跨越能源的鴻溝

羅伯特·U·艾爾斯 愛德華·H·艾爾斯

《跨越能源的鴻溝》的兩位作者提出了兩個挑戰現有范式的觀點。

首先，物理能源對于經濟生產率和經濟增長的作用，比大多數經濟學家所建議的，以及企業和政府所認識到的更加重要，特別是在這樣一個期待經濟復蘇和向未來清潔能源經濟轉型的時期，對每一個人都意義重大。能源服務不僅是經濟的一個重要組成部分，它還是經濟的主要驅動力。如果是這樣，經濟復蘇和能源轉型所需要的時間將比奧巴馬政府預計的要長——除非能夠針對降低能源服務價格的特定技術和行業進行投資。亂槍打鳥式的投資是不會奏效的。

其次，工業化社會的能源經濟對化石燃料的依賴根深蒂固，即使風能、太陽能和其他可再生能源以最快的速度增長，至少在未來幾十年里也不可能完全替代石油、煤炭和天然氣。本質上，美國全部的關鍵基礎設施都依賴化石燃料，包括道路和高速公路、發電廠、輸電線路、航空、運輸、鋼鐵、化工、建筑、住宅供暖和制冷。即使電動汽車和太陽能電池板的增長速度像互聯網一樣快，在未來20年里它們的貢獻與我們將要消耗的能源相比也只是九牛一毛。

綠色能源革命還需漫漫長路

替代能源已經開始嶄露頭角，但是距離“綠色能源革命”所倡導的水平還有很長的路要走。到2007年，氣候學家對減排二氧化碳提出越來越緊迫的警告已經有20年之久，而且最近十多年來，朝著一個更加綠色環保的未來努力似乎也有了加速的行動，這時候可再生能源（除了水電，因其已經不可能再增長）在美國電力總量中所占的百分比為生物燃料1.4、風能0.5、地熱能0.4、太陽能（光伏）0.1。

最近這些行業得到了飛速發展。但是，即使有一項可以媲美二戰總動員或者將人類送上月球的阿波羅計劃的緊急行動，這些新能源產業也要花上幾十年才能達到所需要的規模。

在那之前會發生什么事？答案很殘酷：美國不可能簡單地將大部分能源和對氣候變化的關注轉向我們現在憧憬的長期可持續的未來，現存的能源經濟將在那個未來成為現實之前崩潰，就像一個需要進行心臟移植的患者如果不能及時得到新的心臟就一定會死去一樣。

這種觀點與艾爾 · 戈爾等人廣泛公開宣傳的美國能夠在十年之內利用可再生能源實現完全的能源獨立的觀點有很大分歧。雖然我們認同戈爾關于竭盡人類所能盡快替代化石燃料的緊迫感，但理性的科學和經濟學研究表明，美國需要半個世紀的時間才能完全實現這一目標。

不過，這個難題有一個合乎邏輯的解決方案，而且實現這一解決方案的方法仍然在我們的掌握之中，這對美國和全世界來說都是莫大的幸運。這種解決方案與我們最激進的領導人積極鼓吹的可再生能源的理想化訴求完全不同，但是對于實現他們預想的未來卻至關重要。

滿足人類能源需求的解決方案

這種解決方案就是對現有的以化石燃料為基礎的系統進行徹底的變革，從而使我們從每一桶石油（或者從煤炭和天然氣中獲得的油當量）中獲得的能源服務翻倍，直到無碳的可再生能源能夠真正取代化石燃料。也不是在效仿約翰 · F · 肯尼迪誓將人類送上月球的豪情壯志，也不是那種只有通過技術研發的大規模動員才能實現的史詩性目標，更不是作家托馬斯 · 弗里德曼所呼吁的“由10000家公司、10000個車庫和10000間實驗室里的10000個發明家共同驅動的轉型突破”的自由市場經濟意識形態下最美妙的白日夢，即使在最理想的情況下也需要一代人的努力才有可能成為現實。要安全地跨越我們現在面臨的經濟鴻溝，我們需要一種能夠更快奏效的解決方案。巧合的是，令美國的能源服務（燃燒的每一單位化石燃料的有用功）迅速翻倍的方法已經存在。一些方法隱藏在公眾的視線之外，沒有被主流媒體談到，但已經被成百上千的公司和機構成功地運用。還有更多的組織可以加入這個行列。

奧巴馬大選期間，我們欣喜地看到許多立場鮮明的人物高調匯聚，為多年來感到失望的人們帶來了新的希望和可能。艾爾 · 戈爾帶著尖銳的氣候變化紀錄片《難以忽視的真相》鳳凰涅槃，湯姆 · 弗里德曼為了更加強有力的“綠色革命”大聲疾呼。還有一個值得注意的事實，即2008年的兩位總統候選人都認識到了全球變暖的威脅以及投資于替代能源的需要——這一切催生了跨向未來的清潔能源經濟的渴望。在過去近20年里，美國的進步人士處處碰壁：1995年參議院以95票對0票拒絕簽署《京都議定書》；第二屆布什政府拒絕承認全球變暖的真實性（后來又拒絕承認全球變暖是人類活動造成的）；副總統迪克 · 切尼對能源效率不屑一顧，說它只是看上去很美，對國家“真正的”能源需求沒有任何用處；而伊拉克戰爭被普遍懷疑本質上是一場石油戰爭。一個反對那場戰爭、堅決主張投資風能和太陽能的候選人當選，那些半生抑郁不得志的美國人終于可以慶祝了。

隨著2009年經濟形勢的持續惡化，這波樂觀主義的浪潮很快就退去了。不過人們仍然相信大量投資于可再生能源能有助于刺激經濟復蘇是毋庸置疑的。新政府和國會急于制止經濟失血，根本沒有考慮過需要一種不同的氣候和能源管理的可能性，這種管理不僅是為了在當今世界與未來清潔能源經濟之間的鴻溝上架設起橋梁，還關系到恢復足夠的經濟增長水平，以保證美國能夠到達鴻溝的另一邊。由于技術和基礎設施的局限性，美國還沒有準備好追隨風能、太陽能和生物燃料的潮流。有些關鍵問題必須首先解決。

對于那些似乎看到了通往可再生能源未來光明大道而感到寬慰和安心的人們，這里有一個從醒悟開始、以爆發結束的例子，顯示了安全通過這條道路的基本要素。幾年前，在印第安納州鐵銹地帶一家大型工廠的大門后，全世界最大的鋼鐵公司米塔爾鋼鐵公司（現在的阿塞洛米塔爾公司）在運營一處設施，從它自己的化石燃料燃燒過程中捕捉廢熱，再將這些廢熱轉化為零排放的電力。沿路再走幾英里，它的競爭對手美國鋼鐵公司采取類似的戰略，利用高爐煤氣生產零排放電力。2005年，鐵銹地帶的這兩個競爭對手總共從它們的廢棄物中生產了190兆瓦的無碳能源——比當年整個美國的太陽能光伏發電量還要大。這還只是一個州的一個角落里，兩家燃燒化石燃料的工廠產生的廢熱。

自那以后光伏發電量持續快速增長。2009年1月，加州的桑普拉能源公司開始在內華達州運行裝機容量10兆瓦的太陽能發電廠，以極具競爭力的價格生產電力。加州另外一家公司BSE能源公司2009年宣布，將在莫哈韋沙漠建設100兆瓦的太陽能熱電廠，建筑工程預計在2013年完工。太陽能將繼續急劇增長，風能和其他無碳能源也一樣。但是可再生能源的基數非常?。?007年，太陽能和風能加起來還不到美國總發電量的1%），因此，即使以幾何級數增長，它們也需要20年以上的時間才能取代大部分化石能源，而正是這數以百萬計的燃燒煤炭、石油和天然氣的蒸汽鍋爐、工廠和發動機為我們的文明和經濟提供著動力。與此同時，通過已經證明有效的方法在短期內增加清潔能源供應還有很大潛力，比如米塔爾公司和美國鋼鐵公司開發的技術。美國大約有1 000家工廠正在采取這種廢棄能量循環利用技術，但是還有十倍以上的工廠尚未開始。這可能使環保人士感到失望和迷惑，因為為了減少碳排放和化石燃料而使用的最快速、最經濟的辦法不是關閉那些骯臟的工廠，而是向它們最容易忽視的角落發起進攻，凈化它們，直到更理想的選擇達到一定的規模。

能源管理戰略

我們說“凈化它們”，并不特指所謂的“清潔煤”技術或者精心設計的碳捕獲方案，或者將二氧化碳泵入地底和海洋進行封存。這類未來的凈化技術價格高得離譜，成熟程度甚至還不如利用太陽能的技術。即使碳捕獲和封存技術最終實現了經濟性，設施建設也需要很多年——在國家經濟已經進入“生存模式”的時期，這不是一個現實的選擇。我所描述的戰略并不依賴于那些有待開發的、人們認為有效的技術。相反，這是一種能源管理戰略，要求對意識形態的盲點、結構性障礙、壞習慣和過時的法律重新進行全面的評估，正是這些現實使得美國能源經濟的整體效率在13%的低水平上徘徊，不需要任何新技術或新的化石燃料供給就能使其翻倍。（日本實現了20%的效率，我們有辦法超越這個水平。）結果將使美國從燃燒的每一單位能源中獲得的能源服務加倍。大幅度削減化石燃料供給的需要能夠加速實現理想中的能源獨立，并且極大地增強能源安全，這與能源獨立并不總是一回事。通過用更少的能源做更多的事情，這種戰略還能顯著減少二氧化碳排放。

要實現這個目標，我們需要跨越的經濟鴻溝有兩個主要的維度。首先是純粹的寬度——風能、太陽能和其他可再生清潔能源代替大部分我們現在依賴的化石燃料需要多少年？其次是深度——要恢復經濟增長，必須克服的經濟衰退究竟有多深？有沒有一種戰略能夠縮短向可再生能源過渡的時間并且刺激經濟增長？我們建議的能源過渡戰略能夠幫助實現這兩個目標：在架設起橋梁的同時縮小差距。

正如米塔爾公司能源循環利用的案例所示，對現有的化石燃料供給進行更加明智的管理，能夠比使用可再生能源更快地提高能源部門的生產率。這是如何實現的？增加每一單位一次能源輸入的能源服務將會成比例地降低該服務的成本，而這種成本的降低會驅動經濟增長。

經濟增長的真正動力

主流經濟理論認為，經濟增長是由資本和勞動的投入加上一個非常巨大的、無法量化的“技術進步”要素所驅動的，后者始終是“外生的”（在預測計算之外），因為經濟學家們不能完全定義或解釋它。結果，眾所周知標準模型對經濟增長的預測能力非常有限。但是最新的研究顯示，增長最大的驅動力根本沒有這么神秘。研究表明，經濟增長的真正動力在于幾十年來能源服務使用的增加（得益于成本的下降）。有物理學背景的經濟學家把“能源服務”稱為“有用功”。證據就是，將以有用功表示的能源要素納入經濟模型，能夠顯著地增強模型的長期解釋力和預測能力。

這一發現最令人興奮的含義不是標準模型需要修正（它們的確需要），而是一種更加實際的前景，即在未來若干年里，削減能源服務成本的戰略（通過提高每單位燃料的產出和利潤）同樣能夠幫助驅動經濟增長和復蘇。我們的研究顯示，可以通過八種經過證實的技術（盡管有些案例并不為人們所熟知）來搭建起實現這些目標的橋梁，前面提到的廢熱循環利用技術只是其中之一。

接下來還有兩層可能改變世界的重要含義。首先，人們毫不懷疑2008—2009年間支付的數萬億美元的緊急援助資金能夠被償還，假設經濟將很快恢復往日的強勁增長，因為新資本和消費力的注入會驅動經濟，但是這種假設可能是錯誤的。其次，如果驅動經濟增長需要低成本的能源服務，那么經濟前景可能比大多數專家設想的更加黯淡。隨著全球石油產量達到頂峰并開始下降，中國和其他快速發展國家的能源需求持續增加，同時氣候變化對化石燃料的約束持續收緊，化石能源的價格將達到前所未有的高點。結果，經濟增長將停滯，甚至陷入負增長——除非我們找到使能源服務更便宜的方法。如果未來美國的能源管理能使現有供給的生產率加倍，從每桶石油中獲得雙倍的能源服務或有用功（熱能、光、推進力等），該服務的成本將下降，增長將得以持續。

為了更具體地解釋這一切如何在要求的過渡期之內實現，我們將更進一步論述。除了挑戰現行的主流經濟增長理論——這對能源經濟的復蘇至關重要，我們的分析還顯示，雖然氣候不穩定加劇了曠日持久的經濟斗爭，但是陰云背后閃現著曙光。意識形態上的左派和右派專家對于氣候變化成本的預期大相徑庭，但他們大多數人都同意這個成本將十分巨大并削弱經濟增長。不過，我們認為，過渡戰略的相當大部分可以以負成本實現，同時減少能源成本、燃料使用和溫室氣體排放。將政府支持從現在那些不具有生產性的項目轉向確實具有生產性的項目，將帶來國家投資凈成本的降低，從而實現過渡戰略的其他部分。

正是在這一點上，采用已經證明有效的要素構建通往未來的橋梁顯得加倍重要：這能避免巨額資本成本（如建設新的核電站、燃煤中心發電廠或石油鉆井平臺的成本），美國負擔不起這樣的成本，也沒有時間可以等待；這能通過迅速提高每桶油或油當量的經濟產出來降低能源成本，驅動經濟增長。我們注意到2008年，石油大亨T · 布恩 · 皮肯斯在爭取提高天然氣補貼的高調戰役中廣泛宣傳了搭建能源過渡橋梁的需要，實際上為國家做出了貢獻，但是他所要求的方案（投入更多資金尋找天然氣）并不能提供這樣一座橋梁。

建造這座過渡橋梁到底需要什么？這不需要什么天才發明的新技術，不過當然，在橋梁另一端的安全地帶有必要繼續開發這些技術。未來幾年里，最重要的是讓那些已經對未來有清醒認識的人們看到我們腳下正在變得越來越不穩定的經濟基礎和面前的經濟鴻溝，并且清楚地看到為了到達彼岸的安全地帶，我們需要建造的橋梁的輪廓。（小標題為編者所加）