清洁能源革命加速

在美国,污染较少的能源正在迅速普及。如果其他国家也加入进来,其结果可能会产生全球性的影响

近年来,美国的建筑变得更冷了。从发热的白炽灯泡转向发光二极管(LED)可以减少高达85%的照明用能。

美国能源部(DoE)能源效率和可再生能源办公室首席副助理部长戴维·弗里德曼解释说,LED灯泡的成本近年来下降了90%以上。“最终,在未来5到10年内,它将使照明用电量减少一半。”

LED只是席卷美国的清洁革命前沿技术之一。根据能源部最新的增长最快的清洁能源技术分析,固态光源的安装量已从2009年的40万个增加到2014年的约7800万个,而且LED并非孤例。风能、太阳能和其他技术也出现了类似的爆炸性增长,为世界在本世纪应对气候变化带来了一线希望。在巴黎气候谈判框架下做出的国家承诺可能会进一步推动清洁能源技术的应用,不仅在美国,而且在欧盟以及中国也是如此。中国已经开始投资清洁技术,其国家主席去年与美国总统巴拉克·奥巴马共同设定了到2030年停止温室气体污染增长的共同目标。


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能源部负责科学和能源的副部长林恩·奥尔说:“我们将把这个时期视为清洁能源技术快速部署的时期。” “这并非偶然。”事实上,奥巴马政府通过一些项目在全国范围内帮助启动了这一进程,这些项目包括为建设大型太阳能发电厂提供贷款,并通过诸如能源高级研究计划署等机构投资于研发。因此,正如20世纪人类人口和大气中二氧化碳的含量都急剧增加一样,本世纪初可能正在见证清洁能源技术部署的巨大加速。

由美国能源部提供

对于可再生能源而言,关键似乎在于从小处着眼。无论是LED还是光伏(PV)面板,成本降低的部分原因仅仅是因为已经制造了数百万个这样的小型设备。同样,数万个风力涡轮机已经在整个大陆涌现,现在占美国总发电量的4%以上,既减少了燃烧化石燃料造成的二氧化碳污染,也减少了冷却基于热力的发电厂所需的水。此外,电动汽车(EV)已经开始出现在道路上,这得益于相当于每加仑1美元的燃油成本以及制造数百万个锂离子电池所带来的成本降低。奥尔指出:“那些都是小火箭。” “我们中的一些人会纯粹为了好玩而购买这些。”

更大规模的低碳技术,例如碳捕获以净化化石燃料发电厂核反应堆,并没有出现如此爆炸性的增长,部分原因是巨大的建设成本。奥尔说:“我们可能正在沿着相同的学习曲线前进,只是我们还没有走那么远。”并非所有可再生能源都蓬勃发展。例如,除了内华达州以外,开采地下热量发电的增长并不快。

尽管如此,美国现在消耗的可再生能源比1930年代以来的任何时候都多,当时燃烧木材仍然是大多数家庭的取暖方式,2014年接近10%。

人们希望这种趋势可能会继续下去:即使近年来光伏组件的价格保持相对稳定,安装太阳能(包括必要的许可证)的成本仍在持续下降。因此,像SolarCity这样的太阳能家庭租赁公司不得不进入制造业,以确保光伏面板的稳定供应,以满足其在屋顶安装太阳能的主营业务。太阳能和电动汽车企业家埃隆·马斯克在10月份的SolarCity活动中解释说:“我正在努力弄清楚如何尽快推进可持续能源。”他还计划将其电动汽车电池专业知识应用于太阳能家庭产业。“从长远来看,太阳不会在晚上照射,风也是间歇性的,因此您必须有存储才能拥有完全可持续的未来。”

弗里德曼说,最终,“为了到2050年将温室气体排放量减少80%,并大幅减少石油进口,规模如此之大,我们需要所有这些技术。”毕竟,美国仍然有超过80%的能源需求来自化石燃料,无论是燃烧煤炭或天然气来发电,还是将石油提炼成用于汽车或卡车行驶的燃料。关于减少二氧化碳排放努力的全球报告卡——基林曲线刚刚再次达到百万分之400,很可能永久如此——继续记录着未能遏制化石燃料的燃烧及其随之而来的污染。

不仅是美国。麻省理工学院和清华大学的研究人员最近的一项分析表明,欧盟和中国等其他国家的此类承诺可能会推动风能和太阳能的进一步成本降低以及安装量增加。所有这些美国的行动都完全符合《联合国气候变化框架公约》关于如何限制全球变暖的计划的建议,该公约甚至将能源部的“太阳能射击”计划作为降低太阳能成本的一个例子,表明气候行动正在进行

能源部希望通过开发技术进一步解决这一挑战,例如通过空气动力学或减轻重量来提高长途卡车和汽车的燃油效率。但是,更便宜的燃料和更高的效率通常意味着人们会开更多车,即所谓的反弹效应。

LED的使用是否意味着像时代广场那样,在廉价流明激增的情况下,照明会进一步扩散,就像托马斯·爱迪生发明后20世纪发生的那样,这还有待观察。用于加热较冷建筑物的额外能源可能会消耗照明效率的提高。光污染可能是一种追踪未来能源浪费的方式,就像过去的热量一样。

即使清洁能源加速发展,美国仍有超过60%的插座使用的是旧灯泡而不是LED。随着更多LED的安装,其他新技术,例如在人们进出房间时打开和关闭灯的智能建筑传感器,可能有助于缓解任何反弹效应。反过来,这将进一步加速清洁能源的转变,这可能有助于减缓全球变暖的斗争。奥尔说:“能源如此彻底地融入了现代社会和经济中,那些能够高效、清洁地满足人民需求的人肯定会处于更有利的竞争地位。”

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