03 气候对话中的五个关键问题 | 气候经济与人类未来(比尔·盖茨)

　　我们需要新的技术、新的公司和新的产品来降低绿色溢价。

　　在刚开始研究气候变化时，我总是遇到一些令人费解的事实。一个问题是各种数字太大了，大到令人难以想象。谁知道510亿吨气体是什么样子？

　　另外一个问题是，我看到的数据往往缺乏上下文，没有相关背景可查。比如，有一篇文章称，欧洲的一项碳交易计划每年可使航空部门的碳足迹减少1 700万吨。1 700万吨听起来的确很多，但果真如此吗？它在总量中的占比是多少？这篇文章并没有说，类似的遗漏情况可谓司空见惯。

　　最终，我为我正在学习的知识建起了一个思维框架，这个框架让我明白了多少是很多、多少是很少、某个东西可能有多贵，等等。它帮我梳理出最具前景的想法。我发现这个方法大有助益，对于我深入探讨的每个新话题几乎都有帮助：我先试着掌握了整体情况，因为这可以让我获得相关的背景知识，便于我理解新的信息。另外，这也让我更容易记住这些信息。

　　我提出的这个包含5个问题的框架至今仍派得上用场——无论是听取能源公司的投资计划还是跟朋友在后院烧烤时讨论问题。在不久的将来，你可能会读到有关气候解决方案的评论性文章，肯定也会听到政客兜售的应对气候变化的计划，这些都是可能让人感到困惑的复杂问题。我的这个框架会帮助你厘清思路、直抵要害。

1.我们谈论的吨数在510亿吨中占多大比例？

　　每当读到与温室气体排放量相关的数字时，我都会迅速换算一下，看看它在总计510亿吨的年排放量中所占的比例。于我而言，这比那些经常看到的其他类型的比较更明确、直观，比如“这么多吨相当于在路上少开一辆车”，谁知道一开始路上有多少辆车？或者，为应对气候变化，我们需要少开多少辆车？

　　我更喜欢把一切同一年消除510亿吨温室气体的主要目标联系起来。你不妨想一想我在本章开篇提到的航空部门的例子，那项计划一年可减少1700万吨的温室气体排放。用这个数字除以510亿吨后换算成百分比，这一幅度的减排量约占全球年排放量的0.03%。

　　这是不是一个有意义的贡献？答案取决于这个数字可能会上升还是保持不变？如果该项目的起始点是1700万吨，后续还有巨大的减排潜力，这是一回事；如果该项目只能维持1700万吨的量，而且之后也不会发生变化，则是另外一回事。令人遗憾的是，答案并不总是显而易见的。（在我阅读有关这个航空项目的文章时，我没有找到明确的答案。）但这是一个很重要的问题。

　　我们为突破能源联盟资助的技术项目设定了门槛：在相关技术项目研发成功和全面实施之后，每年至少可以减少5亿吨的排放量，约为全球年排放量的1%。减排幅度永远都达不到1%的技术，不应该占用我们为实现零排放目标而安排的有限资源。对于这类技术的研发，可能还有其他很好的理由，但其中并不包括可以大规模减少温室气体排放量。

　　顺带提一句，你可能看到过用以表述温室气体量的单位——千兆吨（gigaton），1千兆吨是10亿吨（如果你更喜欢科学计数法，那这个数就是109 吨）。我不认为大多数人能直观地了解1千兆吨气体是什么概念。另外，消除51千兆吨听起来比消除510亿吨要容易——尽管这两个数字一样大。我会继续使用10亿吨这个单位。

　　小贴士：无论何时，当看到与温室气体相关的吨数时，你都要把它转换成占年总排放量510亿吨（以二氧化碳当量计算）的百分比。　　

2.你在水泥方面有什么计划？

　　在谈论一个应对气候变化的综合方案时，你需要考虑人类造成温室气体排放的所有活动，以及这些活动的方方面面。有些东西（比如电力和汽车）会受到较多关注，但它们只是话题谈论的浅层次。乘用车在交通运输排放总量中的占比不到50%，交通运输排放总量在全球温室气体总排放量中的占比仅为16%。

　　相比之下，钢和水泥生产过程中的温室气体排放量在全球总排放量中的比例达到10%左右。因此，在制订应对气候变化的综合方案时，问“你在水泥方面有什么计划”只是一个提醒，让你知道你要考虑的远不止电力和汽车。

　　表3-1是造成温室气体排放的所有人类活动的细分情况。[1]不是每个人都会采用与之完全相同的分类，但我认为这种细分是最有帮助的。这也是突破能源联盟所采用的细分方法。　　

　　实现零排放的目标意味着所有这些类别都要归“0”。

　　你可能会惊讶地发现，电力生产造成的温室气体排放量在全球总排放量中所占比例刚刚超过四分之一。在最初了解到这一点时，我也吃了一惊：因为我读过的大多数关于气候变化的文章都把重点放到了发电上，这也让我觉得它一定是温室气体排放的罪魁祸首。

　　好消息是，尽管电力部门的温室气体排放只占总排放量的27%，但它所代表的解决方案的作用远超27%。有了清洁电力，我们就可以不再用碳氢化合物作为燃料。要知道，燃烧碳氢化合物会释放二氧化碳。想一想电动汽车和电动公交车，我们家中和公司里的电力供暖系统和电力制冷系统，以及用电力而不是天然气生产产品的能源密集型工厂。仅靠清洁电力本身，无法实现零排放的目标，但在实现这一目标的过程中，清洁电力是关键一环。

　　小贴士：记住，温室气体排放源于5种不同的活动，在所有这些活动领域，我们都需要找到解决方案。　　

3.我们谈论的电能有多大？

　　这个问题主要出现在与电力有关的文章中。你可能会看到某座新建的电厂发电量将达到500兆瓦，这个产能规模很大吗？兆瓦到底是什么？

　　1兆瓦等于100万瓦特，而1瓦特等于1焦耳每秒。就我们的目的而言，知不知道焦耳无关紧要，记得它是个能量单位就行了——就是一点点的能量。你可以这样想：如果要测量厨房水龙头的水流大小，可能会计算每秒流出了多少杯水。电力测量与之大同小异，只不过测量的是能量的流动，而不是水的流动。在这里，瓦特相当于“杯每秒”。

　　1瓦特是非常小的，一枚小小的白炽灯的功率为40瓦特，电吹风的功率为1 500瓦特。一座电厂可能会生产数亿瓦特。世界上最大的发电站——中国的三峡大坝，可以生产220亿瓦特。（记住，1瓦特的定义中已经包含了“每秒”，所以不存在瓦特每秒或瓦特每小时等说法。瓦特就是瓦特。）

　　因为这些数字增长很快，所以使用一些简略的表达方式是很方便的。千瓦（KW）表示1 000瓦特，兆瓦（MW）表示100万瓦特，吉瓦（GW）则表示10亿瓦特。你经常会在新闻中看到这些缩写，所以我在本书中也采用了这种表述方式。

　　表3-2是一些粗略的对比，有助于提供一种直观印象。[2]　　

　　当然，无论是以天还是以年为时间单位，这些类别当中都会存在相当大的差别。有的家庭的用电就是比其他家庭多。在有的季节，美国纽约市的用电超过12吉瓦。人口超过纽约市的日本东京平均季度用电为23吉瓦，在夏季用电高峰时段甚至超过50吉瓦。

　　假设你想给一个需要1吉瓦的中等规模城市供电，就建设1吉瓦的发电站，你能保证这个城市的电力供应正常吗？不一定。这个问题的答案取决于你用的电源是什么，因为有的电源的波动性大于其他电源。核电厂可以连续24小时运营，只有在维修保养和换料时才会关闭。风并不是什么时候都在吹，阳光也不是什么时候都有，所以风电厂和太阳能发电厂的有效容量可能只有30%，甚或更低。平均而言，它们会生产你所需的30%的电力。这意味着你还需要利用其他电源才能将这1吉瓦的可靠电力的缺口补齐。

　　小贴士：当你听到“千瓦”的时候，想一想“住宅”；听到“吉瓦”的时候，想一想中等规模城市。听到“100吉瓦”或“超过100吉瓦”的时候，想一想“富裕大国”。

4.你需要多大的空间？

　　有些电源比其他电源更占空间，所以考虑这个问题很重要，原因也很明显：全球土地和水资源有限。当然，空间远不是唯一的考虑因素，但不管怎么说，这都是一个我们应该经常谈论的重要问题。

　　在这里，功率密度是一个相关数，是指在给定数量的土地（或水域，如果你在海上装有风力涡轮机的话）上不同电源可产生的功率（见表3-3）。　　

　　*理论上讲，太阳能的功率密度可达到100瓦特/平方米，不过至今还没有实现这一点。

　　需要注意的是，太阳能的功率密度远高于风能。如果想使用风能而不是太阳能，那么同等条件下需要更多的土地。这并不是说孰优孰劣，而是说使用它们有不同的条件，这些条件应该成为对话的一部分。

　　小贴士：如果有人告诉你某种电源（风电、太阳能电力、核电等）可以供应全世界所需的能源，那么你要计算一下，生产这么多能源需要多大空间。　　

5.这需要投入多大成本？

　　全球之所以会排放如此多的温室气体，原因就在于现有的能源技术基本上是最便宜的，当然前提是忽略了它们造成的长期损害。所以，要将庞大的能源经济从造成污染的、产生碳排放的技术转向零排放技术必然要投入一些成本。

　　成本有多大？在某些情况下，我们可以直接给出差价。如果分别有一个造成污染的能源技术和一个清洁的能源技术，两者本质上又是一样的，那么我们就可以比较它们的价格。

　　相比于化石燃料解决方案，大多数“零碳”解决方案成本投入更大。这在某种程度上是因为化石燃料的价格并没有反映出其所造成的环境损害，使它们看起来比“零碳”解决方案更经济。（我会在第十章中进一步探讨碳定价及其挑战问题。）这些额外的成本，即我所称的“绿色溢价”（Green Premiums）。[3]

　　在每次有关气候变化的对话中，绿色溢价都会萦绕在我的脑海中。在接下来的几章里，我会时常提到这个概念，所以我想先在这里解释一下它的含义。

　　绿色溢价不止一种，它包括很多种：针对电力的溢价，针对各种燃料的溢价，针对水泥的溢价，等等。绿色溢价的规模取决于你要替代的是什么，以及你用什么来替代它。比如，“零碳”航空燃油的成本同太阳能电力的成本并不是一样的。我举个例子来说明绿色溢价是如何在实践中运转的。

　　在过去的几年里，美国国内航空燃油的平均售价为每加仑2.22美元，在可获得的情况下用于飞机的先进生物燃料的平均售价为每加仑5.35美元，那么“零碳”燃料的绿色溢价就是这两个价格之间的差额，即每加仑3.13美元，溢价幅度超过140%。（我将在第七章中详细解释。）

　　也有一些比较罕见的情况，绿色溢价为负值，也就是说，转向绿色能源可能比坚持使用化石燃料成本更低。比如，依据居住地的不同，用电热泵系统取代天然气炉和空调系统可能会让你省钱。在奥克兰，采用电热泵系统可帮你节省14%的开支，而在休斯敦，这个数字是17%。

　　你可能会想，绿色溢价为负值的技术肯定早已经被世界各地采用。整体上来说是这样的，但在新技术的引入和新技术的部署之间通常存在滞后性，尤其是像家用炉一类的设备，居民更换频率并不是很高。

　　在计算出所有重大的“零碳”选项的绿色溢价后，就可以在各类物品的权衡取舍方面展开严肃的对话了。我们愿意为绿色环保投入多大成本？我们会购买价格是航空燃油的两倍的先进生物燃料吗？我们会购买价格是传统水泥的两倍的绿色水泥吗？

　　顺便说一句，当我问“我们愿意投入多大成本”时，这里的“我们”是指全球意义上的我们，并不仅仅提问美国人和欧洲人能够承担什么。你可以设想一下，对于一种绿色溢价极高的能源，美国可能愿意也有能力支付，但发展中国家呢？未必有支付能力。我们需要的是非常低的溢价，低到每个人都可以在“脱碳”领域贡献自己的力量。

　　不可否认，绿色溢价是一个不断变动的指标，对它们的估算涉及很多假设。比如在本书中，我就给出了一些在我看来合情合理的假设，但不同专业背景的人士会给出不同的假设，进而得出不同的数值。比具体价格更重要的是，我们要知道一种特定的绿色技术的成本是否与其基于化石燃料的同等技术的成本相近，而对于那些成本相差太大的技术，要想一想怎样才能通过创新的方式压低它们的价格。

　　我希望本书中的绿色溢价能为一场关于“零碳”能源成本的长篇对话拉开序幕，希望大家各自计算一下绿色溢价。如果结论是某些绿色溢价并没有我计算得出的那么高，我会特别高兴。我在本书中计算的绿色溢价是一个用于成本比较的非完美工具，但即便它不完美，也总比没有工具强。

　　就像一个神奇的透镜，绿色溢价在决策领域发挥着特别重要的作用。在它们的帮助下，我们的时间、精力和金钱都会得到充分的利用。通过了解各种不同的绿色溢价，我们可以决定现在应该部署哪些“零碳”解决方案，以及我们应该在哪些领域追求突破，因为清洁能源替代方案的成本在这些领域内还不够低廉。绿色溢价可以帮助我们回答如下问题。

　　哪些“零碳”解决方案是我们现在应该部署的？

　　绿色溢价低的或根本就没有绿色溢价的“零碳”解决方案。如果我们还没有部署这类解决方案，就说明成本并不是推广壁垒，阻碍我们做出大规模部署的障碍在其他方面，比如过时的公共政策或缺乏应有的意识。

　　我们的研发投资、我们的早期投资者、我们这个时代最好的发明家应该专注于哪些领域？

　　绿色溢价过高的领域。这些领域存在的额外绿色成本会阻碍我们的“脱碳”行动，因而需要新的技术、新的公司和新的产品来降低绿色溢价。擅长研发的国家可以创造新产品——可负担的新产品，然后把它们出口到无力支付当前溢价的国家和地区。这样一来，在避免气候灾难问题上就不会有人争论是否每个国家都在尽自己的责任。相反，各个国家和企业都将加大竞争，着力创造和推广可负担的创新产品，进而推动零排放目标的实现。

　　关于绿色溢价理念，我再讲最后一个好处：它可以作为一个测量体系，展示人类在阻止气候变化领域取得的进展。

　　同时，绿色溢价让我想起了梅琳达和我刚开展全球健康工作时遇到的一个问题。专家告诉我们全世界每年有多少儿童死亡，但并没有说是什么原因导致的。我们知道一定数量的儿童死于痢疾，但一开始我们并不知道是什么导致他们患上痢疾。如果我们不知道儿童的死亡原因，那么我们又怎么能知道哪些创新可以拯救他们的生命呢？

　　为此，我们与世界各地的合作伙伴一道资助各种研究，力求找出导致儿童死亡的原因。最终，我们追查到了与儿童死亡相关的更多信息，而这些信息为我们实现重大突破指明了道路。比如，我们发现肺炎是造成每年大量儿童死亡的原因之一。虽然市面上已经有肺炎疫苗，但由于它的价格过高，贫穷国家不会采购它。（他们几无采购动机，因为他们根本不知道有多少儿童死于这种疾病。）不过，在看到相关数据及捐助者同意支付大部分费用后，这些国家马上将该疫苗列入其卫生计划。之后，我们又资助研发了一种更便宜的疫苗，现已被世界各国采用。

　　在温室气体排放方面，绿色溢价也可以发挥类似的作用。计算得出各种能源的绿色溢价后，我们可以从排放量的原始数据中得出不同的洞见。如果单看这些数据，那么我们只知道人类距离零排放的目标还有多远，而无从得知实现这个目标有多么艰难。使用现有的“零碳”工具要负担多大的成本？哪些创新对排放量的影响最大？针对这些问题，绿色溢价给出了答案，并对各部门实现零排放的成本进行测算，着重指出了我们需要开展创新的领域——就像相关数据显示我们需要大力推广肺炎疫苗一样。

　　在某些情况下，比如我前文中提到的航空燃油的例子，估算绿色溢价的直接方法其实很简单。但如果将这种方法应用于更广泛的领域，我们会遇到一个问题：并非在所有情况下，我们都有直接绿色当量，比如“零碳”水泥（至少现在还没有）。如果缺乏直接绿色当量，我们该如何弄清“零碳”解决方案的成本呢？

　　我们可以借助一个思想实验：“直接从大气中把碳吸走，需要付出多少成本？”这个想法其实有一个名字，前文也提到过，即“直接空气捕获”。（简而言之，直接空气捕获就是让空气吹过一个可以吸收二氧化碳的设备，然后再把二氧化碳作为浓缩气体收集起来。）直接空气捕获技术是一项昂贵的技术，而且在很大程度上是一项尚未得到验证的技术，但如果它能被大规模应用，那么无论二氧化碳在何时何地产生，我们都可以捕获它。目前，在瑞士投入运行的一座直接空气捕获设施，可能正在吸收10年前美国得克萨斯州一座燃煤电厂排放的二氧化碳。

　　要计算这项技术的成本，我们只需要两个数据点：一是全球温室气体排放量，二是利用直接空气捕获技术吸收温室气体的成本。

　　我们已经知道全球温室气体排放量——每年510亿吨，至于从空气中消除1吨碳的成本，还无法完全确定下来，但清除每吨碳至少要花费200美元。通过某种创新，我想我们可以把这个数字降到100美元，这是切实可行的。所以，我在这里使用每吨100美元这个数字。

　　如此一来，我们就得到下面这个等式：

　　510亿吨/年×100美元/吨 = 5.1万亿美元/年

　　换句话说，只要我们还在排放温室气体，那么如果要利用直接空气捕获技术解决气候问题，每年至少需要投入5.1万亿美元，约占世界经济总量的6%。[这是一个庞大的数字，但与关闭各经济部门来减少温室气体排放的做法相比（就如我们在新冠肺炎疫情期间所做的那样），采用这一理论上的技术，我们付出的成本其实低得多。荣鼎咨询的数据显示，美国经济所承担的消除每吨碳的成本为2 600~3 300美元；在欧盟，该成本超过4 000美元。也就是说，它的成本是我们期望达到的每吨100美元的25~40倍。[4]]

　　正如前文提到的，基于直接空气捕获的“脱碳”技术其实只是一个思想实验。在现实中，直接空气捕获技术尚未做好在全球部署的准备，即便做好了这种准备，在解决全球碳问题方面，它也是一种极为低效的方法。我们能否安全地存储数千亿吨碳，不得而知。另外，我们也没有切实可行的方法筹集每年高达5.1万亿美元的资金，或确保每个人都贡献自己的力量（即便是在责任分担问题上，也会引发严重的政治斗争）。仅是为应对当前的温室气体排放量，我们就需要在全球范围内建设超过5万座直接空气捕获工厂。再有就是，直接空气捕获技术并不适用于甲烷或其他温室气体，它只能用于处理二氧化碳。这很可能是最昂贵的解决方案。在很多情况下，在源头就解决温室气体排放问题，成本会低得多。

　　即便直接空气捕获技术最终能在全球范围内发挥作用（要知道，在技术问题上，我是一个乐观主义者），有一点也几乎是肯定的，其开发和部署速度并不足以阻止碳排放对环境造成的可怕损害。一个不幸的消息是：我们不能仅仅坐等某种未来技术来拯救我们，就比如直接空气捕获技术。我们现在就要为拯救自己行动起来。

　　小贴士：牢记绿色溢价，同时要问它们是否已经低到让中等收入国家愿意支付的水平。

　　以下是上述全部5个小贴士的总结：

　　1. 将温室气体排放量吨数转换为占总排放量510亿吨的百分比。

　　2. 记住，我们需要为5种产生温室气体的活动寻找解决方案：电力生产与存储、生产和制造、种植和养殖、交通运输、取暖和制冷。

　　3.千瓦 = 住宅，吉瓦 = 中等规模城市，数百吉瓦 = 富裕大国。

　　4.考虑一下你需要多大的空间。

　　5. 牢记绿色溢价，同时要问它们是否已经低到让中等收入国家愿意支付的水平。

　　[1] 这些百分数代表的是全球温室气体排放量的占比。对不同来源的排放量进行分类时，必须解决的问题之一是，对于那些在制造和使用过程中均会产生温室气体排放的产品，要采取何种计算方法。比如，炼制汽油时会造成温室气体排放，后期燃烧汽油时也会产生温室气体。在本书中，我把生产和制造部门产生的所有排放量放入了“生产和制造”一类，在使用过程中产生的排放则被归入各自相应的类别。由此，炼制汽油就被归入“生产和制造”，燃烧汽油则被归入“交通运输”。对于汽车、飞机和轮船，也是采用同样的方法分类，制造它们所用的钢的排放被归入“生产和制造”，它们使用燃料过程中的排放则被归入“交通运输”。

　　[2] 表中数字为平均用电量，高峰需求会更高。比如，2019年，美国的用电高峰需求达704吉瓦。更多信息参见the U.S. Energy Administration website (www.eia.gov)。

　　[3] 我同很多人探讨过绿色溢价问题，包括荣鼎咨询和进化能源研究公司的专家，以及气候科学家肯·卡尔代拉（Ken Caldeira）博士等人。关于本书中绿色溢价的计算，如果你想了解更多信息，请访问breakthroughenergy.org。

　　[4] Taking Stock 2020: The COVID-19 Edition, Rhodium Group, https://rhg.com.