油价大幅下跌，而页岩气则使美国的能源自给能力日益增强。这对全球转向可再生能源意味着什么？化石燃料在我们的能源结构中又扮演什么角色？出于对核废料安全储存的担忧，核能会消失吗？
在担任美国能源部长四年多之后，诺贝尔奖得主、斯坦福大学物理学以及分子与细胞生理学教授史蒂文·朱探讨当前能源格局及未来前景。
您在能源部任职期间，美国可再生能源的部署规模翻了一番。随着化石燃料价格下跌，这是否会削弱可再生能源的商业可行性？如果是，这对可再生能源解决方案的投资意味着什么？
化石燃料价格下跌确实会产生一些影响，但请记住，美国78%的经济体所在州都制定了强制性的可再生能源配额标准。这些标准要求一定比例的电力必须来自可再生能源。例如，加利福尼亚的目标是到2020年实现33%的电力来自可再生能源。目前，可再生电力约占美国发电总量的13%。其中一半是水电，另一半主要是风电，另有少量太阳能、生物质能和地热能。可再生能源成本已大幅下降。即使天然气——如今成本最低的发电方式——维持在每百万英热单位（BTU，英制热量单位）4美元，风电在没有补贴的情况下也几乎同样便宜。美国日照较充足地区的发电成本也正接近新建天然气电厂的水平。预计风能和太阳能的成本至少还会在未来十到二十年继续下降。或许十年后，在美国许多地区，可再生能源将能与任何新型能源相竞争。
您认为当今最大的能源问题是什么？
这是多种因素共同作用的结果。随着可再生能源和电力储能成本降低，我们必须设计电网系统，充分利用成本更低的能源。随着可再生能源在能源总量中的占比日益提高，备用电力和储能成本也会计入可再生能源的成本。有时风不会吹，太阳也不会照耀。一些国家全年综合计算的间歇性能源占比约为25%。挑战之一是如何从25%提高到50%乃至更高。这意味着必须在更广阔的区域内平衡负荷，因为汇集能源的区域越大，就越能平抑波动。不过，达到50%时，还需要能源储存。
德国人把从化石燃料和核能转向可再生能源称为“能源转型”（Energiewende）：世界真的正走在这条道路上吗？
各国会走上不同的道路。我希望德国能让其核反应堆继续运行至可用寿命结束，以便实现更有序的转型。在德国，约30%的电力来自可再生能源，其中10%来自生物燃料，其余来自风能和太阳能。几乎所有风电都位于德国北部，而电力必须输送到南部的重工业地区；有些人不希望输电线路出现在视野之内。德国必须想办法解决这个问题。中国也在采取行动——如今已设定目标，要限制碳排放和煤炭使用，并在2030年或更早实现20%的能源来自可再生能源。像中国这样的发展中国家表示清洁能源是一项重要目标，这是非常好的迹象，无论是否达成联合国协议都是如此。中国表示“我们会继续推进这件事”，意义重大。
目前哪些最令人关注的科学进展有望改变清洁能源领域？
在太阳能光伏领域，一种名为钙钛矿的新型复合材料在实验室测试中的效率，从2009年的3.8%提高到2014年的20%以上。如果能将这些材料与硅结合使用，光伏发电量有望增加50%。电池和“超级电容器”也出现了新的化学体系和结构。超级电容器单位体积可接受并输出的功率远高于电池，而中等尺寸的超级电容器可使车辆制动时实现能量完全回收。我尤其看好纳米结构电池和石墨烯基超级电容器。能效技术也在进步：性能相当的汽车，如今每加仑汽油的行驶距离是40年前汽车的两倍；波音787每乘客英里消耗的燃油仅为波音707的30%。能效提升也是转型的一部分。
有些人称赞电动汽车是解决能源问题的重要贡献——您同意吗？
同意。电动汽车电池的成本已降至2008年时的大约40%。根据特斯拉超级工厂（一家锂离子电池工厂）的预测，电动汽车的电池成本将从当前水平再降低一半。五年内，我们或许就能以25,000美元买到续航200英里的汽车。电池的能量密度正在提高——如今已有能量密度高出约60%的电池，也就是说，在相同重量和体积下可储存更多能量；与15至20年前的电池相比，这一提升十分显著。本十年内，能量密度很可能翻一番。
清洁技术界意见分歧：有人认为核能必须成为能源结构的关键部分，另一些人则认为，核废料储存尚未经验证，核能甚至比化石燃料更糟。您怎么看？
我认为，在未来半个世纪里，我希望核能成为电力结构的一部分，以实现电力供应多元化。废料处置是个问题，因为许多人不希望它出现在自家后院。但这主要是政治问题，而非科学问题。有些地质地点非常稳定，可以安全储存核废料。例如，美国有大片盐矿床，数百万年来一直稳定（没有水渗入），可为乏燃料提供安全的地质封存。我们也无法在本世纪上半叶结束之前真正放弃化石燃料，因为它们是备用电力所必需的。我们需要发明一种方法，将成本极低的电力转化为具有成本竞争力的液态烃类燃料，再用油轮运输并储存在世界各地。之后，我们才能开始逐步减少对化石燃料和核裂变能的依赖。
您曾游走于政治与科学之间……有时这似乎行不通。问题出在哪里？
有时，一群掌握充分信息的人会对如何处理X、Y或Z持不同意见。这正是政治应当发挥作用的地方。以气候变化为例，气候正在变化，而且有非常有力的证据表明，其中大部分变化是由人类造成的。尽管未来会发生什么仍有很大不确定性，但如果我们不大幅减少碳排放，就会面临巨大风险。恰当的政治辩论应当讨论如何应对这些风险；但如果说“除非科学能毫无疑问地证明会发生非常糟糕的事情，否则我们就可以继续走当前的路”，那就毫无道理。科学无法预测吸烟者中谁会患肺癌。经过半个世纪的回顾，我们如今知道，吸烟者患肺癌的风险是不吸烟者的25倍。审慎的风险管理不会把不确定性当作不作为的借口；火灾保险和健康保险也都是合理的。我们需要科学素养良好、愿意为本国的长远最佳利益采取行动的领导人。
采访：卡蒂娅·莫斯克维奇为世界经济论坛撰稿
史蒂文·朱教授将参加2015年达沃斯科学项目。
图片：2013年2月21日，在德国费尔德海姆村，一张多重曝光照片呈现了风力涡轮机。路透社/托比亚斯·施瓦茨。
