时继续钻探、开采和建设更多设施。但这种情况可能会改变。
从起步到完善：一个30至100年的时间表
像我这样研究 基础设施 的历史学家会观察到一种典型模式：先是较为缓慢的创新阶段，随后进入“起飞”阶段，在此期间，新的技术系统在整个区域内迅速建成并被采用，直至基础设施稳定下来，进入“完善”阶段。
这一时间模式在各类基础设施中惊人地相似。在美国，运河、铁路、电报、输油管道和铺装道路的起飞阶段 持续了30至100年。广播、电话、电视和互联网的起飞阶段 各自持续了30至50年。
基础设施的历史表明，可再生电力生产的“起飞”已经开始，并且将迅速推进，尤其是在政府支持这一目标的时间和地区。
太阳能和风能装机目前正以快于其他任何电力来源的速度涌现，全球年增长率分别为 50%和18%（2009至2014年间）。这些能源可以依托现有基础设施，将电力输入电网（不过，其间歇性发电特性要求管理者调整其 负荷平衡技术）。但风能和太阳能还可以为单个住宅、农场和偏远地区提供“离网”电力，这使这些能源具有独特的灵活性。
一些国家，尤其是德国和中国，已对可再生能源作出重大承诺。
德国目前 有超过25%的电力来自可再生能源，这有助于使其碳排放总量相较 减少超过25% （以1990年为基准）。中国已是太阳能发电量最多的国家，装机容量超过30吉瓦，并计划在今年年底达到 43吉瓦。在澳大利亚，2010年至2015年间，太阳能光伏装机容量 从130兆瓦增至4.7吉瓦 ，年增长率为96%。
结合电动汽车、高效LED照明以及地热供暖和制冷等互补技术，这一转型可能使我们更接近碳中和。
基础设施发展的30至100年时间表能否加速？一些迹象表明，答案或许是“可以”。
首先，就电力而言，只需更换电源；电网，即输送电力的电线杆、电线和其他设备，需要以不同方式管理，但无需从头重建。其次，欠发达国家可能会利用可再生能源技术，几乎完全“跨越式”地绕过旧有基础设施。
近期也曾发生过类似情况。例如，自2000年以来，移动电话网络已覆盖发展中世界的大部分地区，同时避免了铺设缓慢且成本高昂、易受损坏的固定电话线路；许多此类地区今后将永远不会在主要城市之外铺设这些线路。
在能源领域的对应做法是，利用便携式太阳能板和小型风车为建筑、农场、非正式定居点及其他有需求的地方供电。这些设施几乎可以安装在任何地方，无需长距离输电线路。这种情况在整个发展中国家也已经发生。
在发达国家，向可再生能源的转型可能需要长得多的时间。
在这些地区，不仅设备，而且专业知识、教育、金融、法律、生活方式以及其他社会文化体系，都既支持又依赖化石燃料能源基础设施。这些方面同样必须做出调整。
其中一些利益相关方，尤其是庞大的煤炭、石油和天然气行业，在这一转型中可能损失惨重。这些历史性的既得利益催生了坚决的政治阻力，美国当下的情况便是例证。
棘手问题，包括来自化石燃料的竞争
当然，能源基础设施并非唯一的挑战。事实上，去碳化还面临着巨大的技术难题。
为既有建筑加装保温层、提高燃油效率以及安装更高效的电气设备，无疑是 减少碳足迹最具成本效益的方式，但这些措施难以激发公众热情，也不易被炫耀。
目前及可预见的未来，没有任何能源来源能够真正做到“零碳”，因为即便是开采原材料和运输成品（包括太阳能板或风力涡轮机等可再生能源系统）时，仍需要使用以化石燃料驱动的设备。
电力是一种极为灵活的能源形式，但储存电力仍是一大难题；目前 最好的电池技术 需要使用锂，而锂是一种相对稀有的元素。尽管进行了大量研究，电池仍然昂贵、笨重，且充电缓慢。
稀土是在少数地方才能找到的极其稀有的元素，目前对风力涡轮机及其他可再生能源技术至关重要，这引发了 对未来供应的合理担忧。
最后，在许多情况下，燃烧石油、煤炭和天然气仍将是提供电力最便捷、成本最低的方式。
例如，跨洲航运、航空运输和长途卡车运输等主要交通方式仍很难转向可再生能源。生物燃料为降低这些交通系统的碳足迹提供了一种可能，但许多用作生物燃料原料的作物与粮食作物和/或野生土地存在竞争。
不过，从原则上讲，完全依靠可再生能源满足全世界所有能源需求的终极目标似乎是可行的。一项 近期的重要研究 发现，仅依靠风能、水能和太阳能即可轻松满足这些需求，且消费者价格不高于当前的能源系统。
基础设施作为社会承诺
在临近巴黎会议之际，这一切让我们处于何种境地？
仅靠技术创新无法实现加速去碳化，因为基础设施不仅仅是技术系统。它们代表着相互强化的金融、社会和政治承诺所构成的复杂网络，每一种承诺都有悠久的历史和根深蒂固的捍卫者。因此，重大变革需要大量文化转变和政治斗争。
在文化层面，一个可能推动加速变革的口号是“能源民主”：即人们能够并且应当在小规模上、在家中及其他地方自行生产能源。
新的建筑技术以及太阳能板的低成本，已使“净零能耗”住宅（即产生的能源与居住者消耗的能源相当）进入普通人可负担的范围。这些住宅是德国雄心勃勃的 Energiewende（即该国摆脱化石燃料的 能源转型 ）的组成部分之一。
在基础设施发展史上，当新技术从大型企业和政府机构转向个人及小型企业采用时，起飞阶段往往会加速。20世纪初的电力和1990年代的互联网使用便是典型例证。
在澳大利亚昆士兰州，超过20%的住户目前已能自行发电。这一例子表明，朝向屋顶太阳能新社会规范的“临界点”，在某些地方可能已经达到。事实上，一项 近期研究 发现，判断某位房主是否为房屋安装太阳能板的最佳指标，是其邻居是否已经安装了太阳能板。
拼图的碎片
许多不同的政策方法都有助于既减少消费，又提高能源结构中可再生能源的比例。
建筑规范可逐步调整，要求每个屋顶都能发电，和/或提升至 LEED“绿色建筑”标准。逐步提高的碳税或总量控制与交易制度（ 一些国家已实施）将在减少化石燃料消耗、促进可再生能源使用的同时，激励创新。
在美国，至少从政治角度看，取消 目前流向化石燃料的诸多补贴 ，可能比征收碳税更为容易，同时也能发出类似的价格信号。
奥巴马政府旨在减少燃煤电厂碳排放的 清洁电力计划 代表了正确的政策方向。该计划逐步生效，既为公用事业公司留出调整时间，也为仍处于萌芽阶段的碳捕获与封存系统留出发展时间。美国环境保护署估计，该计划将带来200亿美元的气候变化效益，以及140亿至340亿美元的健康效益，而成本则低得多。
由于温室气体来源众多，包括农业、畜牧业、制冷剂和森林砍伐（仅举几例），因此，全球经济去碳化的内容远不止于转向可再生能源。
本文仅探讨了这一庞大拼图中的一块，但基础设施视角或许也有助于我们思考其他问题。
基础设施的历史告诉我们，去碳化的进程不会像我们期望的那样迅速。但历史也表明，有办法加速这一变革，而且存在临界点时刻，届时许多变化可能会非常迅速地发生。
我们或许正处于这样一个时刻的边缘。随着巴黎气候谈判的推进，不妨从各国为推动这一进程所作的众多承诺中汲取灵感。
本文发表不代表世界经济论坛认可其观点。
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作者：Paul N Edwards，密歇根大学信息与历史学教授。
图片：一名男子在砖厂从窑炉中清除灰尘，取出烧制好的砖块。REUTERS/Faisal Mahmood。
