纽约州到2030年计划部署6GW储能系统
当今世界有无数的能源政策。其中之一似乎是鼓励可再生能源,特别是风能和太阳能。另一个似乎是鼓励电动汽车。三分之一似乎是试图摆脱矿物燃料。欧洲和其他国家/地区一直在尝试征收碳税。还有一些计划购买碳补偿以用于能源用途,例如航空旅行。
也许是时候退后一步看看。我们现在在哪?我们真正要去哪里?自1997年《京都议定书》以来实施的政策是否产生了积极影响?
让我们看一下其中涉及的一些问题。
我们在减少二氧化碳排放方面几乎没有成功。
总体而言,所有国家的二氧化碳排放量逐年上升。
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图1。根据BPs 2019年《世界能源统计》,全球二氧化碳排放量。
如果我们从世界的一部分来看情况,我们会看到更加令人担忧的模式。
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图2。根据BPs 2019年《世界能源统计评论》,到2018年,全球一部分二氧化碳的排放量。根据BP报告,苏维埃帝国是包括东欧和前苏联在内的近似国家。它不包括古巴和朝鲜。
自2005年以来,美国+欧盟+日本集团已将其二氧化碳排放量减少了5%。在1981年至2005年之间,排放量缓慢上升。在2008-2009年大萧条时期出现了下跌,随后出现了下降趋势。一个人可能会给人一种印象,即在经济状况良好的时期,欧盟的二氧化碳排放量趋于上升,而在状况不好的时期则趋于下降。
减排的“明星”是前苏联及其东欧卫星。我把这个团体称为苏维埃帝国。1991年苏联中央政府崩溃时,排放量下降了。排放量的大幅减少似乎与当时发生的巨大变化有关。各个共和国不是一个货币单一的国家,而是突然独立发展。
苏联帝国的最高二氧化碳排放量出现在1990年,即苏联中央政府垮台的前一年。到1999年,排放量已比1990年降低了37%。实际上,即使在最近几年中,这组国家的排放量仍然很低。许多行业崩溃了,而且从未被取代。
我将其排放量增加一倍以上的小组称为余下小组。该组织包括许多国家,包括中国和印度,这些国家在1990年代末和2000年代初增加了制造业和其他重工业,当时世界贸易组织(WTO)增添了成员。剩余集团还包括许多突然发现其原材料(例如石油,铁矿石和铜)的新出口市场的国家。其余国家变得更加富裕。他们变得更有能力为他们的公民铺路并建造更多坚固的房屋。通过与GDP相关的所有活动,CO2排放量迅速增加。
人口增长遵循的模式在某种程度上类似于二氧化碳的增长。
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图3。根据联合国2019年人口估算,从1965年至2018年的人口。
在图3中,我们看到前苏联帝国的人口几乎持平(1997年至2018年之间增长了2%)。在经济不景气的情况下,年轻人移民到了看起来前景更好的国家。
在1997年至2018年期间,美国+欧盟+日本集团的人口增长了11%。
人口增长最杰出的群体是剩余群体,在1997年至2018年期间增长了35%。人口增长的很大一部分来自改善的卫生条件和基本医疗保健,例如抗生素。通过这些变化,出生的婴儿中有较大比例的能够存活到成熟。
很难看到趋势线有任何弯曲,这表明最近的行动确实改变了先前行动的方向。当然,趋势只是“线性的”,这意味着百分比的增长会随着时间的推移而逐渐放缓。
人口的迅速增长也导致了二氧化碳问题。许多年轻人都喜欢食物,房屋和交通。尽管可以在不使用化石燃料的情况下获得这些所需产品的某些版本,但使用化石燃料的版本往往会得到极大的改进。例如,如果有机会,大多数人会喜欢带有室内管道和电力的房屋。
砍伐森林一直是世界性问题。
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图4。该图显示了世界银行按经济分组划分的世界森林占有率估算值。
高收入国家不断将毁林问题推向世界上最贫困的地区。重债穷国尤其受到影响。在世界范围内,森林砍伐持续增长。
关于化石燃料,人们对“我们需要从中解救什么?”有很多困惑。
化石燃料过多还是过少有问题吗?我们听到两个不同的故事。
图5。作者形象的两列火车正朝着世界经济发展。
如果确实使用过多的化石燃料,气候建模人员会不断告诉我们可能发生的情况。实际上,当前的气候正在变化,这支持了这一观点。
在我看来,伴随着低廉的能源价格,同样存在崩溃的巨大危险。例如,我们知道,欧洲联盟的能源生产多年来一直在下降,而这些国家却无能为力。
从历史上我们也知道许多文明已经崩溃。1991年,苏联帝国瓦解,这说明了一种瓦解。苏联是石油出口国。在油价过低以至于无法在较长时间内对新油田进行足够的投资之后,它就崩溃了。2008-2009年的大萧条提供了崩溃可能看起来更小的临时版本。
伴随着崩溃的低价的另一个例子来自启示录18:11-13,警告可能会崩溃,就像古代巴比伦一样。问题是需求不足和价格低廉。即使是当今的能源产品(以奴隶身份出售的人类)也没有什么价值。
11“地上的商人必哭泣,为她哀悼,因为没有人再买他们的货物了。12货物是金,银,宝石和珍珠。细亚麻布,紫色,丝绸和猩红色的布料;各种柚子木,以及各种用象牙,昂贵的木头,青铜,铁和大理石制成的物品; 13批肉桂和香料,香,没药和乳香,酒和橄榄油,细面粉和小麦的货物;牛羊马车;和人类被卖为奴隶。
我们最近看到的是价格下跌,而价格对生产者来说太低了。如果太多的能源生产商破产而退出,这种结果可能导致崩溃。
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图6。通货膨胀根据EIA石油现货价格和美国CPI-城市通货膨胀调整了布伦特原油周平均价格。
如果我们面临因低价而崩溃的危险,除非可再生能源(a)比化石燃料便宜得多,并且(b)可以足够迅速地扩大规模以替代替代化石燃料,否则似乎不会提供太多帮助。这些似乎都不可能。
早期研究高估了可再生能源将提供多少帮助,尤其是如果我们的问题来自能源供应过少而不是过多。
从许多角度来看,可再生能源看起来都很棒,但是当涉及到现实世界情况时,它们就不辜负炒作。
一个问题是,虽然风能,太阳能,水力发电,地热能和其他用于捕获能量的设备被称为“可再生能源”,但它们实际上只能通过使用化石燃料系统获得。它们是使用化石燃料制成的。如果零件破裂,或者昆虫吃掉了电线上的绝缘层,则需要使用化石燃料系统进行更换并由化石燃料系统运输。充其量,可再生能源比传统发电使用的化石燃料更少。它们依赖于其他资源,这些资源最终可能会耗尽,但是目前这不是问题。
第二个问题是,对可再生能源进行正确的成本效益分析非常困难,因为它们只能用作较大系统的一部分。当孤立地看时,它们看起来廉价。但是,当查看总系统成本时,它们通常非常昂贵。
正确进行成本效益分析的一个困难是,可再生能源与使用电力的距离通常很远,因此需要大量的长距离输电线路。如果可再生能源提供间歇性电力,则需要确定其最大输出尺寸,而不是其平均输出尺寸。所有这些长途线路都需要适当维护,否则容易引起火灾。在某些情况下,将线路埋在地下的成本很高,这是唯一的解决方案。不知何故,这些较高的成本需要作为系统成本的一部分予以确认,但这很少做到。
正确的成本效益分析的另一个困难是,如果要使电力对需要24/7/365供电的现代经济有所帮助,必须克服间歇性这一事实。从理论上讲,一个人可能会大大过度建造可再生能源系统和输电系统。这可能有效,但是一个人最终会获得大部分时间大部分不使用的系统,这极大地增加了成本。
可以添加电池,但是成本往往很高。我网站上的一位评论者最近发现:
EIA报道,公用事业规模电池系统的平均成本约为1500美元/ kWh。以这种速度,备份太阳能或风能设施三天所需的电池成本约为可再生能源设施的30倍。但是,在巨大的停滞高压事件中,风能通常长达七天没有动力。因此,备用电池的成本更像是风电场成本的100倍。电池不可行。
主要的间歇性问题是每个季节的问题,尤其是在冬天存够钱的时候。今天,我们还没有办法将一个季节的能量存储到另一个季节,除了将其转化为液体(例如氨水)之外,还需要每个季节存储一次液体。这将是增加整个系统成本的另一种方式。它尚未包含在任何人的成本计算中。
暂时,我们正在强迫核燃料和化石燃料为间歇性可再生能源提供备用电力服务,而没有对其服务进行充分补偿。这往往使他们破产。这也不是一个适当的解决方案。
关于可再生能源的第三个不便事实确实需要“经济”才能发挥作用。换句话说,当将未补贴的成本与系统的收益进行比较时,他们需要为所有者创造利润。实际上,他们的所有者需要能够向政府缴纳相当可观的税款,以弥补他们承担的政府费用。如果可再生能源确实为系统提供了实质性的利益,则其使用将趋于自行“腾飞”,因为它们将为系统提供“净能源”。取而代之的是,可再生能源的行为就像“能源汇”。他们需要无尽的补贴。他们永远无法替代化石燃料。实际上,他们甚至无法以自己的方式支付费用。
一个相关的问题是,由于总成本高(以及它们缺乏真正的净能源收益),几乎不可能非常高地增加可再生能源的数量,例如风能和太阳能。欧盟一直是水力发电以外的可再生能源的大力支持者。图7显示了欧盟自己的能源生产以及能源进口的图表。
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图7。欧盟能源的类型和是否进口,基于BP 2019年世界能源统计数据。可再生能源是非水电可再生能源,例如风能,太阳能和地热能。
经过至少20年的补贴,欧盟已经能够将可再生能源(水力发电除外)增加到其能源供应总量的10%左右。欧盟的石油进口量大致相当,其天然气进口量一直在增加。即使非水可再生能源快速增长,欧盟也一直在减少总能源消耗。
看看实际结果,一个人可能会问:“决策者到底在想什么?”
有人告诉我们决策者之所以做出决定,是因为他们认为他们可以通过这种方式减少二氧化碳的排放。真?如果一个人真的想减少二氧化碳的排放,就很容易看出来。一个人仅需采取措施减少全球合作。第一步将是减少国际贸易。另一个办法是摆脱诸如世界贸易组织,联合国和欧洲联盟之类的总括组织。实际上,在单个国家中,最高政府可以免职,例如(加拿大)和美国各州。换句话说,决策者可以将经济推向崩溃的方向。
可以通过迅速提高利率或削减信贷来鼓励崩溃。购买力降低,世界将陷入衰退。
在《京都议定书》颁布之时,政策制定者正朝着相反的方向推动经济崩溃。他们朝增加国际贸易和增加债务以实现增长的方向发展。贸易量较大的国家拥有大量未被利用的煤炭资源。在这种煤炭的帮助下,世界经济得以继续增长。这种方法只有在1997年《京都议定书》时代的真正问题是能源太少而不是太多时才有意义。经济需要更多低成本能源和更多债务可以提供的刺激。
现在已经二十多年了。中国的煤炭资源开始枯竭。煤炭还在中国和印度造成严重的地面污染问题。如果不增加煤炭产量,世界GDP增长就会开始放缓。我们再次面临低油价和其他大宗商品价格的问题,这一问题类似于苏联政府解体时出现的问题。世界经济似乎再次朝着使其一些政府组织因能源不足而崩溃的方向前进。政党变得越来越极端。国家正在制定新的关税。如果回到图5,关注点应该再次位于图的左侧。
IPCC气候模式需要重新审视。
气候模型会回顾过去,并试图预测未来。将IPCC模型放在一起时,引起关注的方案是基于这样的假设,即化石燃料的使用实际上可以无限期地增长。尽管世界煤炭生产已经好几年没有变化,而且尤其是煤炭生产已经连续很多年保持高水平,并且价格往往低于生产商要维持经营所需要的价格。
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图8。根据《 2019 BP世界能源统计回顾》的数据,按燃料计算的世界能源消耗量。
为了使煤炭产量增长达到建模者的预期,这种情况需要发生重大转变。世界煤炭价格需要大幅上涨。实际上,在非常困难的开采地点(如北海)的煤炭需要变得有利可图。这种情况似乎不太可能。
在我看来,气候建模人员应该考虑有关化石燃料消耗的更合理方案。应该考虑的一种情况是,几个政府组织(例如欧盟,世界贸易组织和几个石油输出国的政府)可能在近期崩溃。这种模型比能耗无限期增长的模型更为现实。
如果没有比现在更牢固的基础,那么向可再生能源的推动几乎没有任何意义。
早期研究仅关注可再生能源本身的成本,而没有额外的长距离电网运输和电池存储的成本。这可能是可再生能源的最大问题之一。这样的估算使可再生能源看起来比实际价值更高。
现在,我们有足够的经验,可以看到出了什么问题。例如,如果在干旱季节没有化石燃料来提供电力,那么在热带国家的雨季期间运行的水力发电厂可能几乎没有实际用途。需要认识到重叠系统的总成本,包括需要每年雇用化石燃料和水力发电设施的工作人员。两种发电都可能需要输电。
在发布全面的“使用可再生能源”建议之前,还有许多其他现实世界的例子可以检查。如果可再生能源不是真的很便宜(每千瓦时2美分左右或更低),而没有补贴,那么它们可能不会持久。
盖尔·特维尔伯格
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