100%可再生能源?丹麦小岛清洁能源实验[幻灯片]

丹麦的一个小岛在技术上 100% 由可持续能源供电。这项实验能在其他地方成功吗?

丹麦,萨姆索,特拉内比约格——在冬天,北海凛冽刺骨的寒风似乎永不停歇地吹拂着这个丹麦小岛,吹弯了草地,吹直了旗帜,并使巨大的风力涡轮机庄严地旋转起来。这对萨姆索的 4000 名左右的居民来说是个好消息,因为他们拥有 21 座涡轮机中的 20 座的股份,这些涡轮机要么耸立在岛上,要么从连接波罗的海和北海的卡特加特海峡的近海水域升起。

有些人认为风力涡轮机是眼中钉,或者抱怨其旋转叶片的嗡嗡声,但该岛可再生能源实验的主要倡导者兼萨姆索能源学院院长索伦·赫尔曼森并不同意。“如果你拥有一台风力涡轮机的股份,它看起来会更好,听起来也更好,”他说。“它听起来就像银行里的钱。”

陆上涡轮机高 50 米,叶片从一端到另一端延伸约 27 米。海上涡轮机甚至更大——高 63 米(不包括打入海浪下海底的尖桩),叶片长 40 米。据单个这样的涡轮机估计,每年可产生约 800 万千瓦时的电力,每台涡轮机成本为 300 万美元(陆上涡轮机更便宜,略高于 100 万美元)。


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借鉴丹麦合作社的传统,这种传统可以追溯到 150 年前,用于筹集资金以建造和运营屠宰场和其他社区设施,大约十分之一的“萨姆索人”至少拥有一台涡轮机的股份,这会根据其产量和电价产生年度支票。这些涡轮机还使所有 4000 名居民能够从可再生资源中产生的能源多于他们消耗的能源,从而在总体上消除他们的二氧化碳排放

观看萨姆索可再生能源岛的幻灯片

毕竟,据丹麦风力涡轮机制造商维斯塔斯风力系统公司政府关系主管迈克尔·扎林称,一个大型的三兆瓦风力涡轮机通过替代化石燃料发电厂的排放,在其制造过程中——开采铁、冶炼钢铁、运输叶片等——排放的二氧化碳,在大约七个月的运行中就能“偿还”。风力发电现在负责满足萨姆索 100% 的电力需求,占丹麦所有电力需求的 20%,并且已成为美国安装的最大的单一类型的新发电方式。“风力发电不再是什么替代品,”扎林指出。

但萨姆索——一个拥有 22 个村庄、面积是曼哈顿两倍的岛屿——确实呈现了未来的另一种景象。“听起来我们在这个岛上做了些非凡的事情,”赫尔曼森在谈到该岛的居民时说,他们有效地从大气中清除的二氧化碳多于他们排放的二氧化碳。(一个普通的丹麦人每年排放约 10 吨二氧化碳。)“我们只是普通人——也许有点天真,也许有点自私,也许很无聊——但这关系到我们如何让我们的正常生活运转起来。”

历史教训
萨姆索的实验始于 1997 年,当时一位来自丹麦第二大城市奥胡斯的富有进取心的顾问奥莱·约翰逊说服了萨姆索市长(而且只有市长)参加一项全国性竞赛,成为一个可再生能源岛。“他认为他会带着一个独轮车去哥本哈根,然后像维京人一样带着钱回来,”赫尔曼森说。尽管丹麦政府在接下来的十年里投资了近 9000 万美元,但它也带来了一些要求:采用丹麦生产的现成技术实现能源自给自足,加上当地配套资金的需求。“从那时起,我们就知道这是一个非常艰巨的项目,”赫尔曼森说,他是一个失败的农民,后来成为该项目的第一个雇员。

甚至决定设立这样一个岛屿也源于丹麦的一小段历史;在 1985 年,丹麦基本上放弃了长期以来建造核电站的计划,转而专注于开发可再生能源,特别是风力发电,同时维持其化石燃料发电厂的运行。该国随后在 20 世纪 90 年代作为《京都议定书》的一部分,承诺将排放量削减到 1990 年水平的 21% 以下。

由于这些决定,发生了三件事:维斯塔斯、博纳斯和丹麦风力涡轮机制造商开始在全球范围内引领其行业;高额的化石燃料税为可再生能源开发创造了慷慨的政府补贴;萨姆索实现了可持续发展——自 2005 年以来每年都首次实现了生产的能源多于消耗的能源。“化石燃料消费者实际上是在为绿色发展买单,”赫尔曼森指出。

考虑到萨姆索人在开始这一过程时,用石油加热房屋,从尤特兰半岛电网通过海底输电线路进口燃煤发电,并且普遍过着我们都熟知和喜爱的二氧化碳密集型生活方式——对改变毫无兴趣,这是一个更加显著的成就。

赫尔曼森的工作就是改变这种态度,他通过免费咖啡、苹果汁,也许最重要的是免费啤酒引发的公众讨论做到了这一点。他还使用了诡计,包括通过轮流告诉每个铁匠岛上的其他铁匠已经同意参加,来羞辱铁匠们参加可持续供暖安装培训。“那不是真的,”他承认。但是铁匠是“聪明人”。他要安装它,他要维护它。如果他建议你不要买它,你就不会买。”

起初,岛上的居民,大部分是农民,并不买账——第一次会议只来了 50 人。毕竟,萨姆索几乎被三个方向(东、西和南)的燃煤发电厂包围,这些发电厂生产廉价电力。但是,一家屠宰场的关闭导致 100 名萨姆索人失业,再加上经济角度——该岛上的可再生能源项目在过去 10 年中平均每年创造 30 个新工作岗位——最终说服了足够多的人签署合同并开始该项目。

仅仅四年后,在海上就有 10 座 2.3 兆瓦的博纳斯风力涡轮机,这是一个更大的项目中 120 座海上涡轮机的测试安装。由于在岛上大部分房屋中增加了用报纸制成的绝缘材料,并将旧的燃油锅炉更换为高效的木材炉、太阳能热水和其他设备,化石燃料的使用量减少了一半。几年后,一旦所有 21 座涡轮机上线,该岛每年生产 2600 万千瓦时的电力供居民使用,并开始每年出口约 8000 万千瓦时的电力(使他们能够提出100% 可再生能源的主张,并由于可再生能源供应的额外付款和公用事业公司依法必须与风力发电生产商签订的 10 年合同,每年获得超过 800 万美元的收入)。仅一位农民约根·特兰伯格,他完全拥有一台涡轮机,每天就能赚到 4000 美元。

现在,岛上到处都是用于家庭的小型涡轮机,包括至少十几台在狭窄的城镇街道上突出或矗立在岛屿连绵起伏的山坡上的农舍旁边,那里种植着从土豆和草莓到南瓜和圣诞树的一切作物。由于额外的收入,农民们欣然接受了这种变化,而埃里克·科克·安德森更进一步,实际上种植了油菜籽用于制油,将其加工成生物柴油,并用它来为自己的汽车和拖拉机提供动力——剩余的饲料喂他的牛。“他就像那里的石油酋长,”赫尔曼森说。

退休的学校校长克里斯蒂安·霍夫曼在其屋顶上安装了 16 块太阳能电池板,灵感来自他曾经收到的一台太阳能袖珍计算器。“如果他消耗的能源多于他生产的能源,他就会到处拔掉插头,而他可怜的妻子则坐在黑暗中,”赫尔曼森说。“这对他来说就像一场游戏。”

事实上,这是丹麦度假岛屿上的可再生能源热潮——每年夏天有大约 50 万丹麦和欧洲家庭访问萨姆索。“当然,他们被计入总能源消耗中,”赫尔曼森说。此外,1100 人投资了其中一台海上涡轮机,使其成为“我们创造的最明显的旅游陷阱之一,”赫尔曼森指出。每周前往海上涡轮机 7 号的船票大约为每张 30 美元。

在整个岛屿上,你可能会感觉到仿佛有一个勤劳而殷勤的未来仆人跟在你身后,在你经过时打开和关闭灯,从可再生资源中提供热水和热量。事实上,萨姆索本身每年都在以几毫米的速度从海中升起,从冰河时代反弹,就像它似乎正在引领石油时代替代品的兴起一样。

现实的看法
当然,萨姆索的风并不总是吹,尽管从其中一台 50 米的风力涡轮机的顶端感觉如此。涡轮机内部的六层楼梯会将人带到涡轮机房,在那里,按下按钮即可打开舱口盖,让人窥视海洋中的海上涡轮机,以及海峡对岸的 DONG Energy 燃煤发电厂冒出的滚滚蒸汽——当涡轮机不发电时,同样的设施有助于维持萨姆索的照明。有时这种情况是因为风力减弱,有时是因为 21 座涡轮机中的每一座轮流面临维护问题,例如它们每分钟 1500 转引起的变速箱过热。事实上,正是这样一个故障阻止了这台涡轮机的旋转,才使它可以被攀爬;更换一个变速箱的成本约为 150000 美元。

但萨姆索岛还拥有另一种丰富的资源:小麦或黑麦的秸秆。几个世纪以来,居民们一直将其用作牛、山羊甚至毛茸茸的马的垫料,但现在也将其燃烧用于供暖和热水,这是取代旧燃油锅炉的区域供热计划的一部分。在巴伦-布伦德比工厂,谷仓猫在半吨重的草捆附近玩耍——每个草捆的供热量相当于大约一桶石油,有助于将水烧开,并通过地下管道输送到附近的 260 户房屋。

岛上有四个这样的燃草供热装置,其中最北部的一个使用木屑和太阳能电池板,为风景如画的“传统”茅草屋顶丹麦村庄供暖和热水,包括每年夏天可以每天淋浴多达三次的游客。

而农场主/风力涡轮机大亨特兰伯格更进一步,安装了一个热泵,字面上是从他奶牛的牛奶中收集热量,并用它来加热他的浴室淋浴。

尽管如此,卡特加特海峡对面的那个燃煤发电厂在一个月内排放的二氧化碳量,就相当于萨姆索岛一年节省的二氧化碳量。美国或中国效率较低的发电厂排放的二氧化碳速度甚至更快——仅在美国就有476 个燃煤发电厂

该岛也有过一些失败的尝试,包括电动汽车和一个本应将动物粪便泻湖转化为燃料的生物消化器。赫尔曼森仍然驾驶着一辆带有镉铅电池的蓝色和白色雪铁龙电动汽车在岛上晃荡。“我可能会以清洁的方式驾驶,但产品不是那么好,”他指出,并补充说,汽车的大部分时间都花在修理厂里。

此外,尽管萨姆索岛尽最大努力使其所有技术都以本国为基础,但其涡轮机制造商 Bonus 现在已成为德国工业巨头西门子的一部分——而且该岛的人口继续减少,从十年前的 4,500 人减少到今天的 4,000 人。“我 16 岁的儿子认为这里很死气沉沉,住在哥本哈根,”赫尔曼森说。“为了岛屿的生存,我们需要更多的工作和更好的当地经济。”

赫尔曼森和其他萨姆索人现在梦想着在该岛上建造一家碳中和酒店,配备一支电动汽车车队。在可能建造酒店的空地上,就在海滩的马路对面,正在努力测试是否可以将当地风力涡轮机在夜间(电费较低时)产生的电力,通过电解有效地转化为氢气,然后在白天电费较高时再将其转化为电力出售。一个测试电解器位于一个改造后的棚子里,正忙着将岛上最小的风力涡轮机的电力转化为宇宙中最轻的元素。

如果没有电动汽车或安徒生的生物柴油,萨姆索人就找不到替代该岛渡轮、卡车、拖拉机和汽车所消耗的化石燃料的方法——仅渡轮每天就消耗 9,000 升柴油,并且是该岛通往大陆的唯一交通工具——或者赫尔曼森每年为了传播可再生能源福音而进行的前往上海和其他地方的航班。“我拥有一台风力涡轮机的股份,家里有燃木炉和屋顶上的太阳能电池板,所以我的情况还不错,”他说。但这“不足以抵消他的旅行并实现碳中和。”

事实上,萨姆索人所能做的最好的事情就是安装 10 台海上风力涡轮机,以抵消其交通运输产生的持续二氧化碳排放。“这表明交通运输部门脱碳有多么困难,”英国运输研究图书馆高级经济和政策顾问 Ko Sakamoto 说。“行为改变比技术改变更难实现。”

当然,即使未来过渡到电动汽车也会产生一个重大影响:电力消耗增加。这是萨姆索人没有改变他们行为的一个领域——尽管进行了节约努力,但在整个实验过程中,由于电暖器、计算机以及几乎每个窗口都能看到的巨大的平板电视的影响,消费量保持不变。在圣诞节期间,装饰灯饰包裹着房屋和树木。正如萨姆索人在其项目十年总结中所写的那样,电力消耗“在 1997 年至 2005 年期间没有变化。原因是,尽管在能源使用方面有所节约和更好的做法,但家庭拥有更多的家用设备。”

即使经过多年的会议和挨家挨户的走访,电力消耗仍然保持不变,而且鉴于各种小工具的普及,赫尔曼森似乎也对此感到无奈。此外,为了说服仅仅 4,000 名丹麦人致力于可再生能源,需要所有这些旅行——以及参与式民主和公共资产的强大文化传统。9000 万美元的投资也没有坏处。“我们的人均投资很高,”赫尔曼森说。

正在进行的会议让赫尔曼森想起了哥本哈根气候大会。在那里,代表地球上约 67 亿人口的仅仅 40,000 人,在 12 月试图敲定一项协议,内容包括必须限制多少温室气体以及谁应该为这种改变买单。也许可以预见的是,与萨姆索岛的会议相比,这一过程产生了喜忧参半的结果。“我们可以坐下来与少数人交谈,比我们在大型会议上获得更多的共识,”赫尔曼森认为。“哥本哈根的气候会议很难提出有用的东西,因为他们互不了解……自从我们开始这些 COP [缔约方会议] 以来,情况只会越来越糟。”

尽管如此,今年全世界将使用超过 400 万亿英制热单位的化石燃料能源,这增加了人类二氧化碳排放量的大部分,目前每年总计约 300 亿吨。能源消耗量每年增长约 2%,尽管经济大衰退改变了这种前景。“通过经济衰退,你们获得了一些节省,”国际能源机构副执行主任理查德·琼斯说。“但衰退不是解决气候变化的好方法。”

由于所有这些增长,大气中二氧化碳的浓度每年上升约 2 ppm,达到387 ppm 并且仍在攀升。萨姆索岛不再增加那么多了。可再生能源岛的例子可能不是全部的解决方案,但它肯定比问题少得多。

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