能源低碳转型从基础设施入手

第21届联合国气候变化大会11月30日在法国巴黎开幕，国际社会就如何减缓和适应气候变化展开热烈讨论。应对气候变化的长期方案中，不可缺少的是世界能源体系去碳化，即逐渐减少乃至不使用会造成大量温室气体排放的化石能源，转向低碳能源。实现这一转变需要多长时间？如何加速这一转变？学者从基础设施去碳化的角度展开了讨论。

基础设施低碳化是关键

美国密歇根大学信息学院及历史系教授保罗·爱德华兹（Paul Edwards）表示，能源体系去碳化的一个关键组成部分是基础设施低碳化。

基础设施涉及能源生产、交通、照明、加热、制冷、烹煮食物等工业生产和居民生活的方方面面；化石燃料基础设施既包括油井、天然气井、煤矿、油气管线、油轮、炼油厂，也包括汽车、加油站、油库、发电厂、运煤列车、炉灶等。据美国非营利组织阿斯彭研究所（Aspen Institute）统计，全球能源供应的75%以上来自燃烧煤炭、石油、天然气，化石燃料主导的世界能源体系的重置成本约为10万亿美元。即使低碳能源成本与化石燃料成本持平，一个规模如此庞大的体系也不可能被迅速取代，更何况目前很多情况下化石燃料仍是最易获取、价格最低的能源来源。研究发现，2010—2060年间，如果我们不再建设新的排放温室气体的能源基础设施，只是等待现有设施的使用年限自然到期，那么，全球气温上升幅度将控制在1.3摄氏度左右，大气中的二氧化碳浓度将低于430ppm，均在政府间气候变化专门委员会提出的升温不超过2摄氏度，以及大气中二氧化碳浓度不超过450ppm的目标范围内。但问题是，各国并没有停止新的建设，而是在用同类物替换已经或即将使用寿命期满的化石燃料基础设施。

低碳化“起飞期”有加速潜力

爱德华兹介绍，通过研究基础设施的演变历史，可以看到各类基础设施的发展均呈现出相似的三段模式：缓慢的“创新期”，新技术体系快速建成并在某一区域内全面采用的“起飞期”，稳定的“完成期”。以美国为例，研究显示，美国的运河、铁路、输油管道、电报、铺面公路的“起飞期”持续了30年至100年，广播、电视、电话、互联网的“起飞期”各持续了30年至50年。

那么，低碳基础设施的“起飞期”能否加速呢？爱德华兹认为，这有一定的可能性。首先，就发电而言，只需将能源来源从化石燃料改变为可再生能源，电网、电缆等输电设施虽然也需要改变管理方式，但并无需从零建起。现在，全球可再生能源发电的“起飞期”已经开始并将快速推进，其中，太阳能发电和风力发电是进步最快的。根据21世纪可再生能源政策网络（REN21）发布的《2015年全球可再生能源现状报告》，2009—2014年间，全球太阳能发电和风力发电产能年均增速分别为50%和18%。结合电动汽车、更高效的LED照明、地热供暖等技术，可再生能源发电可大幅减少碳排放，使我们更快实现碳中和。其次，发展中国家可以借助可再生能源大步跳过传统的基础设施建设阶段，直接建成新一代低碳基础设施。类似的“跨越式”发展情形在过去十几年中已经出现。例如，自2000年起，移动通信网络在发展中国家快速普及，很多地区直接跳过固定通信网络建设阶段。同理，为建筑物供能也可采用无需长距离输电线、可就地安装的便携式太阳能电源或小型风车。

能源体系面临无“零碳”挑战

爱德华兹谈到，当前，全球能源体系去碳化在技术和社会层面均存在困难。就当下及可预见的未来而言，没有一种能源来源是真正“零碳”的，因为我们仍需使用以化石燃料供能的设备，开采制造业所需的原材料并运输制成品，包括将可再生能源转化为电力的太阳能电池板和风力涡轮机等。而且，虽然太阳能和风能可算是“取之不尽”，用于将其转化为动力的能源却并非如此。如果我们淘汰化石燃料，对稀有金属的需求量将会上升，许多绿色和高新技术的应用都离不开稀有金属，如风力涡轮机、计算机芯片、电池等的制造。

美国自然资源战略专家大卫·亚伯拉罕（David Abraham）近日表示，随着人们越来越多地利用可再生能源替代化石燃料，必须开始重视稀有金属资源供应问题。现在美国能源部和欧盟均担忧，不久后科技创新速度将超过可持续开采稀有金属能力发展速度。存在于地球上的94种天然元素中，有44种将面临供应风险。同时，稀有金属开采量难以快速增加，受矿产资源法规、开矿成本、环境风险、开采技术水平等因素限制，供应链可能需要10—15年才能建成。现在已有企业因担心稀有金属供应不足而放弃一些大有前途的绿色技术，这会导致能源效率无法提高，温室气体排放无法减少。

学者表示，能源体系去碳化不仅依赖于技术创新，也依赖于政治、金融、社会承诺和行动，而这些领域相互影响且各有其利益诉求和内部分歧，对去碳化构成障碍。一方面，在许多国家，除了基础设施，经济发展模式、专业技术人才资源、国民生活方式等，也都长期依赖于化石燃料，迅速大幅转向可再生能源的难度较高。煤炭、石油、天然气等产业将在这一转变过程中遭受巨大损失，因此会在政治上施压阻挠。另一方面，全球能源和经济低碳转型需要更密切、更深入的国际合作，所以人们也非常期待此次气候变化巴黎大会能在促进低碳能源研发及应用方面取得一些成果，如资金、政策和市场支持机制等。

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