2030年最重要的两个变量——第二部分 - 彭博社

在之前的 帖子中，我将战争视为未来繁荣的两个决定性变量之一。在这篇帖子中，我将重点关注另一个关键变量，即我们提出新能源技术以满足快速增长的需求的能力。

每个人都应该清楚，能源部门在技术上是落后的。我们的交通系统仍然依赖于内燃机，这项技术是在1860年代发明的。而过去50年的最大能源突破——核能——结果却令人失望，成本在最好的情况下也不低于其他更传统的能源形式（一般来说，颠覆性技术需要比现有技术高效3-5倍。例如，比较计算机与手动计算之间的差异，或电话与之前的通信形式之间的差异，或飞机与地面旅行之间的差异）。

能源部门的技术落后造成了三个问题。首先，我们过于依赖来自中东的黑色粘稠物质（请参见我在 这里 的文章）。其次，我们面临全球变暖的可能性。第三，使用当前技术根本无法以环保的方式满足中国和印度日益增长的需求。（中国的人均能源消费大约是工业化国家的四分之一，而印度的人均能源消费大约是工业化国家的八分之一。在未来25年内，两者都可以预期接近工业化水平）。

那么，哪些新技术可以满足对无碳能源的全球需求呢？根据一篇 分析，太阳能可能是最好的答案，这篇分析在非常易读的科学博客 Cosmic Variance 上报道（原始的演讲和幻灯片由 Nathan Lewis 提供，可以在 这里找到）

总结 Lewis 的结论（并引用他的数字）：

全球今天大约使用 15 太瓦的能源，或 15 万亿瓦。根据他的计算，到 2050 年全球能源消费将达到约 28 万亿瓦，而到 2030 年可能为 22-25 万亿瓦（Lewis 所有的计算都是针对 2050 年的，但对于 2030 年也是定量有效的）。理论上，这种能源可以通过化石燃料以相对便宜的价格提供。

我们拥有丰富且相对便宜的全球化石燃料资源基础。当然，肯定会有不同的地缘政治和区域因素会影响能源定价（历史上也确实如此），但从全球来看，我们拥有丰富且便宜的化石燃料资源基础，如果我们选择开发它，这些资源可以持续数百年。此外，以某些额外成本，一种类型的化石燃料可以转化为另一种，因此，有限的全球某种化石能源资源（例如，石油）原则上可以通过额外消费另一种化石燃料（例如，煤）来补偿。因此，可以得出结论，除非实现某种技术突破，或者除非/直到某种未定价的外部性被引入能源定价，否则可再生能源在主要电力生产中不会发挥重要作用。

假设现在我们想提供无碳能源，而不是以所需的大量供应。他逐步计算了核能、碳捕集、水电、地热、风能、生物质能和太阳能。

核能：

在接下来的50年里，需要建造10,000座新的核电站，也就是说，在接下来的50年里，世界某个地方每隔一天就要建一座。

碳捕集：

每年在深海埋藏数十亿吨的二氧化碳最终会改变海洋的pH值（估计在十年的时间尺度上，局部pH值变化约为0.1个pH单位），从而可能在生物圈中引发根本性的生态变化。地质储层中的碳捕集潜力巨大，前提是这些储层能够保持完整。例如，目前仅在德克萨斯州就存在超过100万个钻孔。储层的集体泄漏率必须显著低于1%，并在百年到千年的时间尺度上保持稳定，因为否则在50年的碳捕集后，储层的年排放量将与最初试图减缓的排放水平相当。

刘易斯接着指出水电、风能和生物质能的局限性。他认为：

太阳能实际上是唯一具有足够陆地能源潜力的可再生资源，能够满足2050年10-20 TW无碳供应的限制。

刘易斯计算出

生产20 TW无碳电力所需的实际土地面积可以很容易地计算出来。它占地球表面的0.16%，即5x10^11 m²。

在讨论可能的技术方法后，他提出了一个建议：

可以非常有力地论证，在接下来的10-20年里，我们需要进行的研发量必须显著高于我们现在的水平，因为目前我们没有足够的价格信号来促使私营部门进行研发，也不指望在不久的将来会有这样的信号。我们必须进行一个知情的讨论，了解我们愿意承受多少风险，然后根据我们对这种风险的舒适程度调整我们的投资水平，以便开发出能够在21世纪中叶生产10-20 TW无碳电力的全球可扩展和经济可行的技术。