圖1：《科學(xué)美國(guó)人》特稿：綠色星球計(jì)劃 制圖/馮成@譯言

風(fēng)能和太陽(yáng)能的可提供量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于全球人的消費(fèi)量。作者的計(jì)劃需要在全世界建造380萬臺(tái)大型風(fēng)力渦輪機(jī)，9萬座太陽(yáng)能發(fā)電廠，和大量轉(zhuǎn)換地?zé)帷⒊毕⑽蓓?a href="http://m.langtiankeji.cn/news/search.php?kw=光伏" target="_blank">光伏能量的裝置。每千瓦時(shí)可再生能源的生產(chǎn)和傳輸成本低于每千瓦時(shí)化石燃料和核能的工程成本。在此過程中，一些特殊材料的稀缺和政府對(duì)此決心的不足，成為新能源發(fā)展的最大阻礙。而最佳選擇是風(fēng)能、太陽(yáng)能、地?zé)崮堋⒊毕芎退Πl(fā)電――這些能源都來自于風(fēng)力、水力和陽(yáng)光（被稱為WWS――wind，water，sunlight）

據(jù)《科學(xué)美國(guó)人》雜志近日?qǐng)?bào)道，12月7日65個(gè)國(guó)家的領(lǐng)導(dǎo)人將齊聚哥本哈根，設(shè)法就在接來下的幾十年里減少溫室氣體排放這一議題達(dá)成一致。實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)最有效的方法莫過于大規(guī)模的將化石燃料轉(zhuǎn)變?yōu)榍鍧崱⒖稍偕哪茉础Ｈ绻I(lǐng)袖們相信這一轉(zhuǎn)變是可行的，他們也許會(huì)達(dá)成一項(xiàng)歷史性的協(xié)議。我們認(rèn)為他們可以做到。

一年前美國(guó)前副總統(tǒng)阿爾?戈?duì)枺ˋl Gore）許下宏愿：要在10年內(nèi)用100%無碳的電能重建美國(guó)能源結(jié)構(gòu)。而我們的兩位同事已經(jīng)開始評(píng)估這一變革的可行性，而我們承擔(dān)了更艱巨的任務(wù)：確定如何能在最早2030年前，使全世界的能源――無論哪一領(lǐng)域――都由風(fēng)力、水力和太陽(yáng)能資源提供。下面是我們的計(jì)劃：

科學(xué)家們?yōu)榇艘呀?jīng)努力了至少十年，從各個(gè)方面對(duì)這一艱巨任務(wù)進(jìn)行分析研究。最近，斯坦福大學(xué)根據(jù)其對(duì)全球變暖、環(huán)境污染、供水系統(tǒng)、土地利用、野生生物及其他關(guān)注點(diǎn)的深入研究，發(fā)布了一份2009報(bào)告，對(duì)能源系統(tǒng)進(jìn)行了排名。最佳選擇是風(fēng)能、太陽(yáng)能、地?zé)崮堋⒊毕芎退Πl(fā)電――這些能源都來自于風(fēng)力、水力和陽(yáng)光（被稱為WWS――wind，water，sunlight）。核能、含碳的煤、乙醇和石油、天然氣都屬于次級(jí)的選擇。研究還發(fā)現(xiàn)利用WWS資源充電的電池汽車和氫燃料電池汽車有助于大幅降低交通領(lǐng)域的污染。

我們的計(jì)劃需要數(shù)以百萬計(jì)的風(fēng)力渦輪機(jī)，抽水機(jī)和太陽(yáng)能裝置。數(shù)量龐大，但也不是不可跨越的障礙；人類社會(huì)過去曾做過許多次成功的變革。在第二次世界大戰(zhàn)期間，美國(guó)改組了汽車工廠，生產(chǎn)出30萬架飛機(jī)，其它國(guó)家用這種方法生產(chǎn)了486,000架飛機(jī)。1956年美國(guó)開始建設(shè)州際高速公路系統(tǒng)，35年后高速路擴(kuò)展到47,000英里，甚至改變了商業(yè)體系和社會(huì)體系。

那么改變世界的能源體系是否可行？變革能否在20年內(nèi)達(dá)成？答案取決于人們選擇何種技術(shù)、關(guān)鍵原料是否容易獲得，以及經(jīng)濟(jì)、政治因素的影響。

只采用清潔的技術(shù)

圖2：2030年前，地球能源結(jié)構(gòu)的合理設(shè)想 制圖/馮成

可再生能源來自于對(duì)資源的采集：風(fēng)，能制造海浪；水，包括水力、潮汐和地?zé)幔ㄋ坏叵聺L燙的巖石加熱）；以及陽(yáng)光，包括光能和太陽(yáng)能――發(fā)電廠通過集中光束來加熱液體，帶動(dòng)渦輪機(jī)發(fā)電。我們的計(jì)劃只接受今天就能實(shí)現(xiàn)，或者馬上能大規(guī)模投入實(shí)施的技術(shù)，而不是那些也許要研究上二三十年的科學(xué)暢想。

為了確保我們的能源體系始終清潔，我們只考慮那些在其生命周期――技術(shù)開發(fā)、技術(shù)應(yīng)用、技術(shù)衰退――中，溫室氣體和污染氣體的排放幾乎為零的技術(shù)。舉例來說，如果作為汽車燃料，即使最環(huán)保的乙醇，其造成的空氣污染也會(huì)導(dǎo)致和燃燒石油同樣的死亡率。而如果把核反應(yīng)堆的建設(shè)和鈾的提煉和運(yùn)輸過程算上，核能的碳排放量是風(fēng)能的25倍。碳捕捉和封存技術(shù)可以減少火力發(fā)電廠的二氧化碳排放量，但會(huì)增加其它的空氣污染物，并且在其它方面――煤的開采、運(yùn)輸、處理――更加有害，因?yàn)樘疾蹲胶头獯婕夹g(shù)需要消耗更多的煤。同樣的，我們也不接受那些有廢料處理和安全方面風(fēng)險(xiǎn)的技術(shù)。

在我們的計(jì)劃里，WWS資源將為加熱和交通提供電能――如果世界還希望減緩氣候變化，這些產(chǎn)業(yè)必須更新。我們認(rèn)為大部分的化石燃料加熱器（包括烤箱和火爐）可以被電力裝置取代，并且大部分化石燃料交通工具可以被使用電池和燃料電池的交通工具取代。利用WWS資源生產(chǎn)的電能分解水（電解）可以制造出氫氣，用來補(bǔ)充燃料電池，供飛機(jī)及整個(gè)產(chǎn)業(yè)的消耗使用。

地球上的可再生能源儲(chǔ)量豐富

圖3：集合風(fēng)能、太陽(yáng)能及潮汐能于一體的集成電站

據(jù)美國(guó)能源情報(bào)署報(bào)告目前全球年耗電最高達(dá)大約12.5太瓦(terawatts, TW)。該機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)，到2030年由于人口增長(zhǎng)和生活水平提高，全世界將需要16.9太瓦的能源，其中美國(guó)消耗2.8太瓦。能源結(jié)構(gòu)也和今天相似，大量依賴化石燃料。然而，如果這個(gè)星球能完全由WWS資源提供能源，而沒有化石燃料或者生物質(zhì)燃燒，形勢(shì)完全可以得到改變。全球電量需求將降至僅11.5太瓦，美國(guó)的需求將降至1.8太瓦。這是因?yàn)殡姎饣抢媚茉锤佑行У耐緩健＠纾椭兄挥?