科技进步推动可再生能源发展，新兴科技应对气候问题的关键

目前，清除大气中二氧化碳最有效的技术手段叫作……一棵树。

——阿尔·戈尔

美国前副总统

“TFJ三角”（T代表科技，F代表金融，J代表正义）目前在气候问题中起着关键作用，并且在将来也会扮演十分重要的角色。

新兴科技在气候问题中的作用是显而易见的。虽然我们不能指望科技带来一些奇迹般的解决方法，但是在环境保护方面，新兴科技正起着积极重要的作用。目前已经取得的和人们希望取得的科技进步有助于推动可再生能源的发展，降低其成本。正是因为科技的进步，太阳能板的价格才会大幅下降，而潜在的太阳能发电量是全球能源消耗总量的20多倍。同时，生物质能、地热能、风能、水能、海流能的发展也取得了显著的进步。一些研究电能存储的新项目也改善了现状。新兴科技可以加强人们对人类活动所造成影响的认知，并对其进行更好的监督。在2020年第一季度，欧盟可再生能源发电量首次多于化石燃料发电量。从科技层面来看，我们可以通过技术手段详细评估某个沿海地区的生态脆弱程度，或是某个地区的水资源现状，同样也可以监测干旱情况以及农业用水情况。

谈及水资源，大家都知道我们的“蓝色星球”超过三分之二的面积都被水覆盖着，并且有超过97%的水资源以海洋的形式存在。海水淡化是目前为止理论上理想的水资源解决方案，但海水淡化需要消耗大量能源，所以可以说是在拆东墙补西墙。而只有在科技上取得巨大的突破，才能彻底改变现状，我们应该去寻求这种技术突破。淡水资源仅仅占全世界水资源总量的3%，并且主要以极地冰川的形式存在于地球上，得不到利用。同样，我们也只能通过科技和技术的进步来改善这一重要资源的利用状况，因为科技进步可以让我们采用异于以往的农业模式，种植耐旱作物，革新灌溉方式，实现废水循环利用，大幅减少管道漏水……目前，世界上每10个人中，就有5个人面临缺水问题。并且缺水问题肯定会在温度大幅上升之前变得更加严重，这将会迫使大部分国家采取严格的措施。面对人口压力以及气候变暖，在水资源这一至关重要的领域，新兴科技大有用武之地。

同样在海路运输领域，科技进步也发挥着举足轻重的作用。海运的二氧化碳排放量占全世界碳排放总量的3%，并且《巴黎协定》未覆盖海运减排领域。在这一背景下，技术创新和新规定双管齐下，足以改善生态足迹。比如，用液化天然气这种更清洁的能源替代劣质的海运舱载燃油、将停泊船只连接到电网以关闭污染严重的辅机、限制船只航行速度，这些都是我们可以采取的措施，并且能够迅速带来许多积极的影响。

有些人被对科技的热情冲昏了头脑，坚信科技大变革一定会发生，这种大变革一定会扭转当下的形势，彻底解决二氧化碳排放问题。他们设想了很多天花乱坠的科技项目，并声称这些项目一定可以解决问题。但事实上，其中很多项目都不太可靠。尽管我们应该对人类的创造力充满希望，但是意料之内的高成本、所谓的“解决办法”造成的不便、实验和实践的巨大差别、研发漫长的耗时，等等，很快就打消了我们指望科技奇迹发生的念头。

政府间气候变化专门委员会提到过一份报告，这份报告提到了一些可以捕捉大气层中二氧化碳的技术。比如植树造林、退耕还林、通过植树来创造碳汇，而且这些不仅仅是纸上谈兵，同时也得到了实践。一般来说，通过限制过度耕种，使用天然肥料，比如堆肥或者生物炭（植物炭）等耕地管理优化手段，可以促进替代集约农业的农耕技术的发展。海水碱化是通过向海洋中添加矿物质，提高海水中镁、钠、钙的含量，来提高碱度，从而局部提高海水吸收二氧化碳的能力。而向海洋“施肥”则是通过人为增加海洋的营养物质含量来促进浮游植物的生长活动，浮游植物生长过程中可以吸收二氧化碳。

还有一些其他近乎荒唐的项目。比如，有些项目提议通过向云层播撒盐粉来遮蔽太阳，或在太空中放置一张巨大的太阳光过滤层。这些致力于遮蔽太阳光的技术，除了很难实现之外，还有引起终端震波的风险，也就是说突然停止使用这些技术会导致地表温度的迅速上升。还有一些项目提议在两极浮冰上覆盖一层人工冰层来给浮冰降温……

国际能源署署长认为，太阳能和风能是“全球为应对气候变暖，减少大气污染和保证能源供给所做的一切努力的基石”。太阳提供的能源远远超过地球所需能源。此外，太阳能是一种免费的、取之不尽用之不竭、世界各地都可取用的能源。但是，太阳能是一种间歇性能源，不能保证持续的能源产出。基于此，研制能够储存能量的电池，以便在没有太阳照射的时候供能，是我们面临的巨大挑战。但是，抛开电池不谈，光伏发电站技术其实也在不断完善，以便能提高能效。同时，光电的价格也在下降。在过去的10年间，光电的价格降低到了原来的九分之一，且风电的价格也从每兆瓦135美元降低到了40美元。在未来的10年间，太阳能的成本有望降低90%，这会大范围影响就业。目前，可再生能源领域只有1100万个工作岗位，到2050年则会增长到4000万个工作岗位，相当于整个能源行业的四分之一。

在这种情况下，全世界光电产量从2005年的4太瓦时^[1]增加到2018年的450太瓦时，也就不足为奇了。国际能源署预计，到2040年，全世界光电产量将会达到7200太瓦时，略少于风电产量，但会多于水电产量，风电产量预计将达到8300太瓦时，水电产量则预计会少于7000太瓦时。使用太阳能是最有望助力非洲地区实现低碳发展的方法之一。并且值得欣喜的是那些生态足迹沉重的海湾国家（如沙特阿拉伯、阿拉伯联合酋长国、卡塔尔等国）也开始投资数十亿美元来发展清洁能源。

我们探讨科技问题时，经常提及碳固存技术。现在主要有两种碳固存技术。第一种是自然固碳，这要求我们致力于保护和发展现有碳汇，比如森林、土地以及海洋等可以吸收大气中二氧化碳的自然碳汇。瑞士联邦理工学院在2019年发布的研究表明，从理论上讲，全球超过10亿公顷的土地（相当于中美两国的国土面积之和）都可以重新进行植树造林，足以固存超过2000亿吨二氧化碳。就算植树造林本身也存在一些科技上的限制，大规模植树行动也明显是有益的。瑞士联邦理工学院的这项研究解释道，种植的树木大概需要几十年的时间才可以起到充分吸收二氧化碳的作用。并且如果植树行动涉及个人私产、自然保护区或者是城市规划区域时，常常会遇到一些复杂的法律问题。联合国粮食及农业组织在2017年发表的一份报告指出，“气候条件和土壤结构会制约土壤固碳能力”，并且气温升高会导致土壤中二氧化碳的加速释放。总的来说，植树造林是一条可行的出路，尽管益处多多，但也不能忘记脱碳才是首要任务。

另外一种碳固存方式是吸收和存储碳的技术，或者说是碳捕获与封存（CCS）技术。这种方式的目的是直接从大气中吸收碳，从地质结构中捕获碳，或向海洋中添加矿物质，促进浮游植物的生长来消耗碳。在石油工业领域，可将捕集到的二氧化碳注入油田中，以提高石油采收率，从而减少碳排放。国际能源署表示，目前在这些领域，注入的大部分二氧化碳来源于天然的地下二氧化碳气田，但我们现在谈及的是现存碳汇，这就有些自相矛盾了。

人们对碳固存技术抱有很大期待，将碳固存看作解决煤炭问题，以及大规模减少工业（炼钢厂、水泥厂、炼油厂，等等）二氧化碳排放的方法。近些年来，随着太阳能和风能成本的降低，碳固存不再被当作工业和能源领域脱碳的唯一方法。其实，大多数捕集二氧化碳的技术目前仍停留在初级阶段。这些技术需要巨额投资，并且面临着失败的风险。政府间气候变化专门委员会2018年的报告显示，专家们认为碳固存技术并没有发挥预期作用，他们甚至认为依赖这项技术可能会增大无法将温度升幅控制在1.5摄氏度的风险。第21届联合国气候变化大会发起了“创新使命”，并且将碳捕获与封存技术列为该使命需应对的八大挑战之一。2019年，全世界有19个相关项目正在开展，每个项目每年大概能够封存100万吨二氧化碳，相当于每年一共封存2000万吨二氧化碳。但定下的目标是，到2050年封存50亿吨二氧化碳，也就是2019年封存量的250倍。根据我们目前对碳捕获与封存技术的了解，这项技术的确很有趣，但并不能完全指望这项技术。在任何情况下，碳固存技术都不能避免碳排放，只能致力于中和碳排放。

接下来，我不会陈述核能悠久的发展史，尤其在法国，核能是人们争论的焦点，我不想参与到相关的争论中，只想在此回顾一些引起争议的说法。首先，核能不会排放二氧化碳^[2]，这一点和能源独立一样重要。但是，核能也有一些众所周知的问题，比如核废料的存放问题、安全问题、工业技术的掌握和成本的控制问题。在过去，法国就选择了大规模依靠核能，所以法国的二氧化碳排放量较低。不论是从短期还是中期来看，法国都不可能摒弃核能。但是基于上述提到的问题，法国会选择逐渐并明确地减少核能在其能源结构中的占比。(www.xing528.com)

国际能源署在2019年5月发布的总体报告中的结论也值得关注。这些结论显示，截至2019年5月，全世界共有452个核反应堆正在运作，核能发电量占全球总发电量的10%。国际能源署估计，自1971年以来，核能使得全球二氧化碳排放量减少了630亿吨。根据研究模型，能源结构无核化转型是可以实现的，但是要付出一定代价。报告写道，需要“大力”支持风能和太阳能的发展，并且需要消费者能够接受电费的上涨。考虑到核能在其能源结构中占比之大，法国的能源转型成本将会非常高。我们可以把这些结论和2019年版《世界核能产业现状报告》得出的结论进行比较，2019年版《世界核能产业现状报告》的其中一章将核电作为应对气候变暖的工具做出评估。报告尤其强调了在面对紧急气候危机时，建造核电站需要一定的时间。同时强调了在过去的10年间，太阳能和风能的成本大幅下降，而核能的成本却在上升。最后得出的结论是，相比起核能，使用其他能源每年可以减少更多的碳排放量，且成本更低。我们可以看到，关于核能的争论远未结束。

在快速概览了相关科技之后，接下来我想强调一种具有诸多优点的能源：氢能。专家们按照生产来源将氢能分成了不同类别：通过电解水产生的氢能是“绿色氢能”，通过甲烷以及碳捕获技术产生的是“蓝色”氢能，还有“灰色”氢能（产自甲烷但不使用碳捕获技术）、“褐色”氢能（产自褐煤）以及“黑色”氢能（产自煤炭）。氢能的大规模发展主要取决于4个因素。第一个因素是成本，使用低碳能源生产氢气成本高昂：国际能源署预计到2030年，氢能的成本可能会降低30%。第二个因素是基础设施：相关基础设施建设缓慢。第三个因素是生产来源：目前氢能主要产自天然气和煤炭。第四个因素是法规：氢能相关的法律规定不够明确，并且在不同国家和不同行业规定不同。国际能源署建议在氢能的安全性、氢能的存储和其对环境的影响等方面制定统一的国际标准。

早在20世纪70年代，氢能就被认为是石油的替代能源。20世纪90年代，日本、加拿大以及欧洲再次提出发展氢能。2000年，氢能汽车问世，但是因为销售渠道不足，并没有引起很大反响。从理论上讲，氢能结合了石油和电能的优势。氢能可以在任何地方生产，且来源广泛。氢能有很多用途，可以用于驱动汽车、公共汽车、火车等，并且氢能可以进行储存与运输。综上所述，氢能可以使许多国家摆脱对化石燃料生产国的依赖。麦肯锡管理咨询公司在2017年发布的《氢能源市场发展蓝图》中预计，到2050年氢能将会占全球能源总需求量的18%，且能使全年的二氧化碳排放量较现在减少约60亿吨。氢能项目正在世界范围内开展，许多氢能大型项目正在落实。目前在日本，已有25000辆氢能汽车上路行驶，到2030年预计将会有80000辆。在中国，到2030年，预计将会有100万辆氢能汽车。而在氢能汽车的发源地——加利福尼亚州，到2030年，预计将会有100万辆氢能汽车上路行驶以及1000座加氢站落地建成。法国的2020经济复苏计划也把发展氢能列为首要任务之一，并定下了在2035年推出“绿色飞机”的目标。德国也在2020年6月制定了国家氢能战略，将投入90亿欧元发展氢能，以期成为全球氢能领域的领导者。^[3]国际能源署署长认为，“世界应该抓住这个独一无二的机遇，让氢能成为未来清洁安全的能源体系的重要组成部分”。在建设低碳社会的过程中，氢能这一王牌能源将会得到大规模应用。

快速分析一下目前的创新领域就会发现，即使大力支持新兴科技的发展，在短期内，科技也不会为气候问题带来奇迹般的解决方法。但我们仍应大力鼓励创新，且不应把创新视为一道“免疫屏障”，或是将创新当作一种借口，去逃避当下或将来应当承担的责任。科技可以取得预期的进展，但这并不意味着我们不需要在其他层面上采取行动。

关于“负排放”，也就是将二氧化碳从大气中抽取出来的技术，欧洲科学院科学咨询理事会认为这项技术“实际的二氧化碳抽取效果是有限的，并且规模也不像政府间气候变化专门委员会的气候模型预估的那么大”。同样，政府间气候变化委员会的专家成员瓦莱丽·马森-德尔莫特（Valérie Masson-Delmotte）认为，“负排放仅在理论模型中是有效的，它在可行性和风险方面都存在着很大的问题”。为了应对气候变化的挑战，我们必须大力支持科技领域的创新和研究，但不能顾此失彼，当务之急还是要减少人类活动造成的温室气体排放量。

正是因为许多提到过的新兴科技都是建立在数字技术之上，这些结论才显得更有说服力。然而电子污染本身的二氧化碳排放量一直以来都被严重低估了。能源转型项目组织（The Shift Project）就此发布了一项有趣的研究，该研究是能源转型项目组织和法国开发署合作完成的。研究结论显示，数字产业的碳排放量占全世界温室气体排放总量的3.7%。到2025年，这个比例可能会翻倍，达到8%，而航空业的碳排放量占比只有约2%。

“电子污染”一方面来源于电子产品的制造，它们的数量越来越多，功能也越来越强大。首先，电子产品原材料的开采和加工会造成严重的污染。比如，生产电池所需的稀土就会造成污染物的排放并且会消耗大量的水。高科技产品的回收利用率低，这也加重了高科技领域的生态足迹。此外，使用电子设备和通信基础设施也会排放大量二氧化碳。经计算，一个拥有100名员工的企业或者行政机构一年内发送电子邮件所排放的二氧化碳，相当于在巴黎和纽约之间往返飞行14次的碳排放量；发送一封附带1兆大小附件的电子邮件的耗电量，和一个灯泡亮一个小时的耗电量相当；仅就观看在线视频来说，每年排放的二氧化碳就超过3亿吨。

数字产业的碳排放分布情况大致如下：消费类电子产品的碳排放量大概占总排放量的二分之一，通信基础设施占四分之一，数据存储中心^[4]占另外的四分之一。仅数据存储中心的能源消耗量就占全球能源消耗总量的4%，消耗的能源主要用于冷却服务器。从2025年开始，数字产业的耗电量将会至少占据全球总耗电量的20%。只有信息技术企业和消费者共同努力才能够减少电子污染，但这种努力却鲜被提及。不论是个人通过简单的行为，为了减少使用数字化工具所付出的努力（比如少发送电子邮件、减少电子期刊的订阅数，等等），还是数据中心做出的向免费制冷模式靠拢的选择，即利用外部的冷空气（比如芬兰的谷歌数据中心、瑞典的脸书数据中心）或地下水来进行降温的方法，这二者都同样意义重大。不管是在线视频、物联网、人工智能的应用还是加密货币等数字技术，都会消耗大量能源。目前，数字技术是新兴科技的核心，电子商务兴起和各种应用上线，也推动了它的发展。疫情期间在“隔离”政策出台后，数字技术也得到了更多的支持。此外，科技巨头公司的领导们，常常也是气候行动的坚定支持者，也和他们的员工们一样在鼓励数字技术的发展，所以数字行业应该，也必须尽快在能源方面，尤其是在温室气体的排放上，取得重大突破。

总之，不要忘记这个惊人的数据：如果互联网是一个国家，其用电量将会排在全球第五位。

【注释】

[1]1太瓦时等于10亿千瓦时。

[2]最新数据显示，69%的人认为核能会排放二氧化碳。

[3]欧盟委员会在2020年7月推出了一项雄心勃勃的氢能发展计划，以实现到2050年达成碳中和的目标。欧盟委员会认为，“氢能将会在未来发挥关键作用”，并且提到了氢能相关领域，包括钢铁行业、航空及航海燃料领域、重工业以及电池和能源存储领域。

[4]数据存储中心是全球协作的特定设备网络，用来在互联网基础上存储传递数据信息。