转向电动车和替代燃料
一本涉及全球产业链新布局的商业策略书。一本读懂碳中和经济、关乎人类命运的环境议题。一本写给政府、企业和个人的行动指南。《气候经济与人类未来》，这是比尔·盖茨（Bill Gates）给世界的解决方案。他花十年时间调研气候变化的成因和影响，在物理学、化学、生物学、工程学、政治学和经济学等领域的专家的帮助下，专注于探索减少温室气体排放的新技术，避免人类在未来遭受气候灾难。在本书中，比尔·盖茨以温室气体净零排放为目标，从电力、制造业、农业、交通等碳排放主要领域，分析了我们当下面临的挑战，可使用的技术以及所需的突破。他为政府、企业和个人提供了一套具体的行动方案。本文摘选自《气候经济与人类未来》第七章《交通运输》。此章节中，比尔·盖茨提出实现零碳的2个方案和4种方法。本文经中信出版集团授权刊发。汽油包含着惊人的能量，把130根雷管捆在一起，才能赶上1加仑汽油所含的能量。当然，雷管是立刻释放所有能量，而汽油是缓慢燃烧——这也正是我们给汽车加汽油而不是加雷管的原因。在美国，汽油非常便宜，尽管你在加油站加油时可能并不这样认为。在日常生活中，除了柴油和喷气燃料等类似产品，没有任何东西能够以如此低的价格提供如此高的能量。在阅读本章剩余的部分时，记住如下两个与汽油相关的事实：汽油能量巨大和汽油价格低廉。当谈到每花1 美元可以获得多少能量时，这两个事实会提醒我们：汽油是黄金标准。如果你在人行道上随机拦下几个陌生人，问他们哪些活动对气候变化的影响最大，他们可能会说燃煤发电、驾驶汽车和乘坐飞机。但要知道，交通运输部门的温室气体排放量仅占全球总排放量的16%，排在生产和制造、电力以及种植和养殖部门之后。这种混淆是可以理解的：交通运输虽然并不是全球最大的排放源，但在美国的确排名第一。总之，若想实现净零排放的目标，就必须消除交通运输导致的所有温室气体排放。这里讲的并不仅仅是美国，而是整个世界。显然你也知道，汽车、船舶和飞机在燃烧燃料时会产生导致全球气候变暖的二氧化碳。为了实现零排放的目标，我们需要用其他能量密度相当且价格同样便宜的产品取代这些燃料。我们在为交通系统寻找“脱碳”方法时，每单位燃料所产生的能量和每花费1 美元所产生的能量是两个非常重要的孪生概念。在人类历史99.9%的时间里，出行根本不靠化石燃料。我们步行，骑动物，乘坐帆船。到19世纪初，人类发明了用煤炭驱动机车和轮船的方法，自此之后就再也没有回头。在一个世纪的时间里，火车穿越大陆，轮船则横跨大洋，把人和产品运送到世界各地。19世纪末，以汽油为燃料的汽车进入我们的生活，紧接着就是20世纪初兴起的商业航空旅行。如今，它们都已经成为全球经济的重要组成部分。从化石燃料首次进入交通运输领域到现在，虽然只有短短200年，但我们已经对它们产生了根本上的依赖。如果没有同样廉价且可为长途旅行提供动力的替代品，那么我们永远都不会放弃化石燃料。冒着被抱怨唠叨的风险，我在这里讲一下我对交通运输领域的看法——这个看法跟我对电力、制造及农业领域的看法是一样的：对于越来越多的人员流动和货物流通，我们应该感到高兴。往返于农村与城市之间是一种个人自由，更不用说贫困国家的农民为了谋生把收获的农作物拿到市场上交易了。国际航班把整个世界联系到一起，而这在一个世纪前还是难以想象的；与不同国家的人交流有助于我们理解共同的目标。那么在不导致气候进一步恶化的条件下，我们怎样才能继续享受现代旅行和交通的种种便利呢？我们是否拥有我们所需的全部技术，还是需要一些创新呢？全世界行驶在路上的汽车约有10亿辆。仅2018年一年就新增了大约2400万辆，而这还是扣除了报废车辆之后的数字。因为燃烧汽油会不可避免地排放温室气体，所以我们需要一种替代品：要么是由空气中的碳而不是化石燃料中的碳制成的燃料，要么是另外一种形式的能源。我们先从第二个选项说起。今天，许多汽车品牌提供纯电动汽车：奥迪、宝马、雪佛兰、雪铁龙、菲亚特、福特、本田、现代、捷豹、起亚、梅赛德斯– 奔驰、日产、标致、保时捷、雷诺、斯玛特、特斯拉、大众，以及其他不计其数的汽车制造商，其中也包括中国和印度的汽车公司。我自己也有一辆电动车，而且很喜欢它。尽管过去电动车比燃油车贵很多，而且现在仍有一些偏贵的电动车车型，但它们在价格上的差距近年来已经大幅缩小。在很大程度上，这是因为电池成本大幅降低——2010年以来下降了87%，以及政府为推动零排放汽车发展而出台多项税收减免政策和由此发起的承诺等。
▲雪佛兰推出的燃油车“迈锐宝”和电动汽车“博尔特EV”
但即便到2030年，电动车跟燃油车相比还是会有一些弊端。首先，汽油价格变化很大，而只有在油价高于一定水美元时，电动车车主才会省钱。其次，电动车充满电通常需要一个小时甚至更长时间，而给燃油车加满油所需时间不会超过5分钟。再次，就避免碳排放而言，只有当我们使用来自“零碳”能源的电力时，开电动车才有意义。如果电力仍来自燃煤电厂，那么用它给电动车充电，无非就是用一种化石燃料替换另一种化石燃料而已。最后，要让所有的燃油车不再上路也是需要时间的。平均而言，一辆车从装配线正式下线到最终走进汽车报废厂需要至少13年的时间。这样一个漫长的生命周期意味着，如果想在2050年以前让美国所有的乘用车都以电力驱动，那么在接下来的15年里， 电动车销量占比需要接近汽车总销量的100%。今天，这个数字还不到2%。正如前文提到的，第一种实现零排放的方法是转向由大气中的碳制成的替代性液体燃料。燃烧这些燃料时，不会给空气增加额外的碳——只是把先前制造燃料时所用的碳归还了而已。看到“替代燃料”这个词时，你可能会想到乙醇——由玉米、甘蔗或甜菜制成的生物燃料。问题在于：由玉米制造的乙醇并不是“零碳”的，而依照制造工艺的不同，它甚至都不是低碳的。农作物的种植需要化肥。把植物转变成燃料的炼制过程也会产生温室气体排放。然而，替代燃料并不是一项注定失败的事业。我们现在已经开发了先进的第二代生物燃料，这类燃料不会面临常规生物燃料所面临的问题，因为它们所用的原材料并不是粮食作物——除非你特别喜欢柳枝稷色拉。另外，它们还可以用农作物残留物（比如玉米秆）、造纸的副产品，乃至厨余垃圾和庭院垃圾生产。因为原材料不是粮食作物，所以它们不需要施肥或者只需要施用很少的化肥。另外，它们不是种在农田里的，因而也就不会挤占用以生产粮食或动物饲料的土地。令人遗憾的是，在先进生物燃料领域，现在依然存在研发资金不足的情况，而且这些燃料无法得到大规模配置，因而也就无法帮助我们实现交通系统“脱碳”的目的。
▲使用先进生物燃料替代汽油的绿色溢价
注：绿色溢价的意思是使用零排放的燃料（或技术）的成本会比使用现在的化石能源（或技术）的成本高出的部分。生物燃料从植物中获取能量，但这并不是制造替代燃料的唯一方法。我们还可以利用“零碳”电力将水中的氢和二氧化碳中的碳结合，进而合成碳氢燃料。因为在这个过程中会用到电力，所以这些燃料有时也被称作“电燃料”。电燃料有许多优势：它们是可直接使用燃料，而且由于制造原料是从空气中捕获的二氧化碳，所以燃烧时不会增加总排放量。不过，电燃料也有一个弊端：价格高昂。你需要用氢来制造电燃料，而正如第四章所讲的，以“零碳”方式制造氢的成本非常高。你还需要使用清洁电力来制造电燃料（否则就没有意义了），而从目前的情况看，我们的电网中还没有足够便宜的清洁电力可供经济合算地生产燃料。这些都会拉升电燃料的绿色溢价。这对普通家庭来说意味着什么？一个美国家庭通常每年在汽油上的支出约为 2000美元。所以，如果价格上涨10倍，那么就会多付2000美元的溢价；如果价格上涨2倍，那么美国公路上行驶的每辆常规乘用车都要多付4000美元。是不是大多数人都愿意接受这类价格上涨，目前还不清楚。但你要知道，美国上一次提高联邦汽油税是在1993年，在那之后的20多年里一直没有变化。我不认为美国人会乐意为汽油多付费。目前有4种方法可以减少交通运输领域的温室气体排放。一是减少交通活动，比如少开车、减少飞行次数和减少海运。我们应该鼓励更多的出行替代模式，比如步行、骑行和拼车。有些城市正通过“智慧城市计划”推动低碳出行，这种做法很棒。
▲中国深圳的纯电动公交车队
二是在汽车生产过程中少用碳密集型材料——尽管这不会影响本章中讲的基于燃料的排放。正如第五章中提到的，由钢和塑料等材料制成的汽车在生产过程中不可避免地排放温室气体的。因而，这类材料在汽车中使用得越少，碳足迹就越少。三是更高效地使用燃料。这个议题得到了立法者和媒体的广泛关注，至少在乘用车和卡车上是如此。大多数世界主要经济体都制定了有关这类车的燃油效率标准。在推动汽车公司加大工程研发投入和制造高能效发动机方面，这些标准发挥了重要作用。但只有这些标准还远远不够。比如，在国际海运和航空领域，我们也有一些关于排放的建议标准，但它们几乎没有强制执行效力。试想哪个国家的管辖权可以覆盖大西洋上一艘集装箱船的碳排放量呢？另外，虽然生产和使用更高效的交通工具是朝着正确方向迈出的重要一步，但仅靠这些仍无法实现零排放的目标。因为尽管你烧的汽油少了，但总归是在烧汽油。这就引出了第四个减少此类排放的方法，而这也是最有效的一个方法：转向电动车和替代燃料。正如本章中所论述的，这两个选项目前都存在一定程度的绿色溢价。让我们来看看哪些方法可以降低绿色溢价。我们需要一些具有创新意义的政府政策。比如，出台激励人们购买电动车的政策，还要创建充电站网络、提升电动车的实用性等。国家层面的承诺有助于增加电动车的供应并降2029年起只购置电动公交车，到2035年则全面禁止燃油小汽车的销售。接下来要做的就是让我们希望拥有的那些电动车跑起来，而这需要大量的清洁电力。我在第四章中讲述大力部署可再生能源、致力于实现电力生产及存储技术突破的重要性，原因之一就在于此。我们还应该探索核动力集装箱船。尽管这方面存在非常现实的风险（如果船沉了，必须确保核燃料不会泄漏），但很多技术挑战都已经被突破，毕竟核动力潜艇和核动力航空母舰服役已久。最后，我们需要付出巨大的努力，探索各种制造先进生物燃料和廉价电燃料的方法。行业公司和研究人员已经在尝试不同的开发路径，比如利用电力或太阳能制氢，或利用微生物制氢，因为有些微生物本身就能产生氢。我们探索得越多，实现技术突破的机会就越大。对于如此复杂的问题，很难用简单的一句话概括，但在交通运输领域，“零碳”的未来基本是这样的：利用电力驱动我们能驱动的所有交通工具，并以廉价替代燃料为其他交通工具提供动力。
