心智圖資源庫 《氣候經濟與人類未來》
全球氣溫上升導致的災難已經讓越來越多的國家損失慘重,嚴重威脅著人類的未來,一起來看看比爾.蓋茲告訴我們如何實現零碳計畫。地球只有一個,所以零碳計畫關乎我們每一個人。
編輯於2024-02-14 12:45:21《氣候經濟與人類未來》
前言
兩個數字
510億
全球每年向大氣中排放的溫室氣體的大致噸數(二氧化碳當量)
370億噸(單純的二氧化碳排放量,並沒有將其他溫室氣體的排放量計算在內)
100億噸(只是單純的碳排放量)
2020年由於經濟活動大幅放緩,降幅約5%左右,以實際值計算,約480億或490億噸二氧化碳當量
100萬人死亡,數千萬人失去工作,說明只靠少搭飛機、少開車,無法實現零排放的目標
0
我們需要達成的目標
氣候就好比一個正在被緩緩注水的浴缸,即便我們把水調到娟娟細流的程度,浴缸早晚也會被注滿,而浴缸水滿之後,水自然會流到地面上
全球約有10億人無法獲得可靠的電力供應
其中有一半居住在撒哈拉以南非洲地區
全球約有8.6億人還沒用電
發展低碳經濟的邏輯
蓋茲基金會的核心理念:每個人都應該有機會過著健康而有成效的生活
一國人均所得與該國國民能源消耗之間的關係
成正比
怎樣才能讓貧窮國家的民眾用上可靠的、負擔得起的能源
在氣候變遷議題上,貧窮者是最大的輸家,他們大多是掙扎在貧窮線上的農民,經不起更多的乾旱和洪災
這個世界需要更多的能源,才能讓貧窮群體走上富裕道路,但在提供這些能源的同時,我們無法以增加溫室氣體的排放為代價
不能僅僅為貧困群體提供廉價、可靠的能源,還要保證是清潔能源(主要是風能和太陽能)
但風不會一直吹拂,太陽不會一直照耀,我們也沒有可負擔得起的、可長時間儲存大量能源(例如足夠供一個城市使用的能源)的電池,且發電導致的溫室氣體排放量只佔全球總排放量的27%,即使在電池技術上有重大突破,我們仍需要減掉另外的73%
蓋茲理解雙碳的途徑
聯合國政府間氣候變遷專門委員會(IPCC)
《地球氣候變遷》(Earth's Changing Climate)
(Richard Wolfson,在Great Courses平台推出的視訊講座)
《天氣傻瓜書》(Weather for Dummies)
解決氣候問題的關鍵
讓清潔能源變得跟化石燃料一樣廉價可靠
廉價到讓每個國家都能優先選擇清潔能源而不是化石燃料
不能和成千上萬的印度人說死於熱浪是應該的,因為安裝空調對環境不利
開發廉價的清潔能源
能源產業
傳統能源投資
靠拋售化石燃料公司的股票就想改變世界能源體係是不切實際的
能源產業每年的市場規模高達5兆美元
這個產業是現代經濟的基礎
新能源投資
如果各國政府也承諾加大能源研究投入的話,事情會好辦得多
即使在美國,能源研究領域的投資也遠低於其他重要領域
2015年,私人資本枯竭,許多先前投資綠色科技的創投公司選擇了退出
這個領域的回報太低了,生技和資訊科技領域往往投資回報快、政府監管少
在新能源領域取得突破可能需要數十年,還要承擔高風險
富豪消除碳足跡
2020年開始購買可持續航空燃油
資助一家為經濟適用房安裝清潔能源升級設備
在直接空氣捕獲技術方面,可能是這個世界上投資最多的人
行動起來(五個部分)
①為什麼是0?
第1章
解釋為什麼我們需要達成零排放目標
已知和未知的全球氣候變遷對世界各地的影響
②壞消息
第2章
實現零排放是一項異常艱鉅的任務
就當前所需應對的挑戰展開討論
③在氣候變遷議題上,如何展開有見地的對話
第3章
剖析統計數據
幫助你避開歧途的氣候變遷議題
④好消息
第4~9章
我們可以實現零排放的目標
目前技術可以發揮效力的領域,以及需要技術突破的領域
⑤我們現在可以採取的措施
我們有戰勝挑戰的雄心,一項不斷壯大的由年輕人關心並領導的全球運動
世界各地有越來越多的國家和地區領導人致力於貢獻自己的力量
第10、11章
政府可採取的政策
第12章
每個人都可以採取的,有助於全球零排放的措施
第一章 為什麼是「0」?
實現「0」的目標並不是真正意義上的零排放,而是淨零排放,這是一個巨大的經濟機會
溫室效應
溫室氣體吸收和捕獲熱量,導致地球表面平均溫度上升,溫室氣體越多,地球表面溫度的上升幅度越大
溫室氣體一旦進入大氣,溫室氣體就會存留很長時間,今天排放到大氣中的二氧化碳,一萬年後仍會存留20%
太陽底下的車,車內溫度遠高於車外溫度
溫室效應及分子震動
由兩個相同原子組成的分子(例如氮氣分子或氧氣分子)會讓輻射直接穿過它們
只有由不同原子組成的分子(例如二氧化碳和甲烷的組成方式)才具有吸收輻射並在輻射的作用下開始升溫的結構
工業時代前後的碳排放
在18世紀中期以前,地球上的碳循環可能處於大體平衡的狀態,植物和其他物體吸收的二氧化碳量同全球排放到大氣中的二氧化碳量基本上相當
18世紀中期起,當我們把這些燃料從地下挖出來燃燒使用時,我們排放了額外的碳,增加了大氣中的碳總量
透過完全放棄化石燃料實現「零碳」並不現實
無論實現多大的排放量並不能阻止溫度的上升,它只能起到延緩的作用,只會延遲而不會阻止氣候災難的到來
我們不只要關掉流入浴缸的水,還要打開排水閥,讓水流出去
溫室氣體
一氧化二氮
笑氣
甲烷
天然氣的主要成分
在大氣中的暖化效應是二氧化碳的120倍
不會像二氧化碳那樣長期存留在大氣中
二氧化碳
二氧化碳當量
CO2e
簡便起見,大多數人會使用的用於計算溫室氣體排放量的最佳單一度量單位
全球平均溫度
相較於前工業時期,全球平均溫度已經因人類行為升高了至少1度
如果不著力減少排放,那麼到21世紀中葉,全球平均溫度可能上升1.5~3攝氏度,到21世紀末將上升4~8度
惡劣氣象災害與氣候變遷的關係
對於某些特定事件,我們不能完全歸咎於氣候變遷
當熱浪來襲時,我們不能完全肯定地說它是不是由氣候變遷引起的,但我們可以說氣候變遷在多大程度上增加了它的機率
氣象災害會讓基礎建設倒退十幾二十年,而這些資金原本可用於推動經濟發展的其他領域
全球升溫2攝氏度會讓脊椎動物的地域分佈範圍縮小8%,植物的地理分佈範圍縮小16%,昆蟲的地理分佈範圍縮小18%
極端氣候災害可能造成糧食減產,糧價上漲
蟲媒病、中暑
天氣衝擊可能造成不適合生存地區的難民爆發資源爭奪戰爭,產生大量難民尋求庇護
可以做的事情
適應氣候變化
設法把已經出現的和已經預見的氣候變遷的影響降到最低
資助農作物研究項目,培養抗旱耐澇的新品種
減緩氣候變遷
那些建立起偉大的「零碳」企業和偉大的「零碳」產業的國家,無疑將在未來幾十年引領全球經濟
只要證明突破性技術能以一種可負擔的價格推廣到全球,那麼它都會在新興經濟體中找到許多有需求的客戶
第二章 艱難之路
如果沒有創新驅動,人類無法實現零排放的目標
化石燃料如同水資源
魚:「水到底是什麼東西?"
牙刷、塑膠、食物、肥料、鋼材、牛肉、棉花、聚脂釬維…
化石燃料之所以無所不在,背後很好的理由支持——價格低廉
石油比軟性飲料還便宜
儲量非常大且易於運輸
人均能源使用量增加,同時增加的還有人均溫室氣體排放量,每個人都會使用更多的能源
試圖阻斷處於經濟階梯底層的人的上升通道是不道德的,也是不切實際的,我們不能因為富裕國家已經排放太多的溫室氣體就要求貧窮群體一直窮下去
能源轉型的過程是緩慢的
石油花費半世紀才在世界能源供應中的比例占到10%,又過30年才達到25%
天然氣花了70年從佔1%提升到20%
核分裂從無到佔10%,總共花了27年
我們之所以從一種能源轉向另一種能源,是因為新能源的價格更低廉,因此轉換動力更大
我們不再燃燒數量龐大的木柴,轉而開始大量燒煤,原因在於1磅重的煤提供給我們的光和熱遠超1磅重的木柴
隨著時間的推移,我們自然會轉向使用更多的再生能源,但如果放任其自行發展,我們就無法達到期望的轉型速度
燃煤電廠跟電腦晶片廠是不一樣的
1908年
第一輛福特T型車,每加侖汽油行駛里程約21英里
本書撰寫
每加侖汽油行駛58英里
在超過一個世紀的時間裡,燃油車的經濟性的提升不到先前的3倍
晶體矽太陽能電池在1970年代引進時,其光電轉換率約為15%,今天這個數字大概是25%
能源產業規模龐大,也是全球最龐大的業務之一,其每年的市場規模高達5兆美元
固有能源體系靠起自身轉型難度非常大,需要打造一個能源體系,加速新舊動能的轉化
把所有有案可查的聯邦政府和州政府政策匯總起來,然後把它們在2030年前可貢獻的減排量相加,這個數字是3億噸,約為美國2030年預計排放量的5%
僅依靠現有的政策,並不足以幫助我們實現零排放的目標
人們在氣候議題上的共識並沒有想像的那麼多
第三章 氣候對話中的五個關鍵問題
我們需要新的技術、新的公司和新的產品來降低綠色溢價
1.我們談論的噸數在510億噸中佔多大比例?
航空部門的例子
一年可減少1700萬噸的溫室氣體排放
用這個數字除以510億噸後換算成百分比,這幅度的減量約佔全球年排放量的0.03%
千兆噸(gigaton)
1千兆噸=10億噸
2.你在水泥方面有什麼計畫?
乘用車在交通運輸總量中的佔比不到50%,交通運輸排放總量在全球溫室氣體總排放量的比例僅為16%
鋼和水泥生產過程中的溫室氣體排放量在全球總排放量中的比例達到10%左右
讓你知道你要考慮的不只電力和汽車
5種源自人類活動的溫室氣體排放量的比例
①生產與製造(水泥、鋼、塑膠)-31%
②電力生產與儲存(電力)-27%
③種植和養殖(植物、動物)-19%
④交通運輸(飛機、卡車、貨船)-16%
⑤取暖和冷氣(暖氣系統、冷卻系統、冷氣系統)-7%
實現零排放的目標意味著所有這些類別都要歸“0”
3.我們談論的電能有多大?
某座新建的電廠發電量將達500兆瓦
1吉瓦(GW)=10億瓦特,1兆瓦(MW)=100萬瓦特,1瓦特=1焦耳每秒
1瓦特是非常小的,一盞小小的白熾燈的功率為40瓦特
吹風機的功率為1500瓦特
一座電廠可能會生產數億瓦特
中國的三峽大壩可以生產220億瓦特
1瓦特的定義中已經包含了“每秒”,所以不存在瓦特每秒或瓦特每小時等說法
測量廚房水龍頭的水流大小,可能會計算出每秒流出了多少杯水
平均所需的電能單位
全球
5000GW
美國
1000GW
中等規模城市
1GW
小鎮
1MW
美國普通住宅
1KW
富裕大國
數百吉瓦
日本東京平均季用電23吉瓦,夏季用電尖峰時段甚至超過50吉瓦
能源具有波動性
想給一個需要1吉瓦的中型城市供電,就建造1吉瓦的發電站,無法保證城市供應正常
核電廠可以連續24小時運營,只有在維修和換料時才會關閉
風不是什麼時候都在吹,陽光也不是什麼時候都有
風電廠和太陽能發電廠的有效容量可能只有30%,甚至更低
4.需要多大的空間?
有些電源比其他電源更佔空間
全球土地和水資源有限
每平方公尺土地(或水域)所能產生的功率
化石燃料
500~10000瓦特/平方米
核能
500~1000瓦特/平方米
太陽能
5~20瓦特/平方米
可達100瓦特/平方公尺(至今無法實現)
水能
5~50瓦特/平方米
風能
1~2瓦特/平方米
木材和其他生質能
低於1瓦特/平方米
5.這需要投入多大成本?
全球之所以會排放如此多的溫室氣體,原因在於現有的能源技術基本上是最便宜的(忽略了它們造成的傷害)
「零碳」解決方案看似成本投入更大
化石燃料的價格並沒有反映出其所造成的環境損害,使它們看起來比「零碳」解決方案更經濟
綠色溢價(Green Premiums)
理解“綠色溢價”
綠色溢價的規模取決於你要替代的是什麼,以及你用什麼來取代它
美國國內航空燃油的平均售價為每加侖2.22美元
用於飛機的先進生物燃料的平均價格為每加侖5.35美元
「零碳」燃料的綠色溢價就是這兩個價格之間的差額,即每加侖3.13美元(溢價幅度超140%)
綠色溢價為負值
轉向綠色能源可能比堅持使用化石燃料成本更低
在奧克蘭電熱泵系統可幫你節省14%的開支
綠色溢價在決策領域中發揮特別重要的作用
綠色溢價過高的領域,存在的額外綠色成本會阻礙我們的「脫碳」行動,因而需要新技術、新公司和新產品來降低綠色溢價
擅長研發的國家可以創造新產品——可負擔的新產品,然後把它們出口到無力支付當前溢價的國家和地區
綠色溢價是否已經低到讓中等收入國家願意支付的水平
綠色設備部署的滯後性
居民更換頻率並不是很高
直接空氣捕獲技術
直接從大氣中把碳吸走,需要付出多少成本?
清除每噸碳至少要花費200美元,假設創新技術可降至100美元
510億噸/年*100美元/噸=5.1兆美元/年
約佔經濟總量的6%
空氣碳捕獲技術是一種極為低效率的方法
缺少切實可行的方法籌集高達5.1兆美金的資金
需要在全球建造超過5萬座直接空氣捕獲工廠
並不適用於甲烷或其他溫室氣體,只能用於二氧化碳
在源頭就解決氣體排放問題,成本會低很多
消碳成本
美國經濟所承擔的消除每噸碳的成本為2,600~3300美元
在歐盟,該成本超過4000美元
它的成本是我們預期達到的每噸100美元的25~40倍
第四章 電力生產與存儲
「零碳」電力的十大創新舉措
全球有8.6億人沒有使用可靠的電力,其中撒哈拉以南的非洲地區占到6億
水力發電有很多優勢,例如價格相對便宜,但也存在一些重大弊端
化石燃料發電佔全球發電量的三分之二,要達到清潔電力並非易事
太陽能和風能發電量佔比約7%
綠色溢價是指從非排放源獲得電力的額外成本
非排放源:風能、太陽能、核能,配備碳捕獲設施的燃煤電廠和燃氣電廠
美國零碳電力的綠色溢價約為15%,歐洲約20%
一項技術應用越廣泛,它的成本越低廉,那麼為什麼發展綠電要付出額外成本?
電價之所以如此低廉,主要是因為化石燃料便宜,其價格並未計入氣候變遷的真實成本,使得清潔能源難以與之競爭
我們已經花了幾十年的時間,打造了一個涵蓋從地下開採化石燃料並利用化石燃料生產和輸配能源的系統,在這個系統中,一切成本都很低
世界上有些地區根本沒有合宜的再生能源,跨區域清潔能源調配需要耗費高昂成本且極耗時間,電力的最終成本中,輸配電成本佔超過三分之一
陽光和風都屬於間歇性資源,它們很難一年365天,一天24小時連續發電。我們對電力的需求卻是非間歇性的,希望時時刻刻都有電力可以用,這需要先進低廉的儲能技術
儲能成本
電池成本
電池的使用壽命
夜間間歇性並不是我們所要面對的最大難題,夏冬之間的季節變化是更嚴重的障礙
大規模儲存電力極其困難,而且成本高昂,但在未來幾年,如果我們依賴間歇性資源提供相當比例的清潔電力,那麼這將是必須面對的問題
發電量和裝置容量的區別
生產「零碳」電力
核分裂
核融合
離岸風電
地熱
電力儲存
電池
抽水蓄能
熱能存儲
廉價氫氣
其他創新
碳捕獲
節電
“負載轉移”或“需求轉移”
第五章 生產和製造
在生產和製造所有這些材料的過程中,會產生大量溫室氣體。
二氧化碳的產量龐大。每生產1噸鋼,會產生約1.8噸二氧化碳
每生產1噸水泥,會產生約1噸二氧化碳。
這些不同類型的塑膠都有一個共同點—含有碳
產品製造過程中的溫室氣體排放來自哪裡
(1)利用化石燃料為工廠提供其運作所需的電力時
(2)利用化石燃料為不同的製造流程提供熱能時,例如鋼鐵生產中的鐵礦石熔化
(3)真正製造這些材料時,例如水泥的生產就會不可避免地產生二氧化碳
綠色溢價
消費者願意承擔的綠色溢價
創新生產工藝,需開發「零碳」製造方法
製造部門實現零排放的大致路徑
第六章 種植和養殖
食用類動物的飼養是溫室氣體排放的主要來源之一
就農業而言,主要排放的溫室氣體並不是二氧化碳,而是甲烷和一氧化二氮
肉類和奶類生產需要我們種植更多的糧食
乳牛和肉牛的放屁打嗝
人造肉
如果讓我用一個詞組概括另外30%的排放,這個詞組就是“森林砍伐”
一棵樹在其一生中可以吸收多少二氧化碳
種樹到底有沒有用?
第七章 交通運輸
汽油能量大和汽油價格低廉
交通運輸部門的溫室氣體排放量僅佔全球總排放量的16%,排在生產和製造、電力以及種植和養殖部門之後
當下,與交通運輸相關的碳排放的成長基本上來自發展中國家
汽車、卡車、飛機和船舶等交通運輸工具的溫室氣體排放量所佔百分比情況
如果電力仍來自燃煤電廠,那麼用它為電動車充電,無非就是用一種化石燃料取代另一種化石燃料而已。
替代燃料
車體越重,續駛里程越短,以電力作為動力來源的難度就越高。除非實現一些不太可能的突破,否則電池永遠不會輕到且強大到可以為飛機和船舶提供長距離動力源的程度。
第八章 冷氣和取暖
涼爽宜人的溫度有助於瘧疾患者的身體康復
在美國等富裕國家,90%以上的家庭都裝有空調設備,在世界上最炎熱的國家中這個比例還不到10%
各國擁有空調的家庭佔比
到2050年,全球冷凍的電力需求將增加兩倍
建築物用電量(空調、照明設備和電腦用電等)產生的溫室氣體約佔全球總排放量的14%
要為空調“脫碳”,就得給電網“脫碳”
我們將陷入一個惡性循環,即我們的家和辦公室越涼爽,氣候就越炎熱
氟化氣體是導致氣候變遷的重要因素,在一個世紀的過程中,他們造成的溫室效應是等量二氧化碳的數千倍
在美國,氟化氣體佔溫室氣體佔總排放量的3%左右
這意味著僅僅給電網“脫碳”,還無法實現熱水和加熱的無碳排放。我們需要從石油和天然氣以外的能源獲得熱能
加熱的“零碳”路徑
熱泵
熱泵的綠色溢價和成本
為什麼熱泵能省錢但是裝的人很少
使用「零碳」替代品取代目前暖氣燃料的綠色溢價
綠色商業建築
第九章 適應暖化的世界
我們能幫助貧困人口適應氣候變遷的最佳方法就是確保他們足夠健康,確保他們能在氣候變遷中生存,並實現繁榮發展
CGIAR:幫助發展中國家解決糧食問題
調適氣候變遷分為三個階段
適應氣候變遷的四大要點
第一,城市需要改變發展方式。
第二,我們應該強化自然防禦體系。
第三,全球飲用水的需求將超過供應量。
第四,我們需要引進新的資金,用以資助適應氣候變遷計畫。
第十章 政府要扮演的角色
明智的政策可以幫助解決空氣污染之類的問題
明智的能源政策能夠推廣零排放的新發明
推動電氣化
維護能源安全
經濟復甦流向綠色領域
政府應該做好的七件事
1. 彌補投資缺口
微波爐的不斷價格下降
電力不同於微波爐
私人投資者接過政府的投資接力棒
2. 創造公平的競爭環境
外部性
3. 破除非市場壁壘
4. 緊跟時代步伐
5. 規劃“公正轉型”
6. 迎難而上
7. 技術、政策與市場三管齊下
協同發揮作用
第十一章 零排放計劃
短擇或是長擇
創新
在能源、軟體及其他幾乎所有領域,僅以嚴格的技術意義來定義創新是一種錯誤觀念
「便宜到中等收入國家也負擔得起」的零碳技術清單
供需協調
政府支持「零碳技術」所需要做的事情
1.未來10年將與清潔能源和氣候相關的研發投入增加4倍。
2.在高風險、高報酬的研發項目上大力下注。
3.把研發同我們的最大需求結合。
4.從一開始就與產業合作。
增加創新需求
驗證階段
當一種方法在實驗室經過測試後,還需要把它拿到市場上進行驗證。
可能採用的“驗證方法”
運用採購權
推出有助於減少成本和降低風險的激勵措施
打造有助於將新科技推向市場的基礎設施
改變規則,為新技術的競爭創造條件
實踐方法
第一,給碳定價
為碳排放定價是我們在消除綠色溢價方面可以做的最重要的事情之一
短期來看,碳價的價值在於透過提高化石燃料的成本,向市場表明那些排放溫室氣體的產品是有額外成本的
隨著我們越來越接近淨零排放,碳價可以根據直接空氣捕獲的成本來設定
第二,採用清潔電力標準
「再生能源組合標準」的績效制度
清潔電力標準
第三,採用清潔燃料標準
第四,採用清潔產品標準
第五,淘汰舊事物
規模化階段
誰先行動?
任何國家政府都需要做三件事情
第一,將零排放定為目標:富裕國家在2050年之前實現零排放,中等收入國家在2050年後儘快實現零排放
第二,為實現這些目標制訂具體計畫。要想在2050年之前實現零排放目標,需要在2030年之前確定政策和市場結構
第三,任何有能力為能源研發項目提供資助的國家都要確保項目的目的是生產可負擔的清潔能源,即竭盡所能地降低綠色溢價,讓中等收入國家有能力實現零排放的目標。
第十二章 我們每個人的責任
打電話、寫信、參加市民會議
放眼全國的同時也要著眼本地
競選公職
第一,與電力公用事業公司簽署綠色定價計畫。
第二,減少家中的碳排放量。根
第三,購買電動車
第四,嘗試植物性人造肉漢堡
第一,設立內部碳稅
第二,優先開發創新低碳解決方案。
第三,做早期採用者。
第四,參與政策制定進程
第五,與政府資助的研究計畫建立聯繫
第六,幫助早期創新者穿越“死亡之谷”