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第七章:交通运输|解读《气候经济与人类未来》(比尔·盖茨)

第七章:交通运输|解读《气候经济与人类未来》(比尔·盖茨)

一说到交通工具,我们现在很容易就感受到电动汽车时代的到来,利用电力驱动交通工具。我们现在看来,电力驱动的交通工具,似乎是新生事物,其实,电动车的历史比我们现在常见的内燃机汽车要更早一些。特别是19世纪初,刚开始是不能充电初级电池驱动的车辆,甚至当时的火车也有电驱动的,今天路面上行驶的有轨电车仍然是1840年英国的专利。第一辆电池电动车于1881年出现,是采用铅酸电池为动力的三轮车。

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那么之后,随着人们对石油的开发,还有内燃机技术的提高,电动车在1920年代逐渐失去了优势,其发展从此停滞,人们几乎忘记了历史上还有电动车的存在。那么现在,电动车重新复苏,肯定也是有其原因的。其最重要的原因,也必须是廉价,能替代目前的燃料。

在开始我们的话题之前,正好也可以利用比尔的两个问题来测试一下大家的认识。

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正确的答案是A和C,也就是说,都是汽油。这就是汽油的优势,价廉,能量密度高,130根雷管,才能抵上1加仑汽油的能量。

我们之前就说过,美国的汽油是非常便宜的。刚才我们那个问题也说明了,汽油比牛奶和橙汁便宜。那么,现在为了实现零排放的目标,我们需要用其他能量密度相当,且价格同样便宜的产品,才能给来取代汽油。

从整个人类历史来看,在99.9%的时间里,我们出行不需要化石燃料,要么步行,要么动物,乘坐帆船。第一次工业革命之后,人类开始利用机器来扩展我们的能力,开始是用煤炭驱动的机车和轮船,火车穿越大陆,轮船横跨大洋。19世纪末,汽车进入我们的生活,紧接着航空旅行开始,一直到目前为止,已成为全球经济的重要组成部分。

交通运输使用化石燃料的历史,只有短短200年左右,但却让我们对它们产生了根本的依赖。

目前,以海运方式运送的货物占全球贸易总量的90%,在碳排放方面则占全球总排放量的近3%。

最早的时候,交通运输的很多排放来自富裕国家,而现在,与交通运输相关的碳排增长,主要来自发展中国家。即使在目前新冠疫情下,这种增长,对于发展中国家来说,依然是增加幅度非常快。

第七章:交通运输|解读《气候经济与人类未来》(比尔·盖茨)
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从这张图我们可以看出,美国、中国、欧盟是在下降的,但其他发展中经济体几乎都在增加。因为随着人们生活水平的提高,这是必然趋势。

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那么,我们如何实现让这些交通工具都实现净零排放呢?我们再看看这张图。在与交通相关的排放中,乘用车排放量占比接近50%。

乘用车燃料的替代品,很幸运,的确可以采用另外一种形式的能源,虽然谈不上完美,那就是电动汽车。随着生产厂家的增多,电池成本也大幅度下降,从2010年到现在已经下降了87%。当然这其中的价格优势,不排除有些是政府为推动该市场而出台的多项税收减免措施。

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接着,比尔为我们比较了雪佛兰公司生产的两款车型,发现电动车每英里的行驶成本,比油车多10美分。这当然是美国的情况,因为美国油价最便宜嘛。在欧洲一些地方,油价比较高,所以电动车的绿色溢价已经降到了。

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所以,让更多电动车上路,目前看来是可行的。如果感觉使用上不方便的问题,看来也就是油价便宜,并不是最大的问题,人们可能更不喜欢的还是电动车的充电时间的耗费。当然,最重要的,必须是来自于“零碳”能源的电力,电动车才有意义。否则,那就是用一种化石燃料,替换另一种化石燃料而已。

我们之前也说过替代燃料的问题,其中历史上使用过的就是生物质燃料,燃烧这些燃料不会给大气增加额外的碳,因为这是可再生的能源,是先前制造燃料时所用的碳,它其实又归还给大气,本身是平衡的。

问题是,这第一代生物燃料,比如

由玉米制造的乙醇,并不是“零碳”的,甚至都不能算是低碳的。

农作物种植需要化肥,植物转化成燃料的过程,也需要产生温室气体。更糟糕的是,生物质作物的种植,可能会抢占本来应该种植粮食的土地,汽车与人争夺土地,争夺粮食资源。

所以,这样的替代燃料看来是没有什么太大价值,能否改用非粮食作物呢?第二代生物燃料就是这样考虑的。主要采用农作物的残留物、还有造纸的副产品,厨余的垃圾和庭院的垃圾,用这些东西来生产。这样就减少了对粮食作物的竞争,不会挤占其他用途的土地。

但是,我并不是特别看好生物燃料,因为生产周期实在是太长了。我还是觉得人工合成碳氢燃料是目前更好的方案,利用“零碳”电力将水中的氢与二氧化碳中的碳结合起来,合成碳氢燃料。但这种方法目前在成本上还不算是特别合算。

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刚才说的是这个乘用车,但是对于大型运输车,长途公交车来说,电力驱动不是一个好办法。电池本身也很重,能量密度本身又有限,功率也不够,要获得同样的能量,电池的重量是汽油的36倍。装了那么重的电池,还怎么运货呢?所以是很难替代的。

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当然,在城市内的垃圾运输车、市内公交车,电力驱动那是一个非常好的办法。所以大家现在应该看到,越来越多的市内公交车都采用纯电汽车,还有出租车、小型运输车辆,也采用了纯电的,就是这个道理。中国目前在公交系统改造中,应该走在世界的前列。

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所以比尔盖茨也认为:

随着中国电动公交车销量的不断增加,我认为在未来10年内,中国国内公交车的绿色溢价将降为0,而这也意味着世界上大多数城市都能够实现公交车的电气化。

所以这里的结论就是:

就短程行驶来看,电动车是一个非常不错的选择,但对重型长途卡车来说,使用电力并不是切实可行的方案。

同样是因为电池重量的问题,电力驱动无法用于飞机等航空设备,也无法用于主要是用于运货的轮船,至少在长距离上是非常不划算的。

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那么,随着技术的进步,这样的问题是否会解决呢?目前还没有找到。对于一些解决方案,比尔是这样描述的:

尽管电池的性能越来越好,但这一差距依然难以逾越。幸运的话,电池的能量密度可能会较现在提高2倍,但即便如此,那也只是汽油或航空燃油能量密度的1/12。对我们来说,最好的办法是用电燃料和先进生物燃料替代航空燃油,但这涉及极高的绿色溢价。

结论是,目前这些方案,对于飞机和轮船,都不具有经济上的可行性。比尔给出好几个表格,有它们绿色溢价的比较。

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那么在交通运输领域,要减少温室气体排放,比尔推荐了4种方法。

一是减少交通活动。比如少开车、减少飞行次数和减少海运。我们应该鼓励更多的出行替代模式,比如步行、骑行和拼车。有些城市正通过“智慧城市计划”推动低碳出行,这种做法很棒。

二是在汽车生产过程中少用碳密集型材料,就是减少碳足迹。——尽管这不会影响本章中讲的基于燃料的排放。正如第五章中提到的,由钢和塑料等材料制成的汽车在生产过程中不可避免地排放温室气体的。因而,这类材料在汽车中使用得越少,碳足迹就越少。

三是更高效地使用燃料。这个议题得到了立法者和媒体的广泛关注,至少在乘用车和卡车上是如此。大多数世界主要经济体都制定了有关这类车的燃油效率标准。在推动汽车公司加大工程研发投入和制造高能效发动机方面,这些标准发挥了重要作用。

四是转向电动车和替代燃料。

就是我们刚才讨论的。需要大力降低绿色溢价,这有什么好办法吗?所以,比尔就在这之后,探讨了:如何降低绿色溢价?他认为:

乘用车的绿色溢价正一路走低,最终必然降为0。

从我们使用者的角度来看,不久之后,全面禁止燃油小汽车的销售,是有非常大的可能的。甚至,在其他方面的压力增大的时候,政府会强制执行,淘汰燃油车,特别是乘用车。对于现在还准备考虑购买燃油车的朋友来说,你们购买之后可以倒计时了,什么时候不能上路,要看我们碳中和的压力。但综合各方面的因素来看,燃油乘用车是最有可能被提前强制执行淘汰的。

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那么,要让电动车跑起来,大量的清洁电力就靠可再生能源的部署、电力生产以及存储技术方面的突破了。

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那么长距离的跨海运输,看来未来只能指望核动力集装箱船了。这方面的技术应该是有,就是如何更好采用的问题,核动力航母早就有了,用于轮船应该不是难事儿。

大家可能会注意到,虽然本章我们只是在谈交通运输的问题,其实是涉及到许多方面的复杂问题,总结起来就是:

利用电力驱动我们能驱动的所有交通工具,并以廉价替代燃料为其他交通工具提供动力。

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