能源轉型之困：低碳能源與化石燃料的不解之緣

Victor Court

法國石油研究員講師、巴舍理耶研究院能源與經濟繁榮研究組副研究員

在全球範圍內，減少溫室氣體排放已成爲一項迫切的任務。轉向可再生能源是緩解氣候變化的關鍵之一，但這一轉型並非易事。本文提出了一系列挑戰，從依賴于化石燃料的現狀到基于可再生能源的轉型，再到可能面臨的能源供應瓶頸和社會轉型。作者強調，實現真正的轉型需要根本性的舉措，而不是表面的調整。然而，轉型過程中的障礙仍然存在，如何克服這些障礙並實現可持續轉型？我們是否准備好應對可能帶來的社會變革？在這場能源革命中，我們將如何適應新的現實和限制？

當前，化石能源與低碳能源之間的相互依存正在掣肘能源轉型。

爲了真正推動能源轉型，我們必須落實根本性舉措，這涉及到大規模建設基于可再生能源的基礎設施。

同時，我們必須重新審視物質資源的有限性以及地球的極限。

盡管綠氫的未來令人期待，但要達到2050年每年5億噸的生産目標，産量必須大幅提升。

這場轉型所需的努力堪比戰時經濟，不過，這一比喻的使用可能會引起誤解，因爲它暗示了這種努力的暫時性。

我們亟需爲生態轉型所引發的深刻變革做好全面准備。

無可否認，大幅削減溫室氣體排放已成爲全球共識。爲了有效緩解氣候變化，我們必須逐步擺脫對化石燃料的依賴，轉而使用風能、太陽能、水能、核能、地熱能以及生物質能等清潔能源。正如法國曆史學家Jean-Baptiste Fressoz所言，這是一場史無前例的能源革命，其過程定將充滿挑戰[1]。從古至今，能源系統的發展依賴于多種能源的整合與補充，而非單一能源的簡單替代。

核電廠和光伏板組件的生産與安裝常常不在同一地區，因此組件仍然依賴于化石燃料驅動的集裝箱船進行全球運輸。這表明，盡管可再生能源技術在不斷發展，但我們仍未完全擺脫對化石燃料的依賴。以銅爲例，它是構建電網的關鍵材料，對能源轉型起著關鍵作用。智利作爲全球最大的銅生産國，每年的開采量高達約550萬噸，滿足了全球近25%的銅需求。然而，智利的礦業活動需要大量的精煉石油（用于推土機等設備）和電力。其中，40%的電力來源于煤炭[2]，而煤炭本身也在通過以石油和天然氣爲主導的供應鏈，從哥倫比亞、澳大利亞和美國等國家進口。全球一次能源消費量——即各種未經加工的能源産品的總和——正在持續增長。值得注意的是，這種依賴關系是雙向的。越來越多的化石燃料開采地區也開始利用可再生能源。南非姆普馬蘭加煤礦附近的風力渦輪機，以及德克薩斯州油井周圍安裝的光伏板都是有力證明。

01

陷入瓶頸

爲了實現真正的轉型，我們必須落實根本性舉措，而非僅僅進行表面的調整。此外，由于化石燃料的能量密度較高，一旦停止使用勢必會導致能量供應不足，因此，我們亟須加快部署基于可再生能源的基礎設施。

國際能源機構（IEA）指出[3]，爲了在2050年前實現碳中和，並將全球變暖控制在1.5°C以內，氫能將成爲關鍵因素。氫作爲一種能源載體，特別適合于工業過程（尤其是鋼鐵和化肥生産）以及航空和海運的脫碳。目前，全球每年生産的氫氣約爲1.15億噸，但主要通過依賴天然氣和煤炭的工藝制備，會産生溫室氣體排放。IEA指出，到2050年全球對氫氣的需求量將達到每年5億噸，且都必須是低碳氫氣。

圖片來源：PI France

面對這一挑戰，我們如何實現從傳統氫氣生産到低碳氫氣的轉變？雖然在法國洛林地區發現了大量的天然白氫資源，但在目標規定時間內，這種規模的白氫並不能滿足我們的需求。藍氫雖然在工業應用上更爲成熟，但它的生産仍然依賴于化石燃料的燃燒和碳捕集與封存技術。因此，我們必須轉向“綠氫”，即通過使用清潔能源電解水制得的氫氣。這將帶來巨大的電力需求。爲了每年生産5億噸無碳氫氣，我們需要在全球現有的437個核反應堆基礎上，再增加約4000個核反應堆。如果政策傾向于風力發電，那麽到2050年，全球將需要安裝620萬台風力渦輪機，而目前全球的總安裝量僅爲約50萬台。

我們是否具備實現這些變革所需的工業基礎和物質資源？最新研究指出，在快速轉型的過程中，建設低碳能源系統可能會導致能源供應陷入瓶頸。在未來幾十年中，構建低碳能源系統將消耗大量能源，這可能會限制其他生産領域的發展，顯著減少可用于航空、鋼鐵或水泥制造等行業的能源[4]。

02

走向“戰時經濟”？

快速推進的能源轉型疊加國家政策的大力支持，可能會爲社會發展帶來重大挑戰。面對這一情況，我們必須提前做好准備。有模型預測，我們將面臨生産設施的大規模重新配置，其規模可與美國在二戰期間的經曆相媲美[5]。制造風力渦輪機、光伏板和電解槽所需的材料及能源體量十分龐大，可能會導致日用品短缺，甚至影響家庭消費。在此背景下，勞動力需求的激增將帶來失業率的下降。然而，隨著工業的擴張、勞動力市場的緊縮以及工資水平的相應提升，通貨膨脹率可能會攀升至10%，並有可能在接下來的幾十年裏持續保持這一高水平。

然而，這還不是全部。許多政治決策將影響這一“戰時經濟”的走向。實際上，這個詞本身已然受到質疑。縱觀曆史，戰爭經濟具有暫時性，它要求公民爲了恢複正常生活而共同努力[6]。但如果生態轉型成功，我們就不可能回到過去那個浪費嚴重且不平等的世界。

在這個嶄新的時代，無論是對可持續轉型至關重要的技術突破，還是各種政治決策，都無法使我們完全擺脫對資源的依賴。失去了化石燃料帶來的便捷性，我們與能源的關系將回歸到20世紀之前人類所熟悉的狀態。這是否意味著災難？並非如此。我們需要適應這些新現實，並接受這些限制的回歸。唯有如此，我們才能避免在新能源秩序中被淘汰。

作者

編輯

Meister Xia

1.Fressoz, J.-B. Sans transition. Une nouvelle histoire de l’énergie, Paris, Seuil, 2024.

2.Perez, J.-L., Pitron, G. La Face Cachée des Énergies Vertes, 2020.

3.https://www.iea.org/reports/net-zero-roadmap-a-global-pathway-to-keep-the-15–0c-goal-in-reach

4.Slameršak, A., Kallis, G., O’Neill, D.W. “Energy requirements and carbon emissions for a low-carbon energy transition “, Nature Communications, 2022, vol. 13, 6932.

5.Jacques, P. et al. “Assessing the economic consequences of an energy transition through a biophysical stock-flow consistent model”, Ecological Economics, 2023, vol. 209, 107832.

6.Monnet, E. “Économie de guerre et écologie : les risques de l’analogie”, L’Économie politique, 2023, vol. 95, pp. 94–102.