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電氣化實現(xiàn)凈零排放真的不費吹灰之力嗎？

亞當(dāng)·溫特沃斯

氣候之家新聞網(wǎng)站

2025年5月7日

在家中和道路上改用電力是一種相對輕松的減排方式，但很少有國家有全面的電氣化方法。

一輛在新加坡組裝的電動汽車。圖片來源：Unsplash

矗立在索爾福德大學(xué)專門建造的實驗室內(nèi)，是一座紅磚排屋。乍一看，它就像英國北部城市曼徹斯特街道兩旁的數(shù)千棟房屋。

但這是位于焦耳臺地的能源屋一號，它是由科學(xué)家設(shè)計的，他們研究英國的全電動、凈零未來夢想在現(xiàn)實中可能是什么樣子。

該房屋及其繼任者能源屋二號已被用于測試一系列技術(shù)（從智能電表到熱噴涂），并結(jié)合詳細(xì)建模以了解它們在現(xiàn)實世界中的影響。

隨著各國競相讓經(jīng)濟(jì)擺脫對化石燃料的依賴，并在本世紀(jì)中葉將碳排放量減少到凈零，在家庭和交通工具中改用電力似乎是一個相對容易的勝利。

例如，可以用熱泵代替老化的燃?xì)忮仩t，以加熱散熱器和水箱。數(shù)以百萬計的汽油和柴油動力汽車可以換成電動汽車。

然而，這種轉(zhuǎn)變對綠色能源轉(zhuǎn)型的貢獻(xiàn)程度將取決于每個國家采用的可再生能源和其他清潔能源的水平。

“電力時代”

國際能源署（IEA）的年度回顧顯示，到2024年，全球太陽能電池板和風(fēng)力渦輪機(jī)的發(fā)電量將以創(chuàng)紀(jì)錄的速度增長。這要歸功于新可再生能源的快速安裝速度，而法國和日本的新項目和反應(yīng)堆重啟推動了核電產(chǎn)量。

但化石天然氣和煤炭發(fā)電量持續(xù)增長，總體而言，去年化石燃料仍占全球電力結(jié)構(gòu)的60%。

國際能源署表示，為應(yīng)對極端高溫飆升而使用空調(diào)等冷卻技術(shù)是電力需求不斷增長的一個關(guān)鍵因素，尤其是在中國和印度，這兩個國家是煤電的大用戶。

它補(bǔ)充說，工業(yè)用電量的增長、電動汽車的推出和數(shù)據(jù)中心的擴(kuò)建也推動了電力需求。

國際能源署表示，到2024年，天然氣和煤炭使用量的增加導(dǎo)致能源部門產(chǎn)生的全球二氧化碳排放量增加了0.8%，但不同地區(qū)的趨勢差異很大。

國際能源署執(zhí)行董事法提赫·比羅爾指出，“盡管石油和天然氣仍將是重要的能源載體，但我們聽到了電力時代即將到來的腳步聲”。

政府需要整體視野

英國能源智庫恩貝爾的政策和戰(zhàn)略總監(jiān)理查德·布萊克表示，盡管人們預(yù)期經(jīng)濟(jì)運行方式將發(fā)生根本性轉(zhuǎn)變，但電氣化本身作為一個目標(biāo)在政府的氣候計劃中往往被忽視。

“電氣化作為一個概念，只有能源分析師才會真正談?wù)摚彼f。

“政府不會從這些方面思考。他們想到的是電動汽車、供暖或綠色鋼鐵。他們不一定有一個整體的愿景，即為什么將所有這些行業(yè)放在一起考慮是有意義的，以及將如何同時規(guī)劃電力系統(tǒng)的擴(kuò)展，“他補(bǔ)充道。

4月份西班牙和葡萄牙的大規(guī)模停電提醒人們，由于交通網(wǎng)絡(luò)和企業(yè)嚴(yán)重中斷，對電力的依賴日益嚴(yán)峻。雖然原因仍在調(diào)查中，但有人呼吁對國家電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施和儲能進(jìn)行投資，以確保能夠適當(dāng)管理電力容量的增加——這一挑戰(zhàn)不僅限于伊比利亞半島。

與此同時，根據(jù)國際能源署的數(shù)據(jù)，在南半球，約有7.5億人仍然生活在用不上電的地方，其中大部分位于撒哈拉以南非洲。這阻礙了非洲大陸促進(jìn)電動汽車采用的雄心勃勃的計劃，尤其是在偏遠(yuǎn)農(nóng)村地區(qū)。

電動汽車迎頭趕上

布萊克說，盡管存在這些問題，但全球電氣化已經(jīng)取得了長足的進(jìn)步，并指出研究人員將中國稱為世界上第一個主要的“電氣國家”，每十年電氣化率提高10個百分點。

至關(guān)重要的是，引領(lǐng)電氣化的新清潔產(chǎn)業(yè)將使政府能夠?qū)崿F(xiàn)其氣候目標(biāo)，同時為公眾提供經(jīng)濟(jì)增長和綠色就業(yè)的承諾。

過去十年電動汽車的繁榮就是一個很好的例子。

電動汽車并不新鮮。在20世紀(jì)初，它們在美國城市廣泛使用，高峰期有多達(dá)30,000輛電動汽車在運行。隨后，隨著更便宜和續(xù)航里程更長的汽油車占據(jù)主導(dǎo)地位，出現(xiàn)了短暫而急劇的下降。

2010年，電動汽車占全球汽車銷量的不到1%。

但根據(jù)數(shù)據(jù)公司羅莫特的數(shù)據(jù)，到2024年底，全球電動汽車銷量已達(dá)到1700萬輛，比上一年增長了25%。單獨的數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)年全球汽車銷量為7500萬輛。

向電動汽車的轉(zhuǎn)變得到了政府補(bǔ)貼等強(qiáng)有力的激勵措施的支持——在挪威等地，這些政策幫助電動汽車新銷量達(dá)到去年所有汽車銷量的89%。

除了免稅外，挪威電動汽車司機(jī)過去還享受了使用公交專用道、免費市政停車和收費公路零收費等福利。

明確的排放目標(biāo)和罰款威脅在推動歐洲制造商轉(zhuǎn)向電動化方面發(fā)揮了作用。在整個歐盟，新車的二氧化碳目標(biāo)將于2025年生效，盡管最近有所淡化，但仍有到2035年實現(xiàn)零排放的最終目標(biāo)。

“歐盟的綠色政策開始產(chǎn)生影響，”氣候倡導(dǎo)組織運輸與環(huán)境的執(zhí)行董事威廉·托茨告訴氣候之家。“由于轉(zhuǎn)向電動汽車，我們開始看到交通排放的結(jié)構(gòu)性下降。”

“現(xiàn)在不是取消綠色措施的時候。為了非洲大陸的繁榮和安全，現(xiàn)在是加倍努力的時候了，”他補(bǔ)充道。

熱泵競賽

在索爾福德大學(xué)的實驗室中，研究人員通過重現(xiàn)英國的各種天氣條件——從暴雨到零下13攝氏度到30攝氏度的溫度——對能源屋進(jìn)行了測試。

天氣模擬使研究人員能夠測試電池存儲、熱泵和“V2G”或車輛到電網(wǎng)等技術(shù)的有效性，其中存儲在電動汽車中的電力可以在需要時將電力送回國家電網(wǎng)。

他們最近的一項研究發(fā)現(xiàn)，即使在充滿挑戰(zhàn)的冬季條件下，熱泵也能成功地滿足普通英國家庭的熱水需求。

許多國家都在押注從空氣、地面或水中吸收熱量的泵來為家庭和其他建筑物供暖，以減少排放。例如，瑞典和芬蘭超過40%的建筑物都包含熱泵，而北美擁有熱泵的房屋數(shù)量最多。

英國落后于歐洲鄰國，其目標(biāo)是到2028年每年安裝600,000臺熱泵，是目前年安裝量的10倍。

法國的年安裝量已經(jīng)超過600,000臺，波蘭、意大利和德國都達(dá)到了類似的數(shù)字。能源專家表示，與電動汽車一樣，正確的政府政策對于確保熱泵的普及至關(guān)重要。

“在英國，主要問題是和電氣價格比熱泵成本相對較高，”英國能源研究中心（UKERC）主任羅布·格羅斯教授說，他呼吁制定政策來降低電價，改變能源關(guān)稅的結(jié)構(gòu)，并減少通常決定價格的天然氣依賴。

高安裝成本也是一個障礙。行業(yè)估計，平均成本在3,000美元到6,000美元之間，但在某些市場，與天然氣鍋爐相比，熱泵安裝的成本可能要高得多。

能源屋一號模擬降雨。圖片來源：索爾福德大學(xué)

關(guān)稅和緊張局勢

清潔能源倡導(dǎo)者的另一個潛在障礙是唐納德·特朗普總統(tǒng)領(lǐng)導(dǎo)下的美國氣候政策的巨大轉(zhuǎn)變及其進(jìn)口關(guān)稅，這引發(fā)了與中國的貿(mào)易戰(zhàn)，有可能也將其他國家引入。

這種中斷——特別是如果它導(dǎo)致清潔能源設(shè)備的價格上漲，而清潔能源設(shè)備是一個由中國主導(dǎo)的市場——可能會導(dǎo)致政策制定者三思而后行，考慮經(jīng)濟(jì)電氣化的必要性。

在最近于倫敦舉行的全球能源峰會上，特朗普政府的一名官員批評了可再生能源，認(rèn)為它們會導(dǎo)致停電并增加對中國的依賴。

但布萊克表示，國際貿(mào)易緊張局勢加劇意味著各國政府“應(yīng)該邏輯地考慮能源安全”。

“大多數(shù)國家實現(xiàn)完全能源安全的唯一途徑是通過可再生能源，”他說。“真正推進(jìn)轉(zhuǎn)型沒有任何障礙。”