“氣候阿波羅”遏制地球升溫力爭到2025年，讓清潔能源發(fā)電成本低于煤炭。
想要阻止全球變暖嗎?那么我們?cè)谌蛞荒甑耐度氪蠹s需要150億英鎊，相當(dāng)于把一個(gè)宇航員送上月球。
近期在倫敦啟動(dòng)的“氣候阿波羅計(jì)劃”，旨在打破最大的技術(shù)瓶頸以推動(dòng)清潔能源在全球的廣泛使用。
該計(jì)劃將重點(diǎn)解決清潔能源低成本儲(chǔ)存、低成本傳輸和提高使用效率三個(gè)技術(shù)難題，力爭到2025年，使全球的清潔能源發(fā)電成本低于煤炭發(fā)電成本，為全面替代傳統(tǒng)化石能源奠定技術(shù)基礎(chǔ)。
氣候變化使得出現(xiàn)旱災(zāi)、洪災(zāi)和暴風(fēng)雨的風(fēng)險(xiǎn)大增，并有可能引發(fā)人類大規(guī)模遷徙和相互沖突，威脅著人類的生存。假如自工業(yè)革命以來全球升溫低于2℃，那么上述風(fēng)險(xiǎn)將能得到限制。
2010年，世界各國領(lǐng)袖在墨西哥坎昆召開的聯(lián)合國氣候變化大會(huì)上，同意一起努力達(dá)成這一目標(biāo)。然而，那時(shí)達(dá)成的種種約定并無望實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。即使各國履行了承諾，二氧化碳排放量仍然會(huì)繼續(xù)增加。到2035年，大氣中二氧化碳的聚集會(huì)讓氣溫上升超過關(guān)鍵性的2℃，依照現(xiàn)行的政策，全球氣溫最終將比工業(yè)革命前時(shí)期增加4℃。這還是最中庸的預(yù)測結(jié)果，氣溫進(jìn)一步上升有50%的可能。我們必須采取行動(dòng)來避免這種危險(xiǎn)局面，而主要手段就是大幅削減全球二氧化碳排放量。
關(guān)鍵在于清潔能源
假如清潔能源的成本低于那些基于煤炭、天然氣或石油的能源，人類就一定能實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)。在此之前，基于化石燃料的能源當(dāng)然應(yīng)該就它們?cè)斐傻钠茐恼魇召M(fèi)用，但最終能源應(yīng)該變得能夠直接按照成本來競爭。
我們面臨的直接挑戰(zhàn)來自于技術(shù)方面，需要科學(xué)家和工程師們一起來關(guān)注，而且也刻不容緩。溫室氣體一旦排放出來，會(huì)與人類共存一個(gè)多世紀(jì)。如果人類目前過度投資于那些會(huì)造成污染的設(shè)施，而那些設(shè)施又會(huì)很快變得過時(shí)，那么結(jié)果會(huì)是悲劇性的。
過去，當(dāng)我們的生活方式受到威脅時(shí)，各國政府會(huì)發(fā)起大型科研計(jì)劃來克服挑戰(zhàn)。冷戰(zhàn)時(shí)期的“阿波羅計(jì)劃”把人類送上了月球。這個(gè)計(jì)劃匯聚了當(dāng)時(shí)美國的眾多有識(shí)之士。今日，我們需要發(fā)動(dòng)另一場“氣候阿波羅計(jì)劃”來應(yīng)對(duì)氣候變化，但這一次需要各國一起聯(lián)手合作，從科學(xué)和技術(shù)上一起努力，由公共資金和私人資金一起來資助該計(jì)劃。
人類最近100年獲得的技術(shù)進(jìn)步，大多源自公共資金資助下的研發(fā)項(xiàng)目，比如計(jì)算機(jī)、半導(dǎo)體、互聯(lián)網(wǎng)、基因測序、寬帶、衛(wèi)星通訊。然而目前清潔能源獲得的資金資助不容樂觀。全球范圍內(nèi)，公共資金對(duì)于可再生能源研發(fā)示范項(xiàng)目的資助在研發(fā)示范資助總經(jīng)費(fèi)中只占2%，約為60億美元。目前，全球各國政府對(duì)于可再生能源的生產(chǎn)補(bǔ)貼為1010億美元，而對(duì)化石燃料能源的補(bǔ)貼達(dá)到了5500億美元。同時(shí)，能源行業(yè)對(duì)于清潔能源研發(fā)示范的資金投入也還不夠。即使在那些生產(chǎn)太陽能和風(fēng)能發(fā)電設(shè)備的大型國際公司，研發(fā)費(fèi)用對(duì)銷售額的比率也低于2%，而家用電器企業(yè)的研發(fā)費(fèi)用超過5%，制藥業(yè)的研發(fā)費(fèi)用在15%左右。
目前的清潔能源主要有三類：可再生能源(尤其是太陽能和風(fēng)能)、原子能，以及利用了碳捕獲與封存技術(shù)的煤炭和天然氣。這三類清潔能源都將扮演重要角色，具體得視不同國家而定。比如在印度、非洲和東南亞這樣的炎熱地區(qū)，太陽能可以是主要角色。而在日本、北歐這些地區(qū)，原子能可以發(fā)揮重要作用，而煤炭和天然氣資源豐富的地區(qū)，應(yīng)該倚重碳捕獲與封存技術(shù)。
此外，為了達(dá)到目標(biāo)，我們還必須掌握以下三種能力：低成本儲(chǔ)存能源能力、低成本傳輸能源能力、提高能源效率從而減少人類對(duì)能源的總體需求。在某些研究領(lǐng)域，已經(jīng)有不少努力在進(jìn)行。比如在核裂變方面，有第四代反應(yīng)堆國際研究計(jì)劃;在核聚變方面，有國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆計(jì)劃。然而，在可再生能源、能源儲(chǔ)存和能源傳輸領(lǐng)域，研發(fā)力度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。“氣候阿波羅計(jì)劃”將會(huì)把重點(diǎn)放在這三個(gè)領(lǐng)域。
可再生能源發(fā)電
太陽提供給地球表面的能量超出人類能源總需求5000多倍。在亞洲和非洲的發(fā)展中國家，太陽能資源尤其充沛，而全球未來的大部分能源需求增長會(huì)出現(xiàn)在上述國家。
收集太陽能的一種方法是借助地面(最好是荒地或沙漠)或屋頂上安裝的光伏面板。這些面板可以與電網(wǎng)相連，或者將發(fā)出的電供本地使用。在缺乏電網(wǎng)的鄉(xiāng)村，后者尤其能派上用場。隨著光伏面板總裝容量每次翻倍，價(jià)格都會(huì)下降17%。隨著研發(fā)深入，面板的價(jià)格可以下降得更快。
聚光太陽能熱發(fā)電裝置要有直射陽光才能工作。沙漠地區(qū)有充足的直射陽光，這在發(fā)展中國家尤其常見。目前，聚光太陽能熱發(fā)電的成本高于光伏發(fā)電，但隨著越來越多的部署應(yīng)用，成本會(huì)逐步下降。
目前來說，在所有可再生能源中，岸上風(fēng)力發(fā)電成本最為低廉，只要設(shè)在風(fēng)力充足的地區(qū)就行。
電力儲(chǔ)存與智能電網(wǎng)
然而，假如可再生能源要變成主要能源來源的話，它必須能夠在需要的時(shí)間和地點(diǎn)得以儲(chǔ)存和供給。風(fēng)力是間歇性的能源來源，太陽光僅限白天才有，而到冬季，晚上的用電需求會(huì)達(dá)到高峰，這就造成了供需矛盾。這是主要的研究挑戰(zhàn)，破解能源儲(chǔ)存的難題將會(huì)是獲得低廉、隨處可獲得的清潔能源的關(guān)鍵。
對(duì)于能量儲(chǔ)存技術(shù)，目前需要重點(diǎn)突破的研究領(lǐng)域在于電池，尤其是鋰離子、釩電池和其他液流電池。但也有其他可能的突破點(diǎn)，包括儲(chǔ)熱技術(shù)、電容儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能、燃料泵儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能、熔鹽儲(chǔ)能、抽水蓄能電站和氫氣儲(chǔ)能等。
氫氣作為清潔能源，有著其他潛在的用處。它可以成為車輛的經(jīng)濟(jì)型燃料(直接使用，或者通過甲醇制氫)，未來或許可以借助合適物質(zhì)的光催化，直接從陽光中制造氫氣。
最終，為了在電網(wǎng)中高效地使用可再生能源，需要有復(fù)雜的操作來平衡供應(yīng)和需求。要實(shí)現(xiàn)高效的清潔電力系統(tǒng)，需要對(duì)電網(wǎng)軟件和互聯(lián)裝置做出重大改進(jìn)。
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