能源革命的幻觉

最近的三则新闻提醒我们，能量转换需要时间，很多时间-太多的时间无法缩减为电视专题报道，一些谈话要点或下一个重要的能源创意。

例如，将名为国际热核实验反应堆（ITER）的国际聚变研究项目组合在一起的复杂管理任务导致估计的最终成本自2006年启动以来增加了两倍。理论上，聚变几乎可以无限期地提供清洁和丰富的能量，因为它使用无处不在的氢*作为燃料并在此过程中产生氦。（您会记得，水是两个氢原子和一个氧原子，因此是氢的最丰富来源。）相关：2015年煤炭面临最糟糕的一年

尽管经过9年的努力，ITER仍未进行任何实验；而且，该项目预计不会再有四年了。1985年，在美国总统罗纳德·里根（Ronald Reagan）和当时仍被称为苏联的领导人米哈伊尔·戈尔巴乔夫（Mikhail Gorbachev）举行的一次峰会上，提出了这一国际项目的构想。三十年后，核聚变仍在退缩到我们能源未来的视野中。

尽管确实存在一些管理上的问题，而不仅仅是技术上的问题，但技术挑战仍然巨大。经过数十年的实验，没有一个实验室从聚变反应中产生比制造它所需要的能量更多的能量。去年，最有前途的测试之一是在加州劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的国家点火装置上进行的。该测试产生了约17千焦耳的能量，该能量比用于制造燃料的能量多。问题是，引发聚变的激光消耗了约2兆焦耳或测试产生的能量的118倍。

请记住，该测试仍被认为是最有前途的测试之一。这告诉您，作为一种发电方法，我们距核聚变还有多远。

另外，就在最近，美国环境保护署（EPA）宣布将降低国会针对可再生液体燃料（例如乙醇和生物柴油）颁布的行业生产配额。EPA具有根据2007年法律进行调整的法定权力。但是，当时很少有人预计配额会如此严格地下调。该法律将2015年的配额定为205亿加仑。EPA已将配额减少到150亿加仑。彭博社在上面引用的那篇文章指出，“该机构也将2014年的水平设定为该行业产生的水平。”

美国的玉米种植者（他们为美国生产的大部分乙醇提供原料）说，他们可能会起诉，因为EPA忽视了法律。但是玉米种植者和整个国家很可能会在这样的诉讼过程中发现，EPA仅屈从于化学定律和经济学要求。以前被称为纤维素乙醇的快速进步尚未真正实现，纤维素乙醇几乎可以由任何含有纤维素的东西制成，例如木片和植物废料。目前存在一些商业规模的纤维素乙醇设施，但远不及现在的2007年预期数量。而且，对于此类操作是否可行尚无定论。

最后，能源专家瓦茨拉夫·斯米尔（Vaclav Smil）为Politico写了一篇文章，讨论了将能源从一种主要燃料转换为另一种燃料的困难。尽管技术专家大肆宣传太阳能，风能和生物燃料即将被收购，但从历史上看，这种转变已经花费了数十年。能源生产技术根本不类似于计算机芯片技术进步的背后技术。

发明家和未来主义者Ray Kurweil的预测是，太阳能将在短短16年内几乎成为唯一的动力来源，这说明了以技术为导向的思想家未能理解能源转换的约束。他预计每两年翻一番。对于计算机行业的人来说，这听起来似乎很熟悉，因为每18个月微芯片的计算能力就会增加一倍。

然而，与生物技术和集成电路等领域的进展相比，能源的过渡进展缓慢（非常缓慢）。Smil叙述了石油和天然气市场份额从5％上升到25％的情况：

在1905年原油占美国能源供应总量的5％之后，花了28年时间才达到25％，而天然气的增长甚至更慢，从1924年到1957年为33年。时至今日，尽管人们对太阳能电池和风能的关注度很高，但那些新兴的可再生能源尚未达到5％的水平。

在全球范围内，能源转换的速度甚至比美国还要慢，原油需要40年才能从全球一次能源供应的5％增长到25％，而且看起来天然气将花费60年才能做到这一点。

按百分比计算，可再生能源正在快速增长，但增长幅度很小。Smil评论：

新的可再生能源发电增长最快，但仍远未接手：2014年仅占7％，仅占老化核电站发电总量的三分之一。而且由于电力只是整个能源供应的一部分，因此新可再生能源（风能和太阳能）在该国一次能源总消费量（包括所有工业和运输燃料）中的贡献仍然很小：从上一季度的仅0.1％上升。从2000年到2010年的1％，到2014年为2.2％。

那些将计算机功能的快速增长与我们当前的能源转型相提并论的人遗漏了基础架构问题。消费者和企业似乎对使用最新型号的废旧计算机几乎没有什么担心。计算机基础结构的周转速度非常快。相关：投资者远离绿色能源

能源基础设施并非如此。发电厂可以使用数十年。而且，它们经常被升级而不是被替换。根据美国能源信息署提供的最新数据，目前，化石燃料发电量占全球的大部分，2012年约为67％。核电站的发电量几乎占11％。水力发电约占百分之十七。所有其他可再生电力生产仅占不到5％。现有的发电基础设施很少能很快恢复正常。

这意味着，随着需求的增长，可再生能源并不能取代现有的化石燃料发电厂，而只会增加总发电量。这是好事。但是，目前结构化的可再生能源扩张对减少温室气体无济于事。实际上，在美国，二氧化碳排放量从2005年的峰值下降到2012年的12.8％，几乎完全是由于天然气发电代替了燃煤发电。但是，由于污染最严重的燃煤电厂已经关闭，排放量在2013年和2014年恢复了上升势头。

至于液体燃料，数十年的尝试仅导致了非石油替代品的微不足道的发展。截至2014年，石油基燃料仍占美国所有运输燃料的95％。世界数字很难获得。世界石油理事会指出，石油在运输燃料中的全球份额为80％，但没有提供任何来源。

那么这意味着什么呢？我们有什么可以加快过渡的速度吗？

当然，我们所有人都可以坐下来，只是希望获得技术突破，这将使快速大规模采用低碳能源技术变得势不可挡，换句话说，就是高利润。但是，历史建议反对这种消极的做法。

尽管对风能，太阳能和生物质能技术提供了一些虚假的补贴，但几乎没有一成不变的经济学定律证明了这些理由：如果您补贴某物，您将获得更多。而且，这就是补贴背后的决策者想要的。批评这种批评的人没有注意到的是，全球各国政府目前每年为石油，煤炭和天然气的生产支付5500亿美元的补贴，是风能，太阳能和生物质能等可再生能源补贴的四倍以上。再次证明，当您补贴某物时，您会得到更多。而且，我们已经获得了许多化石燃料的生产。

为什么不只花这5500亿美元专门用于可再生能源的研究，生产和部署呢？没关系的但是更好地利用这笔钱将把钱花在大大减少我们的能源消耗的已知技术上。如果按照瓦茨拉夫·斯米尔（Vaclav Smil）的观点，如果我们在通往可再生能源经济的道路上走了很长一段缓慢的道路，那么风险最小，回报可能最大的做法就是减少我们的能源使用。

我们拥有将建筑物供暖和制冷能源使用减少80％至90％的技术。尽管现在也将其应用于公寓，商业和工业建筑，但它被称为被动房屋技术。在新建筑物中的成本大约高出15％，并且通常更低。在建筑物的整个生命周期内节省的能源远远超过了初始成本。我们仍然需要弄清楚如何对现有建筑物进行类似的深层节能改造，并进行具有成本效益的改造。但是，目前有许多较小的具有成本效益的步骤可供房主和企业使用。其中一些已经得到补贴，对它们进行更多补贴将是一个好主意。有关：到2050年兆瓦级太阳能农场？

在运输方面，乘车和汽车共享的出现正在迅速改变公众对汽车的看法。人们不再需要拥有汽车就可以拥有汽车。将其与混合动力汽车的扩展相结合，可以在交通运输领域快速提高效率。

我们还有很多工作要做，我们知道如何做以减少能源使用，尤其是化石燃料产生的能源。但是，上述关于补贴的经济学“法”的一个推论是关于税收的推论，即，如果您想要更少的东西，就征税。高额且不断上涨的碳税对加速能源转型将大有帮助。这将激励家庭，企业，非营利组织和政府，即每个人，减少化石燃料的使用并选择可再生能源。

即使做出了这些努力，我们当前和日益紧迫的能源转型仍将花费很长时间。但是，如果我们现在选择开始大幅度减少能源使用的道路，那么我们将更有把握在气候变化方面取得积极成果。碰巧的是，这将使可再生能源更容易替代化石燃料，因为我们最终将需要更少的能源生产来替代化石燃料。这样一来，可再生能源经济就可以更快到达，直接投资将比以前想象的要少得多。

库尔特·科布（Kurt Cobb）