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漫漫脫碳路

氣候變化已是不爭的事實。問題是我們能否遏止氣候變化？西門子開展的一項研究勾勒出通往《巴黎協定》目標的道路藍圖。

本世紀，人們的生活將發生怎樣的轉變？自動駕駛汽車能否駛上街頭？癌癥會不會被攻克？能不能在火星上建立殖民地？沒有人知道答案。然而，就地球未來的氣溫而言，我們有一個明確的目標：2015年簽訂的《巴黎氣候協定》要求國際社會（美國除外）必須將全球升溫幅度限制在2攝氏度以內（以本世紀工業革命前的氣溫水平為基礎）。我們還知道怎樣才能實現這一目標：將溫室氣體，特別是二氧化碳（CO2）的排放量降至“零”。

但要實現這一目標，需要采取一整套脫碳措施。由于《巴黎協定》并未規定相應的舉措，因此，各國政府及國際科研機構一直在研究和討論，需要采取哪些措施才能實現這個氣候目標。依托其環保業務組合，西門子一直在幫助電能供應及需求兩方面的客戶降低碳足跡。2017年底，西門子發布一份意見書，在廣泛深入的計算機模擬的基礎上，以德國《2050年氣候行動計劃》為例，介紹了一系列有助于邁向碳中和的全球經濟措施。

位于英格蘭西北海域的West of Duddon Sands海上風電場。風電技術十分成熟，然而，要實現更強競爭力，還必須提高成本效益。

高度靈活而又穩定的電網

在供應方面，全球發電主力仍然是礦物燃料，如煤炭、天然氣和石油，后果就是將大量溫室氣體排放到大氣中。據世界銀行稱，2014年礦物燃料發電占比為67%，其余則為核電和可再生能源發電。德國的情況比全球平均水平好一些。2017年，礦物燃料發電占比不到50%。德國政府的氣候計劃提出：到2050年，德國可再生能源發電占比將提高至80%，其中風電的貢獻最大。但要實現這一目標，必須有明確的計劃。

當然，可再生能源發電并網殊非易事，因為風電和太陽能發電都具有顯著的波動性。因此，同其他國家一樣，德國也需要一個高度靈活而又穩定的電網。它必須借助智能電能管理系統來滿足高峰需求，并在電力供大于求時，按需利用其他解決方案，如熱泵、蓄電技術或制氫系統等，幫助穩定電網。然而，這并不意味著可以直接關停常規電廠。在可再生能源發電不能保證基本發電量的情況下，必須依靠其他電廠來保證電網穩定。不過，配備如西門子提供的聯合循環和單循環燃氣輪機等設施的燃氣電廠，可以取代燃煤電廠供應基本發電量，并可在日后隨可再生能源發電占比不斷提高，用作備用系統。得益于此，德國將在2050年之前或更早時候，退出煤電生產。簡而言之，必須像擴大可再生能源發電那樣，以同樣堅定的決心來推進常規發電轉型。

配備電力驅動系統的Extra 330LE飛機創下了多項世界紀錄。西門子的研究預計，到2030年首架100座混合動力電動飛機將投入運營。

關鍵概念：部門聯合

在需求方面，所有經濟領域必須更加緊密地結合在一起。其中的關鍵概念是，通過電氣化和利用電能轉化合成燃料雙管齊下，實現供熱、交通和工業等部門的“部門聯合”。

譬如，如今供熱的主要途徑仍然是燃燒礦物燃料。這種情況將會發生改變。雖然集中供熱主要利用熱泵結合太陽能集熱系統實現電氣化，但已出現朝著借助生物質、“電阻加熱器”和熱泵等混合系統實現工業和區域集中供熱的電氣化轉型趨勢。如果這一趨勢延續下去，這些技術可以取代天然氣，致力于實現最終的二氧化碳減排目標。顯而易見，在采取這些措施的同時，還應改善樓宇保溫隔熱措施，以及部署樓宇自控系統。

交通領域在很大程度上已經實現電氣化，這主要是在公共交通領域：鐵路、地鐵、火車，甚至越來越多的公共汽車。但汽車，特別是私家車，也需要轉型——考慮到2017年僅德國的汽車保有量就高達4500萬輛，而在全球范圍內，截至2015年的數據為近9.5億輛，這可不是個輕松的任務。西門子意見書指出，2030年之后，采用電能轉化合成燃料的電動汽車將開始占到較大比例。

如果碳排放在所難免……

另一方面，理想情況下，貨運應當從公路轉移到鐵路，如德國“Agora交通轉型”（Agora Verkehrswende）倡議的專家所呼吁的，但迄今為止這一趨勢尚未成型。不過，卡車也可以采用混合動力解決方案，如電池和采用氫燃料和電能轉化合成燃料的發動機。不僅如此，西門子的電氣化高速路電車高架線系統，也很可能帶來極大的靈活性。除公路運輸之外，空運和海運脫碳亦至關重要。譬如，飛機應當越來越多地使用混合動力電動推進系統和合成燃料；西門子的研究預計，到2030年，首架100座混合動力電動飛機將投入運營。

在工業部門，脫碳不僅涉及供熱，還牽涉到生產新產品，如化工行業生產化肥、塑料或清潔劑，這些生產活動仍主要采用礦物燃料。如果不能*杜絕排放二氧化碳，比如水泥生產就是這種情況，那么，應當借助碳捕集和封存（CCS）技術，將二氧化碳分離出來并加以封存。CCS可以幫助實現90%以上的二氧化碳減排率。

杜塞爾多夫市Lausward電廠的Fortuna聯合循環發電裝置配備了西門子燃氣輪機，它是世界紀錄的保持者。

這樣看來，在全球經濟的各個領域推進電氣化轉型應是大幅降低溫室氣體排放量的途徑。但是，如果不在減排的同時提高能效，《巴黎協定》的宏偉目標將無法實現。高能效電力驅動系統、熱泵、樓宇自控系統、火車等等，以及發電本身，都是如此。譬如，在適用情況下，工業部門都應當使用熱電聯產（CHP）方式。正如2017年5月《科學》雜志刊登的一篇文章所突出強調的，到2030年，僅提高能效就可將溫室氣體排放量減少高達50%。

現在，這些創新技術能否創造一個氣候變化得到控制的美麗新世界？到2100年，全球升溫幅度能否真的控制在2攝氏度以內？盡管這些措施在技術上和經濟上是切實可行的，但誰都不能打包票。正如西門子建議書及其他研究所強調的，這些舉措的實施離不開國家及國際社會的政治意愿。譬如，德國政府必須構建適當的政治框架，以便確保實現加速淘汰燃煤發電。為促進實現這一目標，德國也需要扶持新的電力市場，為可再生能源發電和低排放技術投資給予優惠，或者引入二氧化碳排放最低限價。