green energies
100 percent renewables by 2050 is achievable!
文/ 何美芸（英）
翻译/ 李康民
新目标：大气二氧化碳浓度350 ppm
全球气候变暖速度比政府间气候变化小组（ipcc）在2007年报告里所做的预测要快得多。报告的气候模型里没有涉及两极冰盖在夏季的快速融化，而那一直是多年来报纸上的头条新闻。
ipcc帮助确定了大气二氧化碳浓度的上限为450 ppm 。他们认为那就能把全球气温上升限制在摄氏2度以下，就能避免“对气候系统危险的人为干扰”。但是，一流的气候科学家吉姆•汉森和他的同事利用更为现实的气候模型和地球悠久历史上的关键数据分析指出，450 ppm远超过了危险范围，我们甚至必须把现在的大气二氧化碳浓度385 ppm降到350 ppm。否则，人类将面临“不可逆转的灾难性后果”。ipcc组长帕乔里现在也同意这一观点。
不过庆幸的是，我们能做到这一点。为了能在未来数十年内把大气二氧化碳浓度从385 ppm拉回到350 ppm，我们该做的是停止燃烧化石燃料。人类必须现在立刻行动，因为385 ppm的浓度已经在危险范围之内，我们不能让它持续得太久，否则我们就会把星球推过无可挽回的临界点。
绿色能源选择
随着石油价格出现峰值和全球变暖加速，可再生能源问题日益突出。与化石燃料和原子核燃料正被逐渐耗尽相反，可再生能源是取之不尽，用之不竭的。但是，仅可再生还不够。它必须是环境友好、健康、安全、无污染和可持续的。绿色能源囊括了所有这些优点，其中最重要的也许是‘可持续’这一点。
可持续就是像生物多样性的自然生态系统一样，能持续千百万年，是通过相互合作和相互依存的循环经济使整体达到再生。对人类这一物种而言，那是一种负责任地、公平合理地利用自然资源的能力，以此满足当代所有人的需要而同时不损害后代人的利益。我们从自然得到的最深刻的教训是，生态系统各种生物之间的相互合作和相互依存对整体的生存是必需的。
2050年前100%可再生能源——向低碳经济转化的一个机会
向低碳或零碳经济转化是一件紧迫的任务，特别是对发达国家来说，他们也是温室气体的主要释放者。 一般认为，向低碳转化是一场应尽可能避免的经济苦难。但正如德国向他人所展示的，这可能正是前所未有的技术创新的机会，是创造新工作岗位、新市场和给国家带来健康和财富的难得机会。
德国自1974年的石油危机以来，在新能源研发方面比世界其他地方率先迈开大步。近20年里，其政府已经提供了补贴、立法以及建立国内市场，最重要的是通过了上网电价法。目前，德国能从可再生资源中生产7.3%的主要能源：其中2900万千瓦风能、1350万千瓦光伏电、730万千瓦太阳能，其余为水电、地热或生物能。政府有责任在2050年前把可再生能源的比例增加到50%，但是，德国的可再生能源部门声称到那时他们可以达到三倍于那个数字，100%的可再生能源。
在德国将来的低碳或零碳经济中没有核能，在2022年前，核能将被完全淘汰。而且一直到2020年，其捕获和储存二氧化碳都不会将核能计算在内，因为连这项技术的支持者都认为到那时它也不可能被商业化。德国在2020年前要把温室气体的排放在1990年的水平上减少40%，并且不把碳贸易计算在内，即不把温室气体排放“出口”到发展中国家去，不以此增加发展中国家的负担。
原子核黑洞
在美利坚合众国的大地上，核电工业部门至今无法推翻任何一州禁止建立更多原子核反应堆的决定。鉴于建造费用失控，奥巴马政府已经在2009年2月冻结了长期作为核废料堆栈的尤卡山。
核工业因其施工期费用高昂而臭名昭著。但是，比起核电设备的退役、废物管理和处置的下游成本来说这算不了什么。毫不奇怪，它被认为是私营工业糟糕的投资。因此，英国纳税人不得不接管所有债务和承担运营该行业最“肮脏的”、在塞拉菲尔德所亏损工业的费用，现在一年的运行费用高达30亿英镑，还在上升。与此同时，清理和“退役”的成本为730亿英镑。塞拉菲尔德已经成为世界的核废料场，而且看不到其被结束的迹象。由于后处理厂的功能不全使得更多的核废料被堆积起来，而至今还没有指定的核废料最终处置场地。美国的情况也不太好，投资好几千亿美元建造104座核电厂，约占全球总数的1/4，生产全美电力的19％。最新估计其核废料处理成本在962亿美元。
美国的纳税人在“没有着落的成本费用”中也背上了沉重而巨大的包袱，两国的核工业继续在给只有菲薄利润的老掉牙的核反应堆投资，它们早就超过了服役年限及安全运行期限。
安全是一个主要问题。目前的结果表明没有一座现存的反应堆或在建的第三代反应堆能预防故障或破坏。此外，危险的主要来源是坐落在该站过分拥挤的冷却池内那些被用过的燃料，它既容易着火又容易引起爆炸。
切尔诺贝利的放射性尘埃是美国在日本广岛和长崎投下的原子弹所释放尘埃的30到40倍。2005年的报告估计，切尔诺贝利核事故直接造成56人死亡，在高度暴露于放射性尘埃的60万人群里有新增的4000个癌症病例，生活在附近的600万人中有5000个癌症病例。德国也有新的证据表明小孩白血病与接近核电站有关，预示着有毒性和放射性的废物的累积是当代和未来一代的健康负担。
在全球范围内，核能对电力的贡献为14.8％，2006年只占所消耗能源的2.1％，数据还在不断下滑；同时，世界上新的可再生能源的贡献从0.4％上升至6.2％。德国摆正了核能的位置，在2007年，德国一年就增加可再生能源约150亿千瓦时，相当于两个核反应堆的输出。
此外，开矿和提取铀不仅对环境是毁灭性的，也是高耗能的。生命周期评估显示，在未来50或60年里铀矿级别低于0.02%时，建设铀燃料反应堆所消耗的能源比它们能生产的能源还要多。
碳捕获和储存
碳捕获和储存(ccs)意在从发电站捕获二氧化碳并把它储存于地下油气采尽的油田、废弃矿井或深层的海水层，以减少燃烧化石燃料带来的影响。这是一种未被证明的技术，预计最早的商业化利用在2030年后，即使能用上恐怕也太晚。国际能源机构估计，要使ccs在2050年左右起到有意义的减轻气候影响的作用，需要有6 000个项目，且每个项目需要每年注入地下100万吨二氧化碳才行。
ccs要用掉电站所生产的10%到40%的能源，这就抹掉了其将近50年效率的提高，而且会增加电站燃料消耗的1/3，该项技术还需要比不用这项技术增耗90%的淡水，因此采用此技术的代价是昂贵的，可能会使发电厂的成本增加一倍，将电价提高21%到91%。受德国联邦政府委托的最新研究证实，比起可再生能源诸如风能和太阳能，ccs将增加10到40倍的二氧化碳排放，发电成本提高100%。
另外，二氧化碳储存的效力和安全性也值得怀疑。2006年，美国在德克萨斯州弗利奥的盐积岩成形的地质调查和野外实验中发现，被埋的二氧化碳熔化了岩石的大量矿物质，岩石本是负责把气体封闭住的，这样二氧化碳反而被释放到了大气中。因此，要想使它可行，二氧化碳的捕获和储存必须在几个世纪内让全球的平均漏气率不超过1%，否则，其释放总量将会大于或等于最初企图减轻的数量。
警惕生物炭倡议
我们已经在2006年的相关报告里警告过从“生物能源”作物提取生物柴油的做法，并预测到它会增加森林砍伐、土地掠夺和食品价格上涨等问题。非洲、联合国、美国和英国政府的环境审计委员会现在已要求暂停种植生物燃料。
国际生物炭倡议(ibi)组织曾提议非洲、南美洲、南亚和其他发展中国家可设想在千百万公顷的“多余土地”上种植原料作物和树木。但不是收获生物量提取生物柴油，而是把它们变成生物炭埋到土壤底下，它们在那里会稳定千万年并提高作物的产量。于是，生物炭被人说成是能用土壤吸收稳定碳的手段以及拯救气候的“负碳”创意，并且还能提高粮食产量。该组织也因此在全球155个非盈利组织签署的声明中被批评为是一种“对人民、土地和生态系统的新威胁”。
国际生物炭倡议组织是受到哥伦布发现新大陆前（公元前450 和公元 950 间）在亚马逊盆地的一些聚居区发现黑土的启示。黑土是炭、骨和粪被埋在土里许多年后形成的。据亚马逊流域的当地农民讲，黑土的生产力大大高过周围其它土壤。但是，研究成果表明，今天所生产的生物炭不是黑土。再说，被埋的生物炭也并不稳定，还会加速土壤中腐殖质的分解。同时，它改善作物产量的能力似乎是零散的、短期的，要依赖当地条件而定。
拯救气候最重要的不仅是控制大气二氧化碳上升，而且也要提高氧气水平。提高氧的含量要靠大地上的绿色植物和海洋里的浮游生物，还可以通过分解水产生氧气并固定二氧化碳“饲喂”生物圈的其它生物。气候科学家在最近十年才发现氧气的消耗快于二氧化碳的上升，大陆和海洋均是如此。自从2003年起生物柴油的兴起刺激和加剧了森林的砍伐，这段时间正好跟氧气大量急速下降的时间相吻合。此外，生物炭本身就是一个吸收氧气的槽，氧气消耗增加的同时又因为树木变成炭被埋不能使氧气再生，从而徒使氧气耗尽。生物炭在清洁发展机制（cdm）推动下，会进一步加速森林的砍伐，并会利用所谓的“多余土地”去种植生物炭原料从而对其它自然生态系统造成破坏。所有这一切将决定性地带来氧气下跌的趋势，这近乎向大灭绝靠拢。而人类由于高度需氧可能首当其冲。
世界转向可再生能源
2008年，欧盟和美国都是第一次有比常规电力更多的可再生能源的加入，而且趋势正在继续。全球来自新的可再生能源的电力（除水电）在2008年至少达到2800亿千瓦，比2007年的2400亿千瓦增加了16%。新的可再生能源现在占了全球正规电力行业的6.2%。举例说，中国迅速增长的家庭沼气到2008年底估计已经达到90亿千瓦，再加传统可再生的如大型水电站6％和穷苦家庭的薪柴与其它生物量约12%。
太阳能居新能源之首。 太阳能增加了15%达1470亿千瓦。德国的太阳能热水在2008年创记录增长了20万套设备，总装机容量73亿千瓦。全球与电网相联的太阳能光伏电继续成为发展最快的发电技术，增幅达70%，为134亿千瓦。
2008年，全球的风力发电能力增加了280亿千瓦，达到1220亿千瓦。这是连续第五年的加速增长，年增长超过28%。美国率先增长84亿千瓦，比2007年增加49.5%。中国以最快的发展速度位居第二，是增长量第二高的国家，达到62亿千瓦。至少有73个国家在2008年末有了可再生能源的政策目标，2009年又新加入几个。在2008年和2009年初，至少有五个国家第一次采用了上网电价税率，他们是肯尼亚、菲律宾、波兰、南非和乌克兰。
欧洲的许多政治家和可再生能源专家认为，到2050年时实现100%的可再生能源供应市场且不要补贴的现实选择是可以达到的。尤其是分散分布的发电模式，它能实现使用地点的能源自给，这一模式已在德国被证明是成功的。
可再生能源是用之不竭的能源。仅风能就可达到世界所用电力的40倍或世界总能源消耗的5倍多。巨大的潜力也存在于太阳能市场，各地安装的太阳能电池板已跟电网的电同价；人们不断进行革新并逐步转向可再生能源，以此节省燃料账单。如利用从废弃物产出的沼气已改变了中国农村的面貌，其焚烧废物的社区炊具也将准备在非洲“一显身手”。利用深层淡水或海水冷却室温的空调和提供的能源、利用盐碱农业为世界生产粮食和燃料及利用河口潮汐发电等，这些都是继水电和地热能等之外的良好选择。一些有益的措施在逐步地实施，诸如回收废热的热电联产、收获和储存太阳能的人工光合作用以及潜在的以低温嬗变解决我们的核废物等。
作者简介：何美芸，香港大学生化专业博士，圣地亚哥加州大学神经科学博士后，美国国家遗传基金研究人员，伦敦大学生化研究员。英国open大学生物学高级讲师，现任《社会中的科学》（isis）杂志主编。
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