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原文作者:Ryan Hanna & David G. Victor

阻止氣候變化需要在工業和農業方面進行革命性的轉變。在今年幾個主要的氣候會議之前,努力衡量氣候變化進展的政策制定者應減少對全球碳排放的關注,因為其變化是緩慢的,而應更多地關注前沿領域的技術進步。

2021年,外交家們參加了一系列聚焦於氣候問題的活動,從6月的七國會議一直到同年11月的聯合國氣候變化框架公約第26次締約方大會(COP26),所有目光都聚焦於我們是否有望實現《巴黎協定》的目標[1]。在COP26之前,幾乎每一個政府都會發布新的減排承諾;許多國家已經宣布了在未來三十年裡消除碳排放的大膽目標。在COP26結束之後,將展開全球評估,多半會聚焦於基於這些承諾的全球碳排放的可能趨勢。

圖源:Pixabay

但是,對於那些負責衡量進展的人來說,只關注當前的排放趨勢和最近的適度減排,將不可避免地導致失望[2]。近年來,關於「能源轉型」的大量討論幾乎沒有動搖人們對傳統化石燃料的依賴[3],沒有改變全球二氧化碳(CO2)排放的軌跡[4],也沒能讓世界走上實現《巴黎協定》目標的軌道[2]。

相反,政策制定者應該通過關注技術變革的真正驅力來源——新技術迅速湧現的利基市場,以及孕育深刻的技術變革理念的實驗室[5]——來衡量進展。從這些有利視角來看,許多行業的轉型正在起步,並正以驚人的速度開展。

減少碳排放需要在能源、工業和農業體系中進行普遍的轉變——一種深層次的脫碳「轉型」,這事實上將會是一場革命的浪潮[6]。在全球範圍內,轉型的跡象尚顯微弱。然而,在一些具有開拓性的地區,我們見證了在政策支持、成本下降和更強大脫碳遊說團體的協同作用下,對脫碳至關重要的新技術(比如電動車(EV)、太陽能電池板和電池)正在迅速壯大。與此同時,各國政府正在對研究、開發和部署(RD&D)方面進行新的投資,希望開拓出一方天地,以期催生出未來能夠贏利的清潔產業新技術(從海上風能到碳捕獲再到氫能)。

施普林格·自然(Springer Nature)是世界上領先的氣候行動研究出版機構,自2015年以來,我們在該領域出版了超過48,500篇期刊文章和圖書章節,並致力於擴大相關研究的傳播,以解決我們所面臨的環境問題。基於這些研究,我們精心策劃了「SDG13:氣候行動」相關的內容並為之創建了一個內容中心,以期為學者、政策制定者和決策者提供寶貴的資源。

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深度脫碳的進展必須從多個角度進行評估。然而,在過去的兩年裡,關於氣候指標的對話變得格外痴迷於一個概念:淨零。一方面,這種轉變是明智的,因為零是一個非常突出的數字,與氣候危機的嚴重性相稱。但這也對基於補償的的核算方案產生了不正當的激勵,這些聰明的方案能在賬面上產生淨零,但質量存疑[7]。

在走向COP26的過程中,現有的排放量和淨零排放的時間線將引起重點關注,但全盤評估必須更多地關注技術革命真正的驅動力所取得的進展。

三個方面衡量

全球碳排放強度


通過最粗糙的鏡頭和最長的時間尺度來觀察,零碳轉型的全球圖景是嚴峻的。

全球能源的碳排放強度上一次大幅下降是在1945-1965年之間,這得歸功於石油開始取代污染更嚴重的煤炭,但是在過去的30年裡,碳排放強度一直保持着相對不變(圖1a)。時至今日,大約83%的總能源仍然來自於化石燃料——幾乎所有的化石燃料都是通過傳統技術燃燒的,每年產生340億噸CO2(GtCO2)排放量(土地使用性質的變化每年額外貢獻60億噸CO2排放)[4]。


圖1:能源轉型的全球標示

a. 全球一次能源供應總量的碳排放強度。數據系列由Holger Rogner使用來自IEA[21], BP[22], Smil[23]的能源使用數據進行匯編。b. 經合組織(OECD)和非經合組織(non-OECD)國家的發電碳排放強度。用電量數據來自BP[22]。OECD全稱為經濟合作與發展組織。

由於我們在過去30年裡未能減少碳排放,現在如若將全球變暖限制在比工業化前水平高1.5°C範圍內,則需要全球每年持續減少大約6%的排放(我們的計算是基於參考文獻[8],並且考慮了適度的負排放)。這一速度和範圍相當於全球大流行封鎖時的水平,但在歷史上是前所未有的[9],遠遠超出了實際可行範圍[10]。

一些國家正在迅速擺脫傳統化石燃料,但是發展中國家的增長抵消了這些成果。煤炭,這種最具破壞性的化石燃料,在許多地方仍被使用。在全球範圍內,過去一年裡煤炭使用量仍在增長,新發電廠數量略有增加[11]。

全球範圍內的一個亮點是電力,尤其是在西方,由於許多市場轉向可再生能源,在英國和美國等一些地方天然氣的增長取代了煤炭,以及許多國家持續使用核能和水電,那裡的碳排放強度正在下降(圖1b)。電力領域的好消息對地球來說也是好消息:幾乎每一項關於深度能源轉型的可信研究都表明,一個能脫碳的全球能源系統必然是一個能大規模轉向更好地使用電力的系統[8]。

專注於清潔能源市場


雖然大多數追蹤進步的工作都集中於全球結果,但現實是,革命不會突然出現在全球舞台上,也不是由外交委員會策劃的。毋寧說它們都是出現於細分(利基)市場,然後擴散[12]。對於脫碳革命來說,最重要的利基市場是那些政府和企業在政治壓力下進行轉型的國家[13],以及那些擁有創新和工業能力部署新技術的國家[5]。

在這些國家裡,有大量證據表明驅動力正在增多——例如,隨着越來越多使用新的無碳電力供應(主要是太陽能和風能;圖2a)和電動汽車(圖2b)。在越來越多的市場中,清潔技術的應用速度遠遠高於全球和地區的平均水平:挪威和加州在電動汽車方面領先,愛爾蘭在風力發電方面領先,中國在電動公交車和新核電方面領先。

圖2:開創性地區的可再生能源和電動汽車的快速擴張

a.可再生能源(風能和太陽能)發電占可再生能源和化石燃料(煤炭、天然氣和石油)發電總量的比例。數據來自BP[22]。b.新型電動汽車銷售占市場份額。數據來自IEA[24]和加州能源委員會[25]。

開創性地區本身改變不了全球格局——它們通常規模較小,而且往往本就已經相當清潔。在電動汽車革命之前,挪威的交通碳排放量僅占全球二氧化碳排放量的0.04%。

不如說,先驅者們的重要之處在於他們展示了什麼是可能的,並且揭示出陷阱之處,從而降低了之後跟隨而來的其他市場的技術(和政治)風險。德國能源轉型計劃(Energiewende)經常被批評耗資巨大,但其對太陽能光伏發電早期的大規模投資值得表揚,此舉降低了成本,使光伏發電在全球範圍內更具政治和經濟可行性。全球太陽能革新剛「出生」時說的是德語,然後很快學會了普通話。

投資清潔能源研發和部署


儘管可再生能源和電動汽車取得了重大進展,但開發新技術對脫碳仍然至關重要。消除全球至少三分之一的碳排放,需要的技術目前還只存在於原型階段——系統還沒有大規模投入商業應用[14]。如果利基市場是變革的「引擎室」,那麼對基礎研究和開發(R&D)、試點和演示的新投資就是推動變革的燃料(圖3a)。因此西方對研發和部署(RD&D)的投資,占國內生產總值(GDP)的比例在過去十年中持續下降,這一點令人憂慮。在美國正是如此,尤其是在2009年在研發開銷上一次性翻了一番之後[15],當時是作為從上次經濟危機中復甦的刺激計劃的一部分。

圖3:用於創新的新資金,以開闢新的利基市場

a. 清潔能源研發和示範支出占全國GDP的比重。MI(Mission Innovation),創新使命。數據來自塔夫茨大學Fletcher學院氣候政策實驗室的Z. Myslikova, K.S. Gallagher, F. Zhang和E. Narassimhan。b. 電網和儲能的研發和示範支出占國民生產總值的比重。數據來自美國國家科學院[26]。

對與電網相關的新技術的投資尤為重要(圖3b),因為世界需要將不斷增長的發電能力與不斷增長的消費聯繫起來,同時保持電力的可靠性和可負擔性[8]。在這一點上,記錄是褒貶不一的。在歐洲,對電網和儲能技術創新的投資正緊密跟進可再生能源的增長。相比之下,在美國,這些投資與其他研發和部署(RD&D)支出同步下降。

在新的研發和部署支出方中,最引人注目的是中國,自2015年以來,中國的清潔能源研發支出增加了近一倍,是少數幾個兌現創新使命承諾(2015年巴黎氣候大會期間,許多國家都做出了該承諾)的國家之一。中國的轉變在規模上引人注目:其投資翻了一番,其在年度支出總額上已經超過美國[16],並且這可能預示着創新的地域轉移即將到來。

施普林格·自然(Springer Nature)是世界上領先的氣候行動研究出版機構,自2015年以來,我們在該領域出版了超過48,500篇期刊文章和圖書章節,並致力於擴大相關研究的傳播,以解決我們所面臨的環境問題。基於這些研究,我們精心策劃了「SDG13:氣候行動」相關的內容並為之創建了一個內容中心,以期為學者、政策制定者和決策者提供寶貴的資源。

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在美國,認真對待氣候變化問題的新一屆政府可能會再次加大研發和部署的支出(例如,通過一項有望在今年秋天獲得立法批准的基礎設施法案),因為創新是能源政策中少數幾個保持兩黨共識的領域之一。

更好的指標,更好的策略

全球範圍內,世界還未能走上實現《巴黎協定》目標(即在遠低於2°C的溫度下停止變暖,見參考文獻2)的正軌。全球平均氣溫已經比工業化前的水平上升了1.2°C,而且正在朝着錯誤方向加速。幾個加起來碳排放總量超過全球總量的70%的國家的政府承諾,到本世紀中葉,將減排至淨零。但在歐洲以外,很少有國家就如何實現這一目標勾勒出可信的願景。即使在歐洲,障礙也是巨大的。

然而,現實主義的清醒不應等同於悲觀主義。儘管能否實現《巴黎協定》的目標尚不明晰,但從許多方面來看,形勢還是相當令人鼓舞的。

重大的技術進步正在進行——尤其是可再生能源領域,以及燃料電池、電池、氫氣生產,和其它各色技術。與此同時,幾乎每個政府都在為新事物創造利基市場的同時,也在不斷限制它們老舊、不清潔的競爭對手。齊心協力,開放清潔能源市場,創造新產業,通過經濟上的成功,在政治上變得更強大;革新在加速[17]。我們的最佳預測,一次又一次地低估了長期範圍內可能發生的變化的深刻性[18]。

那些負責衡量進展的人士不應該太過關注抽象的全球指標,而應該更多地關注創新性的利基市場,它們的進展和擴張率(如圖2所示)。這些是政策效果最明顯的地方,部署資本的企業可在此興建新的清潔產業。全球盤點過程不應側重於總排放量的趨勢,重要的盤點應該是對關鍵脫碳需求及其解決方案的一系列評估,對解決方案傳播最快的利基市場的評估,以及對產生非凡擴張速度的方法的評估。(以《巴黎協定》共識為導向的全球外交之外的團體可能是領導這些評估的最佳人選。)盤點細分市場,世界各地都有好消息可以分享。

歐洲一馬當先,包括氫能在內的許多行業都處於前沿。但中國(例如,電動汽車)、韓國(核能和電池)、日本(鋼鐵和燃料電池)以及美國部分地區(加州、紐約和夏威夷在可再生能源和電動汽車領域)也正在發揮先鋒作用。歐洲和美國已經承諾在碳捕獲和碳儲存技術方面進行投資,並可能成為該技術的重要先驅。

先驅者不能將改造技術和市場的重要努力與反映願望但不符合現實的全面、大膽的承諾混為一談。這些大膽承諾已經引發了軍備競賽,許多公司和政府都聲稱他們將把排放量降到淨零。這些雄心勃勃的公司包括幾乎所有歐洲油氣巨頭,以及蘋果、微軟、亞馬遜、聯邦快遞等眾多公司。

淨零的問題在於,它作為一個目標,不僅在實現上有困難。它還創造了一種不正當的激勵機制,目的是在賬目上實現零排放,但卻避免去直面最難或成本最高的減排任務,而這恰恰是最需要新投資的領域。在今年的氣候外交中,先驅者將幫助全世界仔細審查,在沒有諸如抵消等不正當激勵措施的情況下,是否能夠實現以淨零為目標的政治利益。抵消措施減輕了必要的變革性技術的壓力,但實際上並不能降低排放[7]。

把脫碳看作開闢並擴大先進的利基市場的挑戰[12],不僅可以帶來更好的進步指標,還可以帶來更好的戰略。政府應該更加重視創造和測試新技術的努力。志同道合的政府和公司應該合作起來創造和擴大這些細分市場。該戰略將在今年晚些時候展示出來,英國在主辦COP26的同時,概述了五項系列活動,將先驅者聚集在一起,並鼓勵他們做出更大、更具開創性的承諾。

這個方法是創造和指導變革路線的正確方式,但它將產生至少三個令人不安的難題。

一個是美國的角色。傳統上,沒有美國就很難在全球範圍內取得很大的成就。拜登政府宣布了大膽的計劃,並於四月底舉行了一次全球會議來慶祝該項計劃,我們支持他們的努力。但世界上別的地方都已經認識到,這風向每四年就會變一次。在尋找創新力量的過程中,與華盛頓特區同等重要的是美國的各州、獨立公司,以及資本市場[19]。

第二個挑戰在於如何避免當前執政者阻礙進步。通常情況下,深刻的技術變革會把焦點集中在贏家身上,而不是失敗者如何放慢了轉型的步伐。例如,在從馬車向汽車過度的過程中,反對派曾提出限速和旗幟法等方案,旨在阻止汽車實現其最大的優勢——速度[20]。今天,這一問題的表現形式與「公正過渡」的理念緊密相關,這一觀點認為能源革命必須關注落後的社區(如,煤城)和被遺忘的社區(例如,通常的農村低收入地區),而不僅僅是最佳的成本效益戰略,罔顧誰被踐踏或誰被忽視。在這個領域,尤其是歐洲可以向世界展示許多明智政策,關於如何保持整個社會齊頭並進。

第三個挑戰是全球化。在很大程度上,全球化對深度脫碳是個好消息。如果沒有全球研發和全球供應鏈降低了成本並提高了性能,那麼可再生能源或汽車電氣化(這些曾是小眾行業,但現在已經全面爆發)的革命就不可能在今天發生。同樣的道理也適用於即將到來的氫能、核能或碳捕獲與碳封存領域的革命。

今天這個不平衡的去全球化時代可能會扼殺進步——例如,即使在全球化可以促進創新和降低成本的地方,也要將供應鏈硬往岸上推。旨在平衡競爭的邊境措施可能會將生產轉移到國內,然而卻會逆轉全球採購帶來的業績增長。國家安全層面對於進口電子技術(對汽車、電網、和幾乎所有其他清潔產品至關重要)的擔憂可能會產生類似的影響。在急着去全球化之前,需要對風險進行更多的審查。

儘管全球氣候外交對目標設定和達成共識具有重要意義,但它對新興和擴大的深度脫碳真正動力源——利基市場,幾乎沒有影響。COP26將是一個發表不同觀點、衡量進展的論壇,並標誌一個新的里程碑——發布《巴黎協定》每個成員國第二輪的國家自主貢獻。如果處理得好,它也將是一個機會,可以通過像改革者而非外交委員會那樣思考,開始評估去碳化所需的工業和農業革命。這種思維在外交界是陌生的,它更多受益於外界各種群體(非政府組織、學者、輿情推動者)的聲音,將注意力更多投向脫碳革命的動力源。

施普林格·自然(Springer Nature)是世界上領先的氣候行動研究出版機構,自2015年以來,我們在該領域出版了超過48,500篇期刊文章和圖書章節,並致力於擴大相關研究的傳播,以解決我們所面臨的環境問題。基於這些研究,我們精心策劃了「SDG13:氣候行動」相關的內容並為之創建了一個內容中心,以期為學者、政策制定者和決策者提供寶貴的資源。

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