体彩顶呱刮十全十美:德國國家廣播電臺:全球能源轉型新道路

顶呱刮2019新票 www.mejbon.com.cn 迄今為止人們仍持有這樣的幻想:歐洲使用的太陽能早上從遠東輸送來,晌午從非洲而來,傍晚從美洲而來。此外,還有風能和水能用作補充。這一切的前提都是全球能源轉型,能源轉型可有效降低二氧化碳排放量。但目前看來,歐洲在這一方面態度尚顯保守。

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據計算,世界上的沙漠空間大小足以通過安裝能源裝置為全世界的用電、交通、供暖供應能源。圖片來源picture-alliance / dpa / imageBROKER / Jim West

白晝較短,黑夜漫長的季節對于能源轉型來說可謂是一項挑戰。在這段時間,光照時間短且不強烈,并且只要風一停,風能供應就會停止,此時就需要化石能源發電廠全速運轉來保證供應。一旦煤炭、石油、天然氣枯竭,就必須在全球范圍內搜尋并建立新的可再生能源庫。這會使供能效率降低并且增加供能成本。

但除此之外,還存在另一種可能:即建立全球性的高效能源網絡,使綠色能源跨洲跨國傳輸,這樣一來,就可以保證全天候的綠色能源供給。歐洲使用的太陽能早上從遠東輸送來,晌午從非洲而來,傍晚從美洲而來。此外,還有風能和水能用作補充。

微信圖片_20191128143248國際能源署的年度報告顯示,在未來五年,可再生能源所占全球的份額將會增加,其中太陽能將成為主要供能來源。但是石油和天然氣等化石燃料仍然占主導地位,尤其是在供暖方面。圖片來源/ H. Bäsemann

太陽能價格下跌

太陽能價格已大幅下跌。目前,沙漠中的光伏供能項目成本不到2美分/千瓦時。與此同時,洲際互連電網也已投入建設,并在不久的將來投入使用:今年年初,一條全長3300公里的輸電線路在中國投入使用。該線路直流電壓1100千伏,這也是傳輸電壓有史以來的最高值。即便如此,整個傳輸過程的損耗值僅為5%左右?;笱arius Langwasser對特高壓電網互聯進行了相關研究:

“跨洲電網總長度達5000千米,且傳輸電壓功率較大,這無疑是世界電網的一次歷史性跨越。若想將世界不同地區的電網連接在一起,那么就要求提高傳輸電壓,且降低傳輸損耗值,以此來保證能源輸送的經濟效益。”

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歐洲可從中國引進太陽能。圖片來源/中國攝影出版社

為全球能源轉型尋找合適方案的時間緊迫。早在十年前,就有一個項目吸引了媒體和政治的高度關注,并被寄予厚望,這個項目將首先連接歐洲與非洲的電網,名為“Desertec”。大型工業公司(以德國公司為主)開始進行企業聯合,以期共同開發利用沙漠地區的太陽能資源。為了達成這個目標,特別成立了沙漠行動計劃工業組織(Desertec Industrial Initiative DII)。但是,該組織的首席執行官保羅·范松Paul van Son(荷蘭籍)明確指出,目前所投入的資金還遠不足以支持該項目持久地運行下去。

“早在2009年,DII就設定了開發利用沙漠地區太陽能資源的總體目標。但只有當人們發現,一個市場中的電費要比另一個市場高得多,只有在這種情況下才會去構建新的輸電線路。只有將目標付諸實踐才會產生實際意義。如果沒有需求,目標也就不會存在。”

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絕佳想法!從沙漠獲取太陽能這會帶來什么? ——滿懷期望的開端,倍感失望的發展:Desertec項目建立的初衷是將世界上最好的太陽能站點與最好的技術結合在一起,將剩余的電能從沙漠國家輸送到歐洲。起初,大公司如雨后春筍般涌現,但隨后紛紛沉寂消聲。圖片來源picture-alliance / dpa / imageBROKER / Jim West

太陽能能夠供熱數小時之久

保羅·范松在他的暢銷書《沙漠中的能源轉型》中描述了技術之間的沖突,“我認為主要的沖突點在于,如果太陽能等行業過于專注自身的產品,而忽視了其他行業方面的內容,這樣就會產生問題。即倘若技術不具有競爭力,那么誰將為產品買單?”

反射器能夠將太陽能轉化為熱能。設計人員將聚光點布置在太陽能設備上的高臺位置。雖然這種技術目前已經變得很廉價。但是在沙漠地區,它的價格為約7美分/千瓦時,這一價格仍然比光伏發電更為昂貴。尚且不談價格,太陽能還是具有絕對優勢的——由于太陽能能夠供熱數小時之久,因此利用太陽能發電的發電廠能夠在太陽落山后繼續提供電能,直到深夜,而不僅僅是中午。

保羅·范松在書中表示,事實證明,發動北非國家加入“Desertec”輸電項目,是因為這些國家首先考慮的是保證本國的能源供應,然后才會考慮將多余的能源出口。

“若想從北非輸送電力到歐洲,前提是北非國家已經通過使用太陽能實現了零排放的目標。在這個問題上,存在兩種觀點。一種觀點認為,首先,我們應以本地市場為主。只有當本地市場得到滿足之后,才會有剩余資源用以出口。當然這并不會得到所有企業的支持。

中國正致力于發展遠距離輸電

阿拉伯之春后政局動蕩不穩,這使潛在的投資者產生了不安感。不只潛在的投資者不愿意進入投資,許多現有的合作伙伴也退出了項目。但與此同時,建立全球電網的想法得到了新的擁護者:中國。2015年,中國國家主席習近平在巴黎舉行的聯合國發展峰會上提出倡議:“中國倡議探討構建全球能源互聯網,推動以清潔和綠色方式滿足全球電力需求。”

微信圖片_20191128143308 圖片來源picture-alliance / dpa / imageBROKER / Jim West

除中國外,沒有其他國家為遠距離輸電的建設制定如此深遠的計劃。在中國內部,已經建造了數十條特高壓輸電線路,將能源從偏遠地區轉移到城市中心。需求正在迅速增長。雖然在風能和太陽能領域中國已經名列前茅,但中國始終未停止建設新的煤炭發電站、天然氣發電站和核電站的步伐。

依托全球能源互聯網發展合作組織GEIDCO,中國為自己設定了全球性戰略目標:到2070年,中國將建立容量相當于當前全球電力需求約三分之一的全球能源互聯網。目前,中國主要致力于在非洲尋求合作機會,主要方式就是通過投資建立各種形式的發電站以及能源網絡。該倡議也是中國“一帶一路”建設的重要組成部分,中國希望通過這樣的方式,擴大本國的全球影響力。

但目前看來,歐洲國家對該倡議的反響尚不明顯。雖然歐盟委員會設立在荷蘭的研究中心已經開始探討這個主題,并將所探討的重點放在了在非洲和北美與中國之間建設高壓輸電線路的研究方面。但是,據研究人員Mircea Ardelean解釋,這些研究并不能夠代表歐洲官方的政治立場,因為研究的進行并非以GEIDCO的名義,而是由荷蘭研究中心獨立進行的。

“雖然我無法以整個歐盟委員會的名義發表言論,但我可以確定的是,歐盟委員會目前沒有形成或支持建設此類基礎設施的計劃。”

荷蘭研究中心的研究人員還從地緣政治角度出發,探討了建設與亞洲相連的輸電網絡的可能性。

“這一計劃會涉及到武裝沖突。因此我們必須考慮到地緣政治的限制。因為中亞地區的政治狀況瞬息萬變。”

武裝沖突可能會波及到輸電線路的建設。

研究人員首先進行的是點對點連接的研究,這一連接方式可以通過直流技術實現,并且損耗值較低。使用全球性多網格直流電網來作為建設國家交流電網的基礎,可以最大程度地降低政治風險,但這一方式對技術的要求更高。

最終得出的研究結論為,歐洲可以通過建設洲際電網獲得巨大的經濟利益。研究計算的基礎是使用功率為4吉瓦的輸電線路用以連接北美與歐洲。雖然這一功率已經達到海底電纜容量的兩倍,但僅是當前歐洲峰值負載的百分之一。研究結果表明,盡管如此,該種連接方式已經能夠帶來每年1.77億歐元的經濟效益,但海底電纜技術已經難再有新突破。Mircea Ardelean表示:

“目前,位于海底最深處的電纜是從意大利大陸到撒丁島的電纜,深度約為1600米。但研究人員在其他項目中的計劃深度已經達到了3000米。”

就全球二氧化碳排放量而言,中國居首,美國次之。美國國土面積遼闊,擁有充足的風能和太陽能發展空間。但美國目前所用的能源網絡早已過時,無法進行遠距離輸電。

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目前仍有許多國家以煤炭、石油、天然氣作為主要發電來源:他們始終未停止對煤礦的開發和利用。根據聯合國環境規劃署與多家研究機構發布的報告稱,這會使二氧化碳排放量過高,從而無法達到《巴黎協定》中所定的氣候目標。圖片來源 / Lukas Schulze

美國也對輸電線路的承載潛力進行了廣泛的研究,研究對象主要是北美地區。研究結果表明:美國可以通過建設遠距離輸電線路將二氧化碳排放量減少四分之三以上。這不僅會減少碳排放量,還能有效降低電費。Alexander MacDonald是北美超級電網研究的發起人之一,他已擔任美國國家海洋和大氣管理局NOAA的高級主管多年。對于政治家在此過程中表現出的低興趣,他表示遺憾:

“政府仍然依靠石油、天然氣和煤炭作為主要發電能源,目前看來這似乎對我們沒有什么影響。但這是一個長期的問題,需要以長遠的眼光審視。并且,這是一個開放式問題,誰都無法指明唯一的方向和給出最終答案。”

美國可以大幅減少二氧化碳排放量

即便投資者已經準備好資金進行項目投資,但在美國他們仍然面臨巨大障礙。如CleanLine項目,該項目希望在美國范圍內建立五條高壓輸電線路。

“這一計劃被迫中止。因為在美國,土地所有權的問題和由各州自己控制電力市場的問題很難得到合理的解決。”

德國的情況也并不樂觀。連接石勒蘇益格-荷爾斯泰因州、巴伐利亞州、巴登-符騰堡州的Südlink輸電線建設已經擱置了數年之久。這三個州的居民極力反對Südlink輸電線的建設。各州也因分配問題焦頭爛額。此外,還有一個基本問題沒有得到解決:分布式發電的支持者們從跨區域輸電線路的建設中得不到什么好處。但是,現實是德國南部的風力渦輪機建設進展緩慢,當前光伏發電遠不足以滿足自身需求。

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居民反對Südlink輸電線的建設(dpa / picture alliance/ Uwe Zucchi)

目前,只有以地下電纜的方式建設Südlink輸電線。這就需要規劃人員從新計議。即使情勢已經如此嚴峻,聯邦經濟部目前對洲際電網的建設仍持保守態度。聯邦經濟部書面回應稱:

“目前,歐洲輸電網絡僅局限于歐洲境內,它和國際輸電網絡的連接有限。歐盟正大力推動建立能源聯盟,并發展跨歐洲輸電網絡。如果未來歐洲的電力貿易與國際接軌,如通過從非洲或亞洲進口電能,那么德國就有建立與國外進行輸電貿易的機會。”

聯邦政府依靠氫氣

聯邦經濟部還強調了綠色氫氣的重要性。聯邦研究部長Anja Karliczek于近期宣布了“聯邦氫氣戰略”。從中期來看,卡車和小汽車可以使用燃料電池作為驅動能源。除此之外,工業生產也需要氫氣。但是,因為氫氣也可以由化石燃料產生。因此,使用氫氣并不能實現零碳排。

值得一提的是,聯邦研究部長承諾在未來進口綠色能源,這也是Desertec計劃的形式之一,只是這種方式不再需要建設輸電線。Anja Karliczek最近在廣播中表示:

“為了實現這一目標,我們需要與新的合作伙伴建立聯系。由于實現這一目標需要大量的能源,而目前德國或歐洲現有的伙伴無法滿足我們的全部需要。鑒于這種情況,我們將希望放在了非洲,希望能夠在那里找到志同道合的伙伴。”

德國的能源支出約為數十億美元,是否將這筆錢盡數用于本國國內,仍有爭議。根據聯邦環境局的數據顯示,在未來幾年,德國的石油和天然氣資源將全部依賴于進口。風能和太陽能的開發能夠為德國節省一筆不小的費用。

荷蘭電力傳輸系統運營商Tennet認為,與國際市場接軌利大于弊。該公司德國分部的業務主管TimMeyerjürgens表示:

“僅僅依靠國家內部無法解決能源不足的問題,這就是為什么我們越來越期待建立國際合作。我們極為關注歐洲目前的局勢。我們認為,與其直接與全球電網相連,不如先建立與非洲之間的聯系,因為這更容易實現并且成本效益更高。”

Meyerjürgens還指出,如中國所遇到的難題一樣,架空輸電線的建設由于眾多因素的困擾很難得以實現。

“德國人口眾多,土地大多用于房屋建設和道路建設,因此我們目前更傾向于建設地下電纜?;褂幸桓魷拗埔蛩鼐褪?,該電纜的電壓等級尚不滿足作為架空線使用的要求。要想作為架空線建設在地上部分,就需要將電線桿設置得非常高。這樣一來就需要將更多的因素納入考慮范圍。”

Tennet公司目前已經與北海的眾多風電場建立了聯系,該公司計劃在明年建設與挪威附近相連的北向海底電纜,因為他們認為,在那里存在更加豐富的能源。在2017年,該公司與幾個合作伙伴共同提出了在德國、荷蘭、英國和挪威之間建立電網的計劃,這幾家公司認為,海上風能發電量可達180吉瓦。據Meyerjürgens說,即便僅有少數幾個國家能夠參與到電網的連接計劃中,也能夠保證能源在這幾個國家之間的流動性。

“北海地區擁有獨特的氣候條件,在這里很少發生風暴,氣候相對穩定。這樣,我們就可以很好地保證輸電線路的穩定性。相較于其他方式,我們認為這種方式更有利于我們節省成本,獲得收益。根據估算,倘若這一方式得到實現,成本回收率至少為30%。目前我們正準備進入下一項目階段的施工作業。”

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 羅馬俱樂部對沙漠輸電計劃給予了認可及支持(imago / Thomas Imo / photothek.net)

羅馬俱樂部認為,可以在深海區域設置升降臺作為收集風能的樞紐設備。除了風能外,也可以收集利用氫氣作為能源。但是,根據弗賴堡弗勞恩霍夫太陽能系統研究所的計算,若想實現零碳排的能源供應,那么就需要數百吉瓦的風能和太陽能用以替代,這還僅僅是德國這一個國家所需要的能源總量。預計到2038年,德國將不再使用褐煤作為發電能源。雖然已經有了這樣的計劃,但到目前為止,聯邦政府尚未提出階段性的概念,即尚未公布到那時為止應安裝的可再生能源收集裝置的數量到底是多少。

Andreas Huber是羅馬俱樂部德國分部的秘書長,他與所屬的智囊團成員數十年來一直認為,應該根據實際情況確定能源收集裝置的安裝數量,因為需求是呈增長趨勢的,因此數量也應不斷增加。此外,他還是Desertec基金會的負責人。這個基金會為沙漠供能計劃提供了資金支持。

“我們現在有足夠的時間考慮,是否進行這個計劃以及如何進行。目前已經萬事俱備。我們有知識,也有技術。如果我們不事先做出計劃,規劃好路線,即到2025年之前,‘我們應該朝這個方向走,并且在此過程中應該這么做’,那么我們就永遠不知道,我們其實能夠很快就實現當初的目標。”

Huber、Meyerjürgens、來自基爾和來自歐盟委員會研究中心的專家,都認為,應該在全球電網連為一體之前在歐洲、亞洲、北美之間建立比現在更大的能源網絡。就中國提出的倡議,Andreas Huber表示,“中國現在能夠提出建立全球能源互聯網的想法,在未來勢必會通過參與基礎設施建設項目,對全球秩序產生深遠影響。”

中國國家電網公司SGCC已加入DII沙漠計劃。該組織已經更名并全面重組。加入該組織的還有德國Innogy公司和沙特阿拉伯ACWA(Akwah)公司。該組織的辦事處位于迪拜,這樣就可以更加方便地為該地區的新項目提供支持。

沙漠可為全球供應電力

保羅·范松抱怨道,北非和中東國家目前對該倡議持懷疑態度。在摩洛哥,埃及和波斯灣等地建立起大型太陽能公園。保羅·范松早就認為,西方公司不應該一味地固守傳統、不敢創新。

“當然,有些人可能認為創新就是新殖民主義思想的萌芽。如在摩洛哥,當地政府已經建立起自己的項目,這使得國外企業沒有插手的機會。隨著時間的推移,這些項目將由政府主導轉移到市場主導。這是因為市場主導才能使項目取得更好的發展。”

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保羅·范松預計道,倘若二氧化碳的處理費用上升,將會有更多企業到沙漠進行投資。圖片來源/ Christian Ohde

在DII北非和中東數據庫中,已經記錄了800個大型風能、太陽能、水電投資項目。世界沙漠面積巨大,擁有足夠的空間為全世界提供電力、交通供能和熱能,不僅僅局限于非洲地區,俄羅斯、巴西或澳大利亞等國家也有可能提供大規模綠色能源。根據國際貨幣基金組織的一項研究估計,全球每年的化石燃料支出為4.3萬億歐元。這可謂是一筆巨額支出。

由于二氧化碳處理費用上升,使得石油、天然氣和煤炭的價格也隨之上升。保羅·范松希望能夠有更多企業在沙漠供電以及輸電網建設方面進行投資。但唯一的問題是,投資的速度是否能夠趕上全球變暖的步伐?這也是他想要獲得更多政治支持的原因。

“這個項目不僅僅只涉及電網建設、氫氣或是其他因素,它所涉及的是全球能源轉型這個關鍵問題。當每個人都認為,在這一方面投資可以獲得長期利益,長期占據能源市場之時,歐洲卻有些無動于衷。我們希望,歐洲能夠盡快看到這一點。現在采取行動還為時不晚。”