为什么我们需要快速实施能源转型

毫无疑问，您已经听说过人们谈论过一种能源从基于矿物燃料的社会向基于可再生能源的社会过渡的问题。这是为什么我们需要快速采取行动的简短答案：气候变化和化石燃料枯竭。而且，这是我们落后的简短答案：历史表明，更换现有的能源基础架构可能需要长达50年的时间，而我们的时间并不长。

人们可能对建设可再生能源基础设施没有意识到的最重要的事情是，用于建造可再生能源基础设施的大部分能源必须来自化石燃料。目前，全球消耗的能源中有84％是使用石油，天然气和煤炭等化石燃料生产的。因此，化石燃料为制造太阳能电池，风力涡轮机，地热设备，水力发电机，波浪能转换器和水下潮汐能涡轮机的工厂提供了绝大部分的电力。目前，我们所生产的能量达到或接近我们从化石燃料中产生的最大能量。但是，世界石油生产的新高潮，对煤炭生产可持续性的担忧以及对天然气供应的可疑说法警告说，化石燃料可能持续的时间不足以支撑向可再生能源社会的不平衡和游荡的过渡。

这就是所谓的转换率问题。简而言之，我们从化石燃料的转化率是否足够快，从而避免了社会可利用的总能源的意外下降？当化石燃料供应开始减少时，在这种转变中，我们是否会走得足够远，以免我们被迫采取可能破坏我们社会稳定的能源紧缩政策？

答案无法得知。但是数字并不能令人放心。根据美国能源信息署的数据，用可再生能源（包括水力发电，风能，太阳能，潮汐，波浪，地热，生物质和废物）的安装速度来取代世界目前的发电能力将花费70多年的时间。从2005年到2009年（可得到此类数据的最后年份）。而且，这就是说，如果全世界的发电能力（每年以4％的速度增长）保持稳定。

这也没有考虑实际产生的能量与铭牌容量的关系。铭牌容量是风力发电机在最大容量100％的时间运行时可以产生的功率。但是实际上，涡轮仅在风吹动时才旋转，然后并不总是以最大速度旋转。从2007年到2011年，英国风电场的所谓容量系数仅为27％（PDF）。对于太阳能光伏，该数字为8.3％。即使是水力发电站，其发电量也只有约35％。相比之下，传统煤炭约占42％，天然气约占61％，核电站约占60％（PDF）。使用美国数字的对比更加鲜明：使用2008年的数据，煤炭为72％，核能为91％，尽管天然气仅为11％，这可能是因为这些工厂主要是为了满足高峰需求而运行的，因此并不经常运行。（PDF）

这意味着可能需要以可再生能源的形式安装我们目前铭牌容量的两到三倍，以替换现有的化石燃料发电厂。因此，过渡期实际上会比我计算的要长，使用2005年至2009年的安装数字可能要140至210年。当然，诸如风能和太阳能之类的可再生能源的安装正在加速。因此，这将倾向于缩短这一较长的过渡期，而现有的核电能力将保持不变。但是，我们是否能够缩短过渡期，以阻止总能源产量的下降并防止对气候的进一步严重破坏？

当然，有人会说我们需要迅速扩大核能发电以应对这些挑战。无论您是否支持这种扩展，都存在三个关键问题。首先，建设足够的核电站来替代使用化石燃料的发电厂将是有史以来规模最大的建设项目，并且需要使用大量的化石燃料。仅制造必要的混凝土将是温室气体排放的巨大新贡献。这意味着核过渡的初始阶段实际上将增加化石燃料的排放率。直到很久以后才能节省燃料和排放。

其次，在福岛灾难之后，似乎对这样的扩建没有太大的胃口。如果日本和德国放弃核电，核能发电在未来20年甚至保持目前的水平，我将感到非常惊讶。第三，这种扩建的时间表将在数十年后进行衡量，部分原因是涉及庞大的后勤工作，部分原因是监管部门批准了此类项目。如果不能及时获得必要的监管批准，即使是新的，更便宜且更易于制造的设计也可能无济于事。这种批准的历史并不令人鼓舞。核监管机构能做的最安全的事情是拒绝。

我什至没有涉及更换为我们的运输系统提供动力并为我们的建筑物和工业过程提供热量的燃料。运输是一项非凡的挑战，因为全球80％的运输燃料仍来自石油。在美国，这个数字是93％。尽管花费了数十亿美元并进行了数十年的研究，但我们仍然没有很好的替代品，其规模足以替代石油来替代运输燃料。

生物燃料几乎没有希望。乙醇泡沫已经破裂。生物燃料-今天主要是乙醇和生物柴油-与食物竞争。根本没有无限量的合适农田供应，因此在我们找到该行业主要原料（玉米，糖和大豆）的替代品之前，将与食品需求竞争。

除此之外，规模问题根本无法解决。为了供应整个美国车队-假设它可以使用乙醇运行-我们必须连续种植18亿英亩的玉米以生产乙醇。现在，美国的耕地面积仅为4.4亿英亩。并且，值得注意的是，当前的玉米种植方法需要大量使用由油制成的除草剂和杀虫剂；拖拉机和其他依靠油来耕作，收割和喷洒土地以及运输农作物的车辆；以及自然气体衍生的氮肥可促进生长并补充枯竭的土壤。目前，化石燃料是玉米种植不可或缺的组成部分，除了食物以外，我看不出种植有机玉米的智慧。

至于建筑物的热量，我们当然可以更好地隔热和密封现有建筑物。并且，这指出了在我们需要的时间内实现能源转型的方法。由于可能不可能足够快地将可再生能源扩展到足以产生我们今天使用的能源数量的水平，因此成功进行能源转型的绝对必要条件是大幅减少能耗。没有政治家敢说任何遥不可及的事情。然而，这将是解决化石燃料枯竭和气候变化双重危机的最便宜，最快的方法。

现在，当我说减少时，我的意思是在未来20到30年中减少80％。对于美国人来说，这似乎是不可能的，除非他们考虑到欧洲人的平均寿命是美国人的一半。因此，我们常常希望获得技术突破，从而为我们提供我们所希望的所有清洁能源。但是，我们应该同样集中精力，即使不是更多，也要利用自己的才能找到大幅降低能耗的方法。这实际上是一条容易得多的路。当我们意识到我们的能源使用时，我们可以快速改变自己的行为以改变它，而不会影响我们的生活质量。随着越来越多的家庭和企业拥有监测其能源使用的手段，其中的人们将改变以降低其消耗和成本。

我们已经知道如何构建所谓的被动设计结构，该结构可以将能耗降低80％。而且，我们迫切需要找出如何将这些技术廉价且经济地应用于现有房屋和企业。在运输中，我们需要停止认为汽车等于运输，而要意识到汽车提供的运输服务可以通过多种方式获得，其中许多方式消耗的能源少得多。

我们可能还需要使用所谓的上网电价来加速发电中的能量转换。这些关税利用了无数小生产者的独创性，使德国得以扩展太阳能，风能和其他替代品，从而使它们今天发电量的25％。德国并不是一个阳光普照的地方，目前是世界上最大的太阳能发电国。

当然，贫穷国家的人均能源消耗只是富裕国家的一小部分。我们不能指望世界上的穷人将其能源消耗减少80％。相反，我们必须帮助他们迅速从化石燃料转向可再生能源。

通过同时减少消耗量和鼓励快速发展可再生能源，我们有可能在化石燃料供应变得如此严重以至于严重削弱其增长之前，减轻化石燃料供应下降的问题。而且，我们可以同时解决气候变化问题。当然，利用可再生能源解决困难的问题是关键。大多数可再生能源都以电力的形式出现，并且由于我们生产电力的时间与我们需要的时间之间常常不匹配，因此我们必须掌握储能。

但是，如果我们专注于减少消耗，那么我们将需要更少的存储空间。这是一种策略，它将使我们能够克服转换率问题，并在比过去更少的时间内实现能量转换。

通过。库尔特·科布