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新能源革命时代来临《科学》

已有 82 次阅读 2025-12-24 06:00 |系统分类:海外观察

自工业革命以来,人类社会一直依靠古老的太阳能运转——这些能源在数亿年前被植物捕获,储存在化石燃料中,并从地下挖掘和钻探。但今年的势头明显转向了今天太阳流出的能量。可再生能源,大多来自阳光本身或风能,最终由太阳驱动,在多个方面超过了传统能源。

能源智库Ember称,今年可再生能源在全球电力来源中超过了煤炭,太阳能和风能的增长速度足以覆盖从1月到6月全球电力使用量的全部增长。中国计划将在十年内减少多达10%的碳排放,这不是通过减少能源使用,而是通过加倍加大风能和太阳能。非洲和南亚的太阳能电池板进口量激增,因为这些地区的人们意识到屋顶太阳能可以廉价地为灯光、手机和风扇供电。对许多人来说,可再生能源的持续增长似乎势不可挡——这一前景促使《科学》杂志将可再生能源浪潮评为2025年度突破。

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小型屋顶太阳能系统为肯尼亚内罗毕基贝拉贫民窟的居民提供了廉价且可靠的能源来源。唐威尔森·奥迪安博/SOPA

这一承诺是在11月巴西贝伦联合国气候会议上被强调的负面新闻背景下提出的。随着各国未能实现2015年巴黎气候协定承诺的减排,全球碳排放持续攀升。将全球变暖限制在1.5°C以内——这一直是遥远的目标——现在看来完全遥不可及。但牛津大学数据科学家兼气候博主汉娜·里奇(Hannah Ritchie)是那些看到希望的人之一。她说,得益于可再生能源,期待已久的化石燃料衰退已在眼前。中国“正处于临界点......实际上开始淘汰煤炭“,以及世界其他地区化石燃料的使用也很可能随之而来。

窗体顶端

窗体底端

中国强大的工业引擎是驱动力。经过多年通过补贴耐心培育该领域,中国现已主导全球可再生能源技术生产。它生产了全球80%的太阳能电池、70%的风力涡轮机和70%的锂电池,价格无可匹敌。“中国真的掌握了这点......借助其经济规模、制造能力以及国内激烈竞争,“亚洲社会政策研究所中国气候中心主任李朔说。

随着产量激增,价格下跌,需求激增。产量加快以跟上步伐,进一步压低价格并激发更多需求。结果形成了一个良性循环,可再生技术发展成为如今占中国经济超过10%的产业。风能和太阳能成为世界上许多地区最便宜的能源。

中国工厂涌出的科技巨浪改变了该国的能源格局——也包括其物理环境。几十年来,中国的发展与煤炭划上等号,煤炭产生了令人窒息的空气污染和巨大的碳排放,甚至超过了所有其他发达国家的总和。如今,太阳能电池板覆盖了沙漠和西藏高耸的阳光普照高原,风力涡轮机高达300米,守护着海岸线和山顶(见下方照片论文)。过去十年中国的太阳能发电量增长了20多倍,其太阳能和风电场现已具备为整个美国供电的容量。

中国日益增长的绿色科技出口也正在改变世界其他地区。欧洲是长期客户,但全球南方国家也在市场力量和能源独立的推动下争相购买中国的太阳能电池板、电池和风力涡轮机。“对于那些问'我如何保持家里的灯火通着'的人来说,这是一个非常显而易见的选择,”能源与清洁空气研究中心分析师劳里·米利维尔塔说。在南非,老旧且不可靠的燃煤电厂也推动了类似的动态。埃塞俄比亚在担心水电这一国家支柱随着干旱频繁而衰落的担忧中,拥抱了太阳能和风能。

志向远大

价格下跌推动了太阳能和风能的激增,远远超过了其他任何能源的增长速度。这张图表显示了装机容量,这一比较有利于太阳能和风能,后者每天只能满功率发电几小时,而化石和核能则不同。但今年可再生能源合计产生的电力超过了煤炭。

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*2025年数据为全年估计。装机容量包括并网资产和部分离网系统。

到目前为止,这还不是一个新技术的故事。李说,中国“或多或少依赖着美国半个世纪前发明的同一批核心太阳能技术”。那时美国为航天器制造精品面板;现在,中国为世界制造这些面板——更好、成本远低于预期,数量惊人。

技术进步可能推动未来的进步。如今的太阳能电池由晶体硅制成,但另一种晶体——钙钛矿,可以与硅协同叠加,制造出通过捕捉更多光线颜色提升效率的电池。材料进步使风力涡轮机叶片变得更长、能收集更多能量,而浮动涡轮机的设计则可能大幅扩大其海上部署区域。而现在用于储存能量的巨型锂离子电池,在阳光和风力减弱时,未来可能被其他化学物质取代。钒流电池和钠电池可能更便宜;锌空气电池可以储存更多能量。

与此同时,气候科学家已经看到现有技术带来的益处。今年,可再生能源帮助中国几乎停滞了温室气体排放增长,并使全球碳峰值近在咫尺。但要真正减少排放,世界需要将今年跨越的门槛视为起点。

塔夫茨大学能源与气候专家凯利·西姆斯·加拉格尔说:“中国持续生产煤炭令我担忧。”过去一年有数十座新电厂投入运行,尽管许多仍闲置,等待作为“峰值”点燃以应对需求激增。在美国,唐纳德·特朗普总统政府已宣布对风能和太阳能开发开战。美国煤炭消费在经历长期下降后今年开始上升。

充分利用风能和太阳能所需的基础设施是另一个难题。中国正在建设电池电场储存绿色电力,并修建长距离输电线路以输送到城市,但速度可能还不够快。航空旅行和重工业短期内不会实现电气化。

但如果未来仍有担忧,回顾可再生能源取得了惊人的进步。2004年,全球花了整整一年才安装1吉瓦太阳能容量。如今,每天上线的数量是这个数字的两倍。当时可再生能源带有一种美德的光环:买家因气候担忧支付了比化石能源更高的价格。如今,真正的驱动力是自身利益:降低成本和更高的能源安全。

这种动力的转变可能是最重要的突破,确保今年的转折点只是开始。

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太阳能电池板为中国安徽省的山坡装甲,仅为一条通路分开。远处的山脊上有风力涡轮机,这是能源革命中快速增长的组成部分,帮助缓解空气污染并遏制中国碳排放增长。乔治·斯坦梅茨

绿巨人

中国清洁能源基础设施的影像展现了前所未有的规模和速度转变

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中国转向绿色能源的步伐远超其他任何国家,众多惊人的数字就是明证。2024年,中国就安装了相当于约100座核电站的新太阳能和风能发电,今年年初这一进程加快。数十条新的超高压输电线路正从西部沙漠(太阳能大部分发电地)延伸数千公里,延伸到使用太阳能的东部城市。数百万辆电动汽车和庞大的高速电车网络正迫切等待清洁能源的丰盛,这些列车早晨就能在相距1000公里的城市间疾驰。

中国的景观反映了这种变革。烟雾、烟囱和煤堆的景象依然存在,但闪亮的硅板如今覆盖了山丘、沙漠和湖泊。青藏高原上的一个太阳能电站占地超过400平方公里,面积是华盛顿特区的两倍多。风力涡轮机体积不断扩大;一台用于海上的风力涡轮机叶片长达150米一排排如屋大小的锂电池储存多余能量,更多储存在山顶水库中,能量充足时注入水,必要时通过涡轮机水流至下游湖泊加以利用。生产太阳能电池板、涡轮机、电池和汽车的工厂增加了新的工业蔓延——但通常没有烟囱,因为它们已电气化。

如今,中国繁忙港口的集装箱里装满了新商品:电动汽车、太阳能电池、风力涡轮叶片。在建设自身绿色能源体系的过程中,中国还创造了一个价值近1800亿美元的出口产业,使低成本可再生能源在世界大部分地区触手可及(见上文报道)。这些图片所记录的革命如今正走向全球。

 



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