我们如何实现零碳能源独立

Fixing the energy and climate crises will involve: electrification, digitized energy efficiency and zero-carbon energy.
Electrification, digitized energy efficiency and zero-carbon energy are key for the energy transition.Image: Pexels
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  • 能源安全等同于能源独立,而实现这一目标的关键在于进一步电气化、数字化并使用零碳能源。

  • 幸运的是,大规模推广这三种现有且可扩展的技术会带来许多积极的外部效益。

  • 我们必须立即行动——如今的问题已不再是目的地,而是速度和规模。

在厨房餐桌旁、交易柜台前和董事会议室里,世界各地的人们都在重新审视能源发展的前路。达沃斯也不例外,世界经济论坛的领导人们齐聚于此。这是能源转型的关键时刻。

过去几个月,摆脱进口化石燃料的转型时间表迅速提前。联合国科学家呼吁迅速减排,这一呼声仍和以往一样迫切。

在此背景下,许多气候活动人士担心,能源市场的动荡会使优先事项偏离脱碳。短期内,这种担忧确有一定道理,因为各国正在寻找新的临时能源供应。

但我们不应忽视长期解决方案,也不应忘记,一个目标并不妨碍另一个目标——两者可以兼顾。我们能够增强能源安全,而实现这一点的方式就是继续迈向零碳能源独立。事实上,能源安全等同于能源独立,而实现这一目标的关键在于进一步电气化、数字化并使用零碳能源。

实现零碳能源独立的解决方案

简而言之,解决方案包括三种途径:电气化、数字化能源效率和零碳能源。这三种现有且可扩展的技术相结合,既能减少能源需求,也能以零碳能源取代进口化石燃料。

电力是效率最高的能源形式,我们应尽可能让每个流程实现电气化。无燃气烹饪、无燃油供暖以及不用汽油为汽车提供动力,既更加清洁,成本效益也日益突出。美国自然资源保护委员会提供了一个例子:电动汽车电机可将85%的电能转化为机械能,而内燃机只能转化40%。当然,大规模电气化还能减少对化石燃料的需求。

提高能源效率是减少化石燃料需求的另一种方式;事实上,它是脱碳的无名英雄。但提高效率并不局限于改善隔热和建筑设计,也不仅仅是用热泵替换老旧的暖通空调系统。这些措施影响重大,但我们还可以做得更多。

数字智能能够让大量不可见的能源浪费变得清晰可见。这与通过健身追踪器显示心率和卡路里消耗来提升表现的原理相同。借助人工智能、数字孪生和其他软件,我们可以为住宅、办公楼、数据中心、工厂和基础设施打造支持物联网的“健身追踪器”。

高效设备在高效系统中运行,带来的结果就是数字化能源效率。通过在任何设施的整个生命周期中建立数字主线,我们便能建造碳负数据中心。我们也能建造诸如IntenCity这样的办公楼。它位于法国格勒诺布尔,能耗仅为普通建筑的十分之一。

即使能将能源需求削减90%,也无法将需求降至零。因此,所有这些电力都必须通过无排放方式生产。这就需要零碳能源。有阳光照耀、有风吹过的地方,就能生产能源。你可以像IntenCity那样,通过微电网和分布式能源资源在现场发电,也可以从电网购电。无论哪种方式,只要确保获得分散式能源接入、长期价格保障,或两者兼得,就能实现能源独立。

检验这一理论

第一项检验:这些解决方案能否大规模应用?与其他清洁技术创新不同,答案显然是肯定的——这些都是经过验证且已广泛应用的技术。

第二项检验:这三种解决方案能否真正应对我们面临的双重挑战?根据最新的能源和排放模型,前景可期。

在脱碳方面,三条可行的2050年净零排放路径均建立在同一组解决方案之上:电气化、数字化能源效率和零碳能源:

1)国际能源署《2050年净零排放情景》。

2)施耐德可持续发展研究院《2050年净零排放模型》。

3)由Rewiring America(一家美国智库)制定的模型。

能源独立又如何?德国智库Agora Energiewende的一项初步分析指出,到2027年底,欧盟有望将对进口天然气的依赖减少80%。这一路径同样建立在上述三种解决方案之上。

两场危机的解决方案相同并非巧合。从根本上说,两者都要求我们用更少的能源、产生更少的排放来完成更多工作。将电气化与数字化结合,也就是所谓的电力4.0,正是大规模实现这一目标的方式。

如何加快普及速度

尽管这些计算结果站得住脚,但工作仍未完成。我们必须竭尽所能,加快能源转型。

幸运的是,大规模推广电气化、能源效率提升和零碳能源会带来许多积极的外部效益。

  • 在上述国际能源署净零排放情景中,到2030年,全球国内生产总值将增长逾40%。

  • 根据施耐德可持续发展研究院的数据,数字化和电气化的住宅可为住户节省10%至30%的电费。

  • 太阳能数字交易平台EnergySage发现,美国电动汽车驾驶者在燃料上的支出少了3.5倍,比较对象是2022年3月的普通驾驶者。

  • 在Rewiring America上述情景中,若在全国范围内着手推广这三种解决方案,未来15年里,美国每户家庭的能源成本最多可节省每年2,585美元,同时创造2,500万个优质就业岗位。Agora Energiewende的报告预计,欧盟也将获得类似的经济收益。

我们今天面临的能源和气候危机没有一蹴而就的解决办法,但有一种技术上可行的方案能够同时应对两场危机:电气化、数字化能源效率和零碳能源。但我们必须立即行动。如今的问题已不再是目的地,而是速度和规模。

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