本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点。
在为 Slate 撰写的一篇文章中,比约恩·隆伯格呼吁减少补贴,增加对可再生能源的研发 funding。这是他文章的关键所在,“绿色能源需要更便宜,所以让我们投资研发而不是补贴”
解决方案是降低可再生能源的价格。我们需要大幅增加研发 funding,以使下一代风能、太阳能和生物质能更便宜、更有效。
我们自己的 Ashutosh Jogalekar,又名 The Curious Wavefunction,也加入了讨论,文章是 “可再生能源:请减少补贴,增加研发”。请阅读全文,但与此同时,这里有一个重要的部分(我的重点)。
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现在大力推行可再生能源就像试图将一款有缺陷的新型电脑模型推向市场。一开始感觉可能不错,但从长远来看,它只会变得非常低效、昂贵且毫无意义。最好放慢扩张速度,激发创新。
虽然出发点是好的,但我认为这种对可再生能源的看法忽略了一些最大的挑战。这是一个复杂而细致的问题,现实情况是,除了研发 funding 和对技术创新的需求之外,还有更多因素在起作用。
隆伯格引用国际能源署 (IEA) 的数据来论证,尽管有激励措施,但可再生能源的采用速度仍然非常缓慢,而且前景并没有改善。
1971 年,即可再生能源被国际能源署纳入全球统计数据的第一年,全球能源的 13.12% 来自可再生能源。2011 年,可再生能源的份额反而降至 12.99%。然而,一项新的调查显示,美国人认为到 2035 年可再生能源的份额将达到 30.2%。但实际上,很可能只有 14.5%。
但这忽略了很多方面,而且通过观察全球情况,我们忽略了各个国家和地区的成功案例(有很多这样的案例),这些案例表明,政策框架和基础设施决策对可再生能源成功的影响与技术水平的影响一样大,甚至更大。
对于隆伯格提出的“降低可再生能源价格”的建议,我想以德克萨斯州为例,那里的可再生能源目前可以轻松地与天然气和燃煤发电竞争。在今年六月,我写了一篇关于一份详细介绍天然气和可再生能源之间关系的报告。从短期来看,可再生能源在成本上可以与热力发电竞争,这很大程度上归功于德克萨斯州设定的条件:ISO (ERCOT),发电机根据最低可变成本竞标电力,这几乎总是意味着风力发电(即使天然气价格很低)以及连接该州西部可再生能源区和东部市场的输电线路。所有这一切都得益于时任德克萨斯州州长乔治·W·布什具有前瞻性的政策决策。
因此,目前的 renewable energy 技术显然不存在技术限制。如果你计算风能和天然气的平准化度电成本 (LCOE),你会发现风能已经超过了天然气(即使燃料价格很低)。从长远来看,预计可再生能源(风能)的 LCOE 将会提高,而且当你考虑到水和碳约束时,情况会变得更好,这并非不可能。
至于太阳能,近年来价格一直在疯狂下降。《经济学人》绘制了 1977 年至 2013 年太阳能光伏价格随时间变化的图表,价格下降幅度惊人。
以下是《经济学人》的解释:
斯旺森定律以美国大型太阳能电池制造商 SunPower 的创始人理查德·斯旺森的名字命名,该定律表明,随着全球 manufacturing capacity 每增加一倍,产生太阳能所需的光伏电池成本就会下降 20%。结果是,用于制造太阳能发电厂的组件现在的成本低于每瓦 capacity 一美元。这意味着在加利福尼亚等阳光充足的地区,光伏发电即使没有补贴,也已经可以与传统电力市场中价格较高的部分竞争。此外,实验室已经证明但尚未投入工厂的技术发展意味着斯旺森定律仍有许多年的发展空间。
您会注意到每瓦 unit 的价格相差超过 1 美元——这是因为安装价格包括其他软成本,例如许可证,这些都会增加价格。《大西洋月刊》有一篇很好的概述,比我在这里要详细得多,所以如果您有兴趣,请阅读该文章。如果您正在寻找创新,那么许可等一些技术性较低的领域也需要关注。
以当地为例,德克萨斯州奥斯汀的住宅太阳能光伏发电价格徘徊在每瓦安装成本 2 美元左右。价格已经下降了很多,以至于当地市政公用事业公司 Austin Energy 正在减少对住宅光伏系统的激励。因此,如果说有什么作用的话,激励措施作为一种政策机制,可以促进更广泛的应用,从而降低可再生技术的 unit 价格。总的来说,我同意在不再需要补贴的情况下,将资金从补贴转向研发是有意义的。
今年夏天早些时候,IEA 发布了其中期可再生能源市场报告,该报告发现,现有的可再生能源项目在许多国家都具有成本竞争力。
除了水电、地热能和生物质能已确立的竞争力外,在更广泛的情况下,更多的可再生能源在成本上正变得可以与化石燃料竞争。例如,从巴西到土耳其再到新西兰,风能在多个市场中与新的化石燃料发电厂竞争良好。太阳能在电价高峰较高的市场中很有吸引力,例如,如果这些电价是由燃油发电设定的。最后,包括意大利、西班牙、澳大利亚以及丹麦和(德国南部)在内的许多国家/地区,分散式光伏发电的发电成本已低于零售电价。
将所有这些放在一起,您就会发现,与仅仅需要更多的研发相比,政策机制对当今可再生能源的价格和竞争力有同样重要甚至更重要的影响。
现在,持续和增加研发绝对是有必要的。储能是一个明显的 study 领域,因为这将解决风能和太阳能的一些间歇性问题,尽管正如德克萨斯州的例子中详述的那样,可再生能源将日益成为基本负荷。如果说有什么作用的话,天然气现在可以充当“电池”。纳米制造有望彻底改变电池存储能量的方式,并可能改变电力和交通运输行业。新的通信协议和智能设备将改变我们与电网互动和能源消耗的方式。有关能源研发的更多信息,我建议阅读 Robert Fares 的帖子:此处 和 此处。
但是,为了追求未来的创新而推迟今天的收益,就忽略了可再生能源面临的非技术挑战——我们可以制定明智的政策,在今天支持更广泛地采用可再生能源的同时,寻找“下一个大事件”。