電力脫碳，城市全靠可再生能源？

Sora

2020年4月3日，美國加州，位于莫哈韋沙漠的巨型太陽能板陣。這些太陽能板占地3500英畝，為超過14萬戶家庭提供電力

大多數(shù)使用“清潔”電能的主張，都緊跟著隨之而來的各項(xiàng)注意事項(xiàng)。在目前，很多全天候可再生能源所需的技術(shù)，尚未準(zhǔn)備就緒。

2014年，美國佛蒙特州伯靈頓市宣布，已經(jīng)在可再生能源方面達(dá)到一個(gè)里程碑—其可再生能源產(chǎn)生的電力足以滿足本市所有電力需求。這座擁有4.2萬人口、位于尚普蘭湖畔的城市，也是參議員伯尼·桑德斯的出生地。

“可再生城市”伯靈頓

伯靈頓的市政府宣稱，該市是美國最早的“可再生城市”之一。伯靈頓的電力部門，購買了位于城市邊緣韋諾斯基河上的韋諾斯基1號(hào)水力發(fā)電項(xiàng)目所提供的7.4兆瓦電量。

佛蒙特州公共事務(wù)局局長(zhǎng)克里斯托弗·雷基亞表示：“這表明我們有能力做到這一點(diǎn)，而且我們能夠以使佛蒙特人真正為未來做好準(zhǔn)備的方式，來有效地做到這一點(diǎn)?！边@是一項(xiàng)廣泛改革的一部分。

改革包括一個(gè)全州范圍內(nèi)的目標(biāo)：到2050年，將佛蒙特州90%的能源來源轉(zhuǎn)化為可再生資源，包括電力、供暖和運(yùn)輸。雷基亞說，在全州范圍內(nèi)，佛蒙特人都在敦促電力公司向他們提供可再生能源，相關(guān)部門也聽取了人們的意見。

從那時(shí)起，得克薩斯州的喬治敦、科羅拉多州的阿斯彭和美國其他幾個(gè)小鎮(zhèn)加入了伯靈頓市的行列。盡管有些城市使用清潔能源有先天優(yōu)勢(shì)，如伯靈頓就得益于大量來自水力發(fā)電的電力，以及用于燃燒的充足木材。但許多依靠化石燃料發(fā)電的城市，目前也正在加入這一行列。

如今，美國有170多個(gè)城鎮(zhèn)承諾，會(huì)將其電力供應(yīng)從煤炭和天然氣轉(zhuǎn)移到太陽能、風(fēng)能和水力發(fā)電。目前僅從可再生能源中獲取11%電力的圣路易斯，承諾到2035年，將完全依靠可再生能源發(fā)電;依賴煤炭的丹佛，曾承諾到2030年將完成同樣的電力來源轉(zhuǎn)換。

世界資源研究所的城市可再生能源經(jīng)理萊西·謝弗表示：“許多城市正在制定這些目標(biāo)，并努力在極短的時(shí)間內(nèi)將可再生能源的使用比例從一小部分提高到100%。這是城市能源工作非常激動(dòng)人心的時(shí)刻?！?/p>

但是，所謂“100%可再生能源城市”，實(shí)際上真的是100%利用可再生能源了嗎？現(xiàn)實(shí)有點(diǎn)復(fù)雜，它也顯示了美國真正進(jìn)行“深度”電力脫碳時(shí)所面臨的挑戰(zhàn)。

首先，轉(zhuǎn)向清潔電力，并不意味著城市可以將其碳排放足跡完全抹去—居民可能仍在駕駛耗油量大的汽車，或用天然氣取暖。

甚至大多數(shù)使用“清潔”電力的城市發(fā)表聲明時(shí)都帶有注意事項(xiàng)：這些100%可再生能源城市實(shí)際上的意思是，它們從風(fēng)能、太陽能或其他清潔能源中獲得了足夠的電力，以平衡一年中使用的電力總量。

城市電力能源來源混合

對(duì)于佛蒙特州等充滿可再生能源的地方來說，這沒什么大不了的。但是在其他地區(qū)，城市可能無法實(shí)時(shí)使用所有的可再生電力。即便在太陽沒有照耀大地、風(fēng)沒有刮起來時(shí)，電子仍然需要在電網(wǎng)中流淌，來維持城市照明。

目前，大多數(shù)更穩(wěn)定的能源來自不可再生資源，其中主要是天然氣和煤炭。

得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的研究人員約書亞·羅德斯說：“實(shí)際上，沒有哪個(gè)城市可以在電網(wǎng)中像孤島一樣運(yùn)作。你終歸將連接到更大規(guī)模的電網(wǎng)中。沒有‘化石燃料電子和‘可再生能源電子之類的東西—一旦連接到電網(wǎng)，所有來源的能源就會(huì)混合在一起?！?/p>

這意味著即使是100%依靠可再生能源的城鎮(zhèn)，也可能會(huì)不時(shí)地從化石燃料中獲取電力。

完全脫碳將需要除太陽能和風(fēng)能之外的清潔能源。

正因?yàn)槿绱?，羅德斯說，純粹依靠可再生能源運(yùn)行，這一目標(biāo)更像是一種數(shù)學(xué)計(jì)算，而不是單純地描述一個(gè)城市的能源來源。

2019年，美國公用事業(yè)規(guī)模的發(fā)電設(shè)施發(fā)電量約為41270億千瓦時(shí)。其中約63%的電力來自化石燃料，包括煤炭、天然氣、石油和其他氣體;約20%來自核能;約18%來自可再生能源。

而大多數(shù)城市中，僅有約15%的電力來自可再生能源。風(fēng)能和太陽能等可再生能源，僅在一天中的某些時(shí)間段可用;綠色的全天候電能所需的許多技術(shù)尚未完全就緒。

“綠色”電網(wǎng)尚需更多清潔能源。普林斯頓大學(xué)工程學(xué)教授杰西·詹金斯認(rèn)為，這其中可能包括巨型電池、核能和地?zé)崮埽约皻淙剂?，甚至包含天然氣與碳捕獲技術(shù)的結(jié)合。但是，這些清潔能源所需的技術(shù)要么尚未準(zhǔn)備好廣泛使用，要么價(jià)格昂貴，以至于成本過高。

新上任的美國總統(tǒng)拜登承諾，美國將在2035年消除來自電網(wǎng)的所有碳排放。這是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，但如果在清潔能源方面進(jìn)行巨額投資的話，在技術(shù)上是可行的。

即使拜登在分裂的國會(huì)中受到阻礙，他也可以與共和黨人合作，促進(jìn)對(duì)電網(wǎng)清潔化所需技術(shù)的研究和開發(fā)。

麥肯錫合伙人、在電網(wǎng)去碳化方面發(fā)表過有影響力論文的內(nèi)斯特·塞普爾維達(dá)說：“可再生能源在過去十年中取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，這是非常好的現(xiàn)象。”但他補(bǔ)充說，完全脫碳將需要除太陽能和風(fēng)能之外的清潔能源。問題在于誰能最先提出新的解決方案，以及解決方案能否及時(shí)出現(xiàn)。