本書(shū)提出了兩個(gè)挑戰現有范式的觀(guān)點(diǎn)。
首先,物理能源對于經(jīng)濟生產(chǎn)率和經(jīng)濟增長(cháng)的作用,比大多數經(jīng)濟學(xué)家所建議的,以及企業(yè)和政府所認識到的更加重要,特別是在這樣一個(gè)期待經(jīng)濟復蘇和向未來(lái)清潔能源經(jīng)濟轉型的時(shí)期,對每一個(gè)人都意義重大。能源服務(wù)不僅是經(jīng)濟的一個(gè)重要組成部分,它還是經(jīng)濟的主要驅動(dòng)力。如果是這樣,經(jīng)濟復蘇和能源轉型所需要的時(shí)間將比奧巴馬政府預計的要長(cháng)——除非能夠針對降低能源服務(wù)價(jià)格的特定技術(shù)和行業(yè)進(jìn)行投資。亂槍打鳥(niǎo)式的投資是不會(huì )奏效的。
其次,工業(yè)化社會(huì )的能源經(jīng)濟對化石燃料的依賴(lài)根深蒂固,即使風(fēng)能、太陽(yáng)能和其他可再生能源以最快的速度增長(cháng),至少在未來(lái)幾十年里也不可能完全替代石油、煤炭和天然氣。本質(zhì)上,美國全部的關(guān)鍵基礎設施都依賴(lài)化石燃料,包括道路和高速公路、發(fā)電廠(chǎng)、輸電線(xiàn)路、航空、運輸、鋼鐵、化工、建筑、住宅供暖和制冷。即使電動(dòng)汽車(chē)和太陽(yáng)能電池板的增長(cháng)速度像互聯(lián)網(wǎng)一樣快,在未來(lái)20年里它們的貢獻與我們將要消耗的能源相比也只是九牛一毛。
替代能源已經(jīng)開(kāi)始嶄露頭角,但是距離“綠色能源革命”所倡導的水平還有很長(cháng)的路要走。到2007年,氣候學(xué)家對減排二氧化碳提出越來(lái)越緊迫的警告已經(jīng)有20年之久,而且最近十多年來(lái),朝著(zhù)一個(gè)更加綠色環(huán)保的未來(lái)努力似乎也有了加速的行動(dòng),這時(shí)候可再生能源(除了水電,因其已經(jīng)不可能再增長(cháng))在美國電力總量中所占的百分比如下:
生物燃料 1.4
風(fēng)能 0.5
地熱能 0.4
太陽(yáng)能(光伏) 0.1
最近這些行業(yè)得到了飛速發(fā)展。但是,即使有一項可以媲美二戰總動(dòng)員或者將人類(lèi)送上月球的阿波羅計劃的緊急行動(dòng),這些新能源產(chǎn)業(yè)也要花上幾十年才能達到所需要的規模。
在那之前會(huì )發(fā)生什么事?答案很殘酷:美國不可能簡(jiǎn)單地將大部分能源和對氣候變化的關(guān)注轉向我們現在憧憬的長(cháng)期可持續的未來(lái),現存的能源經(jīng)濟將在那個(gè)未來(lái)成為現實(shí)之前崩潰,就像一個(gè)需要進(jìn)行心臟移植的患者如果不能及時(shí)得到新的心臟就一定會(huì )死去一樣。
這種觀(guān)點(diǎn)與艾爾·戈爾等人廣泛公開(kāi)宣傳的美國能夠在十年之內利用可再生能源實(shí)現完全的能源獨立的觀(guān)點(diǎn)有很大分歧。雖然我們認同戈爾關(guān)于竭盡人類(lèi)所能盡快替代化石燃料的緊迫感,但理性的科學(xué)和經(jīng)濟學(xué)研究表明,美國需要半個(gè)世紀的時(shí)間才能完全實(shí)現這一目標。
不過(guò),這個(gè)難題有一個(gè)合乎邏輯的解決方案,而且實(shí)現這一解決方案的方法仍然在我們的掌握之中,這對美國和全世界來(lái)說(shuō)都是莫大(博客,微博)的幸運。這種解決方案與我們最激進(jìn)的領(lǐng)導人積極鼓吹的可再生能源的理想化訴求完全不同,但是對于實(shí)現他們預想的未來(lái)卻至關(guān)重要。
這種解決方案就是對現有的以化石燃料為基礎的系統進(jìn)行徹底的變革,從而使我們從每一桶石油(或者從煤炭和天然氣中獲得的油當量)中獲得的能源服務(wù)翻倍,直到無(wú)碳的可再生能源能夠真正取代化石燃料。也不是在效仿約翰·F·肯尼迪誓將人類(lèi)送上月球的豪情壯志,也不是那種只有通過(guò)技術(shù)研發(fā)的大規模動(dòng)員才能實(shí)現的史詩(shī)性目標,更不是作家托馬斯·弗里德曼所呼吁的“由10
000家公司、10 000個(gè)車(chē)庫和10 000間實(shí)驗室里的10
000個(gè)發(fā)明家共同驅動(dòng)的轉型突破”的自由市場(chǎng)經(jīng)濟意識形態(tài)下最美妙的白日夢(mèng),即使在最理想的情況下也需要一代人的努力才有可能成為現實(shí)。要安全地跨越我們現在面臨的經(jīng)濟鴻溝,我們需要一種能夠更快奏效的解決方案。巧合的是,令美國的能源服務(wù)(燃燒的每一單位化石燃料的有用功)迅速翻倍的方法已經(jīng)存在。一些方法隱藏在公眾的視線(xiàn)之外,沒(méi)有被主流媒體談到,但已經(jīng)被成百上千的公司和機構成功地運用。還有更多的組織可以加入這個(gè)行列。
奧巴馬大選期間,我們欣喜地看到許多立場(chǎng)鮮明的人物高調匯聚,為多年來(lái)感到失望的人們帶來(lái)了新的希望和可能。艾爾·戈爾帶著(zhù)尖銳的氣候變化紀錄片《難以忽視的真相》鳳凰涅槃,湯姆·弗里德曼為了更加強有力的“綠色革命”大聲疾呼。還有一個(gè)值得注意的事實(shí),即2008年的兩位總統候選人都認識到了全球變暖的威脅以及投資于替代能源的需要——這一切催生了跨向未來(lái)的清潔能源經(jīng)濟的渴望。在過(guò)去近20年里,美國的進(jìn)步人士處處碰壁:1995年參議院以95票對0票拒絕簽署《京都議定書(shū)》;第二屆布什政府拒絕承認全球變暖的真實(shí)性(后來(lái)又拒絕承認全球變暖是人類(lèi)活動(dòng)造成的);副總統迪克·切尼對能源效率不屑一顧,說(shuō)它只是看上去很美,對國家“真正的”能源需求沒(méi)有任何用處;而伊拉克戰爭被普遍懷疑本質(zhì)上是一場(chǎng)石油戰爭。一個(gè)反對那場(chǎng)戰爭、堅決主張投資風(fēng)能和太陽(yáng)能的候選人當選,那些半生抑郁不得志的美國人終于可以慶祝了。
隨著(zhù)2009年經(jīng)濟形勢的持續惡化,這波樂(lè )觀(guān)主義的浪潮很快就退去了。不過(guò)人們仍然相信大量投資于可再生能源能有助于刺激經(jīng)濟復蘇是毋庸置疑的。新政府和國會(huì )急于制止經(jīng)濟失血,根本沒(méi)有考慮過(guò)需要一種不同的氣候和能源管理的可能性,這種管理不僅是為了在當今世界與未來(lái)清潔能源經(jīng)濟之間的鴻溝上架設起橋梁,還關(guān)系到恢復足夠的經(jīng)濟增長(cháng)水平,以保證美國能夠到達鴻溝的另一邊。由于技術(shù)和基礎設施的局限性,美國還沒(méi)有準備好追隨風(fēng)能、太陽(yáng)能和生物燃料的潮流。有些關(guān)鍵問(wèn)題必須首先解決。
對于那些似乎看到了通往可再生能源未來(lái)光明大道而感到寬慰和安心的人們,這里有一個(gè)從醒悟開(kāi)始、以爆發(fā)結束的例子,顯示了安全通過(guò)這條道路的基本要素。幾年前,在印第安納州鐵銹地帶一家大型工廠(chǎng)的大門(mén)后,全世界最大的鋼鐵公司米塔爾鋼鐵公司(現在的阿塞洛米塔爾公司)在運營(yíng)一處設施,從它自己的化石燃料燃燒過(guò)程中捕捉廢熱,再將這些廢熱轉化為零排放的電力。沿路再走幾英里,它的競爭對手美國鋼鐵公司采取類(lèi)似的戰略,利用高爐煤氣生產(chǎn)零排放電力。2005年,鐵銹地帶的這兩個(gè)競爭對手總共從它們的廢棄物中生產(chǎn)了190兆瓦的無(wú)碳能源——比當年整個(gè)美國的太陽(yáng)能光伏發(fā)電量還要大。這還只是一個(gè)州的一個(gè)角落里,兩家燃燒化石燃料的工廠(chǎng)產(chǎn)生的廢熱。
自那以后光伏發(fā)電量持續快速增長(cháng)。2009年1月,加州的桑普拉能源公司開(kāi)始在內華達州運行裝機容量10兆瓦的太陽(yáng)能發(fā)電廠(chǎng),以極具競爭力的價(jià)格生產(chǎn)電力。加州另外一家公司BSE能源公司2009年宣布,將在莫哈韋沙漠建設100兆瓦的太陽(yáng)能熱電廠(chǎng),建筑工程預計在2013年完工。太陽(yáng)能將繼續急劇增長(cháng),風(fēng)能和其他無(wú)碳能源也一樣。但是可再生能源的基數非常。2007年,太陽(yáng)能和風(fēng)能加起來(lái)還不到美國總發(fā)電量的1%),因此,即使以幾何級數增長(cháng),它們也需要20年以上的時(shí)間才能取代大部分化石能源,而正是這數以百萬(wàn)計的燃燒煤炭、石油和天然氣的蒸汽鍋爐、工廠(chǎng)和發(fā)動(dòng)機為我們的文明和經(jīng)濟提供著(zhù)動(dòng)力。與此同時(shí),通過(guò)已經(jīng)證明有效的方法在短期內增加清潔能源供應還有很大潛力,比如米塔爾公司和美國鋼鐵公司開(kāi)發(fā)的技術(shù)。美國大約有1
000家工廠(chǎng)正在采取這種廢棄能量循環(huán)利用技術(shù),但是還有十倍以上的工廠(chǎng)尚未開(kāi)始。這可能使環(huán)保人士感到失望和迷惑,因為為了減少碳排放和化石燃料而使用的最快速、最經(jīng)濟的辦法不是關(guān)閉那些骯臟的工廠(chǎng),而是向它們最容易忽視的角落發(fā)起進(jìn)攻,凈化它們,直到更理想的選擇達到一定的規模。
我們說(shuō)“凈化它們”,并不特指所謂的“清潔煤”技術(shù)或者精心設計的碳捕獲方案,或者將二氧化碳泵入地底和海洋進(jìn)行封存。這類(lèi)未來(lái)的凈化技術(shù)價(jià)格高得離譜,成熟程度甚至還不如利用太陽(yáng)能的技術(shù)。即使碳捕獲和封存技術(shù)最終實(shí)現了經(jīng)濟性,設施建設也需要很多年——在國家經(jīng)濟已經(jīng)進(jìn)入“生存模式”的時(shí)期,這不是一個(gè)現實(shí)的選擇。我們在本書(shū)中描述的戰略并不依賴(lài)于那些有待開(kāi)發(fā)的、人們認為有效的技術(shù)。相反,這是一種能源管理戰略,要求對意識形態(tài)的盲點(diǎn)、結構性障礙、壞習慣和過(guò)時(shí)的法律重新進(jìn)行全面的評估,正是這些現實(shí)使得美國能源經(jīng)濟的整體效率在13%的低水平上徘徊,不需要任何新技術(shù)或新的化石燃料供給就能使其翻倍。(日本實(shí)現了20%的效率,我們有辦法超越這個(gè)水平。)結果將使美國從燃燒的每一單位能源中獲得的能源服務(wù)加倍。大幅度削減化石燃料供給的需要能夠加速實(shí)現理想中的能源獨立,并且極大地增強能源安全,這與能源獨立并不總是一回事。通過(guò)用更少的能源做更多的事情,這種戰略還能顯著(zhù)減少二氧化碳排放。
要實(shí)現這個(gè)目標,我們需要跨越的經(jīng)濟鴻溝有兩個(gè)主要的維度。首先是純粹的寬度——風(fēng)能、太陽(yáng)能和其他可再生清潔能源代替大部分我們現在依賴(lài)的化石燃料需要多少年?其次是深度——要恢復經(jīng)濟增長(cháng),必須克服的經(jīng)濟衰退究竟有多深?有沒(méi)有一種戰略能夠縮短向可再生能源過(guò)渡的時(shí)間并且刺激經(jīng)濟增長(cháng)?我們建議的能源過(guò)渡戰略能夠幫助實(shí)現這兩個(gè)目標:在架設起橋梁的同時(shí)縮小差距。
正如米塔爾公司能源循環(huán)利用的案例所示,對現有的化石燃料供給進(jìn)行更加明智的管理,能夠比使用可再生能源更快地提高能源部門(mén)的生產(chǎn)率。這是如何實(shí)現的?增加每一單位一次能源輸入的能源服務(wù)將會(huì )成比例地降低該服務(wù)的成本。我們將在本書(shū)中說(shuō)明,這種成本的降低會(huì )驅動(dòng)經(jīng)濟增長(cháng)。
主流經(jīng)濟理論認為,經(jīng)濟增長(cháng)是由資本和勞動(dòng)的投入加上一個(gè)非常巨大的、無(wú)法量化的“技術(shù)進(jìn)步”要素所驅動(dòng)的,后者始終是“外生的”(在預測計算之外),因為經(jīng)濟學(xué)家們不能完全定義或解釋它。結果,眾所周知標準模型對經(jīng)濟增長(cháng)的預測能力非常有限。但是最新的研究顯示,增長(cháng)最大的驅動(dòng)力根本沒(méi)有這么神秘。研究表明,經(jīng)濟增長(cháng)的真正動(dòng)力在于幾十年來(lái)能源服務(wù)使用的增加(得益于成本的下降)。有物理學(xué)背景的經(jīng)濟學(xué)家把“能源服務(wù)”稱(chēng)為“有用功”。證據就是,將以有用功表示的能源要素納入經(jīng)濟模型,能夠顯著(zhù)地增強模型的長(cháng)期解釋力和預測能力,我們在本書(shū)中對此進(jìn)行概述,并在我們的網(wǎng)站上提供詳細說(shuō)明。
這一發(fā)現最令人興奮的含義不是標準模型需要修正(它們的確需要),而是一種更加實(shí)際的前景,即在未來(lái)若干年里,削減能源服務(wù)成本的戰略(通過(guò)提高每單位燃料的產(chǎn)出和利潤)同樣能夠幫助驅動(dòng)經(jīng)濟增長(cháng)和復蘇。我們的研究顯示,可以通過(guò)八種經(jīng)過(guò)證實(shí)的技術(shù)(盡管有些案例并不為人們所熟知)來(lái)搭建起實(shí)現這些目標的橋梁,前面提到的廢熱循環(huán)利用技術(shù)只是其中之一。
接下來(lái)還有兩層可能改變世界的重要含義。首先,人們毫不懷疑2008—2009年間支付的數萬(wàn)億美元的緊急援助資金能夠被償還,假設經(jīng)濟將很快恢復往日的強勁增長(cháng),因為新資本和消費力的注入會(huì )驅動(dòng)經(jīng)濟,但是這種假設可能是錯誤的。其次,如果驅動(dòng)經(jīng)濟增長(cháng)需要低成本的能源服務(wù),那么經(jīng)濟前景可能比大多數專(zhuān)家設想的更加黯淡。隨著(zhù)全球石油產(chǎn)量達到頂峰并開(kāi)始下降,中國和其他快速發(fā)展國家的能源需求持續增加,同時(shí)氣候變化對化石燃料的約束持續收緊,化石能源的價(jià)格將達到前所未有的高點(diǎn)。結果,經(jīng)濟增長(cháng)將停滯,甚至陷入負增長(cháng)——除非我們找到使能源服務(wù)更便宜的方法。如果未來(lái)美國的能源管理能使現有供給的生產(chǎn)率加倍,從每桶石油中獲得雙倍的能源服務(wù)或有用功(熱能、光、推進(jìn)力等),該服務(wù)的成本將下降,增長(cháng)將得以持續。
為了更具體地解釋這一切如何在要求的過(guò)渡期之內實(shí)現,我們將更進(jìn)一步論述。除了挑戰現行的主流經(jīng)濟增長(cháng)理論——這對能源經(jīng)濟的復蘇至關(guān)重要,我們的分析還顯示,雖然氣候不穩定加劇了曠日持久的經(jīng)濟斗爭,但是陰云背后閃現著(zhù)曙光。意識形態(tài)上的左派和右派專(zhuān)家對于氣候變化成本的預期大相徑庭,但他們大多數人都同意這個(gè)成本將十分巨大并削弱經(jīng)濟增長(cháng)。不過(guò),我們認為,過(guò)渡戰略的相當大部分可以以負成本實(shí)現,同時(shí)減少能源成本、燃料使用和溫室氣體排放。將政府支持從現在那些不具有生產(chǎn)性的項目轉向確實(shí)具有生產(chǎn)性的項目,將帶來(lái)國家投資凈成本的降低,從而實(shí)現過(guò)渡戰略的其他部分。
正是在這一點(diǎn)上,采用已經(jīng)證明有效的要素構建通往未來(lái)的橋梁顯得加倍重要:這能避免巨額資本成本(如建設新的核電站、燃煤中心發(fā)電廠(chǎng)或石油鉆井平臺的成本),美國負擔不起這樣的成本,也沒(méi)有時(shí)間可以等待;這能通過(guò)迅速提高每桶油或油當量的經(jīng)濟產(chǎn)出來(lái)降低能源成本,驅動(dòng)經(jīng)濟增長(cháng)。我們注意到2008年,石油大亨T·布恩·皮肯斯在爭取提高天然氣補貼的高調戰役中廣泛宣傳了搭建能源過(guò)渡橋梁的需要,實(shí)際上為國家做出了貢獻,但是他所要求的方案(投入更多資金尋找天然氣)并不能提供這樣一座橋梁。
本書(shū)說(shuō)明了建造這座過(guò)渡橋梁需要什么。這不需要什么天才發(fā)明的新技術(shù),不過(guò)當然,在橋梁另一端的安全地帶有必要繼續開(kāi)發(fā)這些技術(shù)。未來(lái)幾年里,最重要的是讓那些已經(jīng)對未來(lái)有清醒認識的人們看到我們腳下正在變得越來(lái)越不穩定的經(jīng)濟基礎和面前的經(jīng)濟鴻溝,并且清楚地看到為了到達彼岸的安全地帶,我們需要建造的橋梁的輪廓。