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第七章:交通運(yùn)輸 | 解讀《氣候經(jīng)濟(jì)與人類未來》(比爾·蓋茨)

 生態(tài)學(xué)時(shí)空 2022-04-20

一說到交通工具,我們現(xiàn)在很容易就感受到電動(dòng)汽車時(shí)代的到來,利用電力驅(qū)動(dòng)交通工具。我們現(xiàn)在看來,電力驅(qū)動(dòng)的交通工具,似乎是新生事物,其實(shí),電動(dòng)車的歷史比我們現(xiàn)在常見的內(nèi)燃機(jī)汽車要更早一些。特別是19世紀(jì)初,剛開始是不能充電初級電池驅(qū)動(dòng)的車輛,甚至當(dāng)時(shí)的火車也有電驅(qū)動(dòng)的,今天路面上行駛的有軌電車仍然是1840年英國的專利。第一輛電池電動(dòng)車于1881年出現(xiàn),是采用鉛酸電池為動(dòng)力的三輪車。

那么之后,隨著人們對石油的開發(fā),還有內(nèi)燃機(jī)技術(shù)的提高,電動(dòng)車在1920年代逐漸失去了優(yōu)勢,其發(fā)展從此停滯,人們幾乎忘記了歷史上還有電動(dòng)車的存在。那么現(xiàn)在,電動(dòng)車重新復(fù)蘇,肯定也是有其原因的。其最重要的原因,也必須是廉價(jià),能替代目前的燃料。

在開始我們的話題之前,正好也可以利用比爾的兩個(gè)問題來測試一下大家的認(rèn)識。

正確的答案是AC,也就是說,都是汽油。這就是汽油的優(yōu)勢,價(jià)廉,能量密度高,130根雷管,才能抵上1加侖汽油的能量。

我們之前就說過,美國的汽油是非常便宜的。剛才我們那個(gè)問題也說明了,汽油比牛奶和橙汁便宜。那么,現(xiàn)在為了實(shí)現(xiàn)零排放的目標(biāo),我們需要用其他能量密度相當(dāng),且價(jià)格同樣便宜的產(chǎn)品,才能給來取代汽油。

從整個(gè)人類歷史來看,在99.9%的時(shí)間里,我們出行不需要化石燃料,要么步行,要么動(dòng)物,乘坐帆船。第一次工業(yè)革命之后,人類開始利用機(jī)器來擴(kuò)展我們的能力,開始是用煤炭驅(qū)動(dòng)的機(jī)車和輪船,火車穿越大陸,輪船橫跨大洋。19世紀(jì)末,汽車進(jìn)入我們的生活,緊接著航空旅行開始,一直到目前為止,已成為全球經(jīng)濟(jì)的重要組成部分。

交通運(yùn)輸使用化石燃料的歷史,只有短短200年左右,但卻讓我們對它們產(chǎn)生了根本的依賴。

目前,以海運(yùn)方式運(yùn)送的貨物占全球貿(mào)易總量的90%,在碳排放方面則占全球總排放量的近3%。

最早的時(shí)候,交通運(yùn)輸?shù)暮芏嗯欧艁碜愿辉遥F(xiàn)在,與交通運(yùn)輸相關(guān)的碳排增長,主要來自發(fā)展中國家。即使在目前新冠疫情下,這種增長,對于發(fā)展中國家來說,依然是增加幅度非???。

從這張圖我們可以看出,美國、中國、歐盟是在下降的,但其他發(fā)展中經(jīng)濟(jì)體幾乎都在增加。因?yàn)殡S著人們生活水平的提高,這是必然趨勢。

那么,我們?nèi)绾螌?shí)現(xiàn)讓這些交通工具都實(shí)現(xiàn)凈零排放呢?我們再看看這張圖。在與交通相關(guān)的排放中,乘用車排放量占比接近50%。

乘用車燃料的替代品,很幸運(yùn),的確可以采用另外一種形式的能源,雖然談不上完美,那就是電動(dòng)汽車。隨著生產(chǎn)廠家的增多,電池成本也大幅度下降,從2010年到現(xiàn)在已經(jīng)下降了87%。當(dāng)然這其中的價(jià)格優(yōu)勢,不排除有些是政府為推動(dòng)該市場而出臺的多項(xiàng)稅收減免措施。

接著,比爾為我們比較了雪佛蘭公司生產(chǎn)的兩款車型,發(fā)現(xiàn)電動(dòng)車每英里的行駛成本,比油車多10美分。這當(dāng)然是美國的情況,因?yàn)槊绹蛢r(jià)最便宜嘛。在歐洲一些地方,油價(jià)比較高,所以電動(dòng)車的綠色溢價(jià)已經(jīng)降到0了。

所以,讓更多電動(dòng)車上路,目前看來是可行的。如果感覺使用上不方便的問題,看來也就是油價(jià)便宜,并不是最大的問題,人們可能更不喜歡的還是電動(dòng)車的充電時(shí)間的耗費(fèi)。當(dāng)然,最重要的,必須是來自于零碳能源的電力,電動(dòng)車才有意義。否則,那就是用一種化石燃料,替換另一種化石燃料而已。

我們之前也說過替代燃料的問題,其中歷史上使用過的就是生物質(zhì)燃料,燃燒這些燃料不會(huì)給大氣增加額外的碳,因?yàn)檫@是可再生的能源,是先前制造燃料時(shí)所用的碳,它其實(shí)又歸還給大氣,本身是平衡的。

問題是,這第一代生物燃料,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。

農(nóng)作物種植需要化肥,植物轉(zhuǎn)化成燃料的過程,也需要產(chǎn)生溫室氣體。更糟糕的是,生物質(zhì)作物的種植,可能會(huì)搶占本來應(yīng)該種植糧食的土地,汽車與人爭奪土地,爭奪糧食資源。

所以,這樣的替代燃料看來是沒有什么太大價(jià)值,能否改用非糧食作物呢?第二代生物燃料就是這樣考慮的。主要采用農(nóng)作物的殘留物、還有造紙的副產(chǎn)品,廚余的垃圾和庭院的垃圾,用這些東西來生產(chǎn)。這樣就減少了對糧食作物的競爭,不會(huì)擠占其他用途的土地。

但是,我并不是特別看好生物燃料,因?yàn)樯a(chǎn)周期實(shí)在是太長了。我還是覺得人工合成碳?xì)淙剂鲜悄壳案玫姆桨?,利?/span>零碳電力將水中的氫與二氧化碳中的碳結(jié)合起來,合成碳?xì)淙剂?。但這種方法目前在成本上還不算是特別合算。

剛才說的是這個(gè)乘用車,但是對于大型運(yùn)輸車,長途公交車來說,電力驅(qū)動(dòng)不是一個(gè)好辦法。電池本身也很重,能量密度本身又有限,功率也不夠,要獲得同樣的能量,電池的重量是汽油的36倍。裝了那么重的電池,還怎么運(yùn)貨呢?所以是很難替代的。

當(dāng)然,在城市內(nèi)的垃圾運(yùn)輸車、市內(nèi)公交車,電力驅(qū)動(dòng)那是一個(gè)非常好的辦法。所以大家現(xiàn)在應(yīng)該看到,越來越多的市內(nèi)公交車都采用純電汽車,還有出租車、小型運(yùn)輸車輛,也采用了純電的,就是這個(gè)道理。中國目前在公交系統(tǒng)改造中,應(yīng)該走在世界的前列。

所以比爾蓋茨也認(rèn)為:

隨著中國電動(dòng)公交車銷量的不斷增加,我認(rèn)為在未來10年內(nèi),中國國內(nèi)公交車的綠色溢價(jià)將降為0,而這也意味著世界上大多數(shù)城市都能夠?qū)崿F(xiàn)公交車的電氣化。

所以這里的結(jié)論就是:

就短程行駛來看,電動(dòng)車是一個(gè)非常不錯(cuò)的選擇,但對重型長途卡車來說,使用電力并不是切實(shí)可行的方案。

同樣是因?yàn)殡姵刂亓康膯栴},電力驅(qū)動(dòng)無法用于飛機(jī)等航空設(shè)備,也無法用于主要是用于運(yùn)貨的輪船,至少在長距離上是非常不劃算的。

那么,隨著技術(shù)的進(jìn)步,這樣的問題是否會(huì)解決呢?目前還沒有找到。對于一些解決方案,比爾是這樣描述的:

盡管電池的性能越來越好,但這一差距依然難以逾越。幸運(yùn)的話,電池的能量密度可能會(huì)較現(xiàn)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。對我們來說,最好的辦法是用電燃料和先進(jìn)生物燃料替代航空燃油,但這涉及極高的綠色溢價(jià)。

結(jié)論是,目前這些方案,對于飛機(jī)和輪船,都不具有經(jīng)濟(jì)上的可行性。比爾給出好幾個(gè)表格,有它們綠色溢價(jià)的比較。

那么在交通運(yùn)輸領(lǐng)域,要減少溫室氣體排放,比爾推薦了4種方法。

一是減少交通活動(dòng)。比如少開車、減少飛行次數(shù)和減少海運(yùn)。我們應(yīng)該鼓勵(lì)更多的出行替代模式,比如步行、騎行和拼車。有些城市正通過“智慧城市計(jì)劃”推動(dòng)低碳出行,這種做法很棒。

二是在汽車生產(chǎn)過程中少用碳密集型材料,就是減少碳足跡。——盡管這不會(huì)影響本章中講的基于燃料的排放。正如第五章中提到的,由鋼和塑料等材料制成的汽車在生產(chǎn)過程中不可避免地排放溫室氣體的。因而,這類材料在汽車中使用得越少,碳足跡就越少。

三是更高效地使用燃料。這個(gè)議題得到了立法者和媒體的廣泛關(guān)注,至少在乘用車和卡車上是如此。大多數(shù)世界主要經(jīng)濟(jì)體都制定了有關(guān)這類車的燃油效率標(biāo)準(zhǔn)。在推動(dòng)汽車公司加大工程研發(fā)投入和制造高能效發(fā)動(dòng)機(jī)方面,這些標(biāo)準(zhǔn)發(fā)揮了重要作用。

四是轉(zhuǎn)向電動(dòng)車和替代燃料。

就是我們剛才討論的。需要大力降低綠色溢價(jià),這有什么好辦法嗎?所以,比爾就在這之后,探討了:如何降低綠色溢價(jià)?他認(rèn)為:

乘用車的綠色溢價(jià)正一路走低,最終必然降為0。

從我們使用者的角度來看,不久之后,全面禁止燃油小汽車的銷售,是有非常大的可能的。甚至,在其他方面的壓力增大的時(shí)候,政府會(huì)強(qiáng)制執(zhí)行,淘汰燃油車,特別是乘用車。對于現(xiàn)在還準(zhǔn)備考慮購買燃油車的朋友來說,你們購買之后可以倒計(jì)時(shí)了,什么時(shí)候不能上路,要看我們碳中和的壓力。但綜合各方面的因素來看,燃油乘用車是最有可能被提前強(qiáng)制執(zhí)行淘汰的。

那么,要讓電動(dòng)車跑起來,大量的清潔電力就靠可再生能源的部署、電力生產(chǎn)以及存儲(chǔ)技術(shù)方面的突破了。

?

那么長距離的跨海運(yùn)輸,看來未來只能指望核動(dòng)力集裝箱船了。這方面的技術(shù)應(yīng)該是有,就是如何更好采用的問題,用于輪船應(yīng)該不是難事兒。

大家可能會(huì)注意到,雖然本章我們只是在談交通運(yùn)輸?shù)膯栴},其實(shí)是涉及到許多方面的復(fù)雜問題,總結(jié)起來就是:

利用電力驅(qū)動(dòng)我們能驅(qū)動(dòng)的所有交通工具,并以廉價(jià)替代燃料為其他交通工具提供動(dòng)力。

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