德国三成能源来自太阳和风

        日前，在距离科隆市30公里外，航天中心的一个防辐射房间里，科学家启动了一个超大型的“蜂巢”。“蜂巢”由149盏大号聚光灯组成，功率达350千瓦，用于模拟太阳光，因此被称为“世界最大的太阳”。它的作用，是探索制取未来清洁能源——氢气的新方法。

 

　　这个耗资380万美元的“大太阳”仅是德国新能源运动中的最新尝试——2011年7月，默克尔政府制定了雄心勃勃的“能源转型计划”，旨在用太阳能、风能以及其他可再生能源取代煤炭、天然气等化石燃料，减少碳排放。2016年，德国可再生能源利用占比达32%，在每年5月的某一天，德国全境的能源供应都来自可再生能源。

 

　　与此同时，德国也为新能源付出了巨大的代价。

 

　　1 寻找氢气

 

　　氢气燃烧时不排放碳，被广泛认为是一种清洁的“未来燃料”，可为汽车、飞机等提供动力。“如果我们希望飞机和汽车不产生二氧化碳，就需要数十亿吨氢气。”主持“大太阳”研究的德国航天中心主任霍夫施密特说。

 

　　但地球上氢气稀少，电解水是目前常见的人工获取氢气的方式，其过程需要消耗大量能量。科学家希望能够利用太阳光、风力等可再生能源产生的能量来分解水，得到氢气。

 

　　“大太阳”使用的是电影院内常见的短弧氙气灯，这些灯组成了近14米高、16米宽的灯墙，能将灯光聚焦在20厘米见方的区域内。当所有灯都打开并聚焦后，所在的实验室将变成一个大熔炉，温度瞬间可达3000℃。

 

　　一旦用350千瓦人造光来制氢的技术成熟，这一过程可以10倍放大，达到发电厂的技术水平。“我们的最终目标是利用太阳能制取氢气，而不是人造光。” 霍夫施密特说。

 

　　然而，“大太阳”本身的运转就耗能巨大——目前，这个系统在4小时内就耗费一户四口之家一年的用电量。“大太阳”项目就如德国整个“能源转型计划”的缩影——前景诱人，代价巨大。

 

　　2 清洁能源

 

　　当初，德国政府执意推广太阳能时，一名传统电力公司高管就嘲笑这无异于“在阿拉斯加种菠萝”——德国全年光照充足的时间也就和美国的西雅图相当，地理条件上来说实在不是搞太阳能的合适区域。但凭着德国人的技术精神，他们做到了。

 

　　技术的成功

 

　　可以说就技术而言，“能源转型计划”或许是成功的，而在50Hertz输电公司负责输电的德国东北部，这种成功体现得淋漓尽致。在50Hertz输电公司的电网范围内，包括从波罗的海沿岸到捷克边境的地区，2015年清洁能源的供电比例达到49%，而其中的38%来自太阳能和风能，这是世界上任何其他地方无法比拟的。

 

　　这种成功源自精密的科技——在50Hertz输电公司总部的监控室里，有一个屏幕不定跳动，时刻监控着太阳能和风能的实时发电量。公司从7家公司购买了风力风向预测报告，从另外5家公司购买了太阳强度预测报告，使得他们对风力预测的准确率达到96%~98%，对太阳强度预测的准确率达到93%~95%。因为太阳能起步比风能晚，同时影响太阳光照的因素也比风力多，如雾和雪，因此对太阳强度预测的准确率会稍逊。

 

　　即便如此，精确的预测还是让德国避免了2015年的“日食电力大崩溃”。2015年3月20日，从德国当地时间9时28分起，德国开始日全食，在接下来的一个半小时里，月亮渐渐遮住太阳，挡住了德国82%的阳光。这意味着德国境内光伏发电功率瞬间减少6千兆瓦，影响相当于6座核电站同时退出运行；当太阳从月亮后面钻出来后，在阳光的突然照射下，短时间内13千兆瓦的光伏发电量又进入电网，相当于12座核电站突然接入。但由于提前6个月的准确预测、预案和协调，德国并没有发生大面积停电。

 

　　3 全民运动

 

　　大量的光伏电力从哪里来？从普通德国民众的屋顶来。在德国接近法国和瑞士边境的奥普芬根山区，农民杜梅尔的农场上，四座屋顶上的太阳能电板闪闪发光，这些电板产生的电量每年为他挣得4万欧元的收入，抵得上他全年农场经营收入的40%。

 

　　对我很好，对德国很糟

 

　　自从“能源转型计划”启动对安装太阳能电板和风力发电设备的补贴以来，庞大的消费者大军加入了“太阳能屋顶运动”，杜梅尔正是其中的先行者；在另一个仅有800人口的村庄普洛斯科姆，居民积极响应补贴政策，利用风能和太阳能发的电可供1.5万家庭使用。从2013年5月起，德国又正式启动对太阳能电池系统储存的补贴政策。如果个人为太阳能装置购买新的储存电池，将从国家那里得到最多660欧元/千瓦的补贴。

 

　　杜梅尔拿着政府补贴的钱，既沾沾自喜又暗自内疚——“能源转型计划”以20年固定价格收购个人或公司提供给电网的光伏电量，当时这个价格是普通电价的几倍。“这对我个人来说当然是好，但对德国人民来说却很糟糕。”杜梅尔说。

 

　　电价飙升 电量浪费

 

　　2013年，德国对清洁能源的财政直接补贴达到180亿欧元，2016年更达到250亿欧元，清洁能源已经成为政府财政的沉重包袱，转而又成为普通民众的沉重负担——在这250亿欧元的补贴中，230亿欧元来自于民众的电费单，德国户均电费已从2007年的500多欧元飙升至2016年的1060欧元，涨幅高达50%。

 

　　还有电量浪费的问题，在阳光和风力充足的时候，光伏电量和风力电量会显得“过量”，这时，电网就要选择让传统电力公司少发电——这会造成电力公司利润下降，电网需要付给电力公司补贴；或者，电网会通知光伏电量和风力电量发电者停止把电量接入电网——但电网还是要按他们每小时瓦特的电力产量付费。上述操作，按照行话说，叫“拥挤管理”，换成大白话就是“浪费钱”，这些浪费到头来还是转嫁到民众头上。

 

　　4 尴尬补充

 

　　风能和太阳能也并不总是充足的。风能和太阳能最大的弱点就是不稳定性，完全依赖天气和自然条件——风大时产生的电量就多，当风突然停止时电力供应就极为紧张；光照充足时发电多，阴天时发电少。为了应对清洁能源发电的波动以及关闭大量的核电站的影响，德国必须重启燃煤电厂。

 

　　德国能源巨头意昂集团在法兰克福以东一个小镇的5个煤电机组原计划要遭淘汰，却被紧急通知“必须保留”，以保障电网稳定。未来几十年，德国仍需煤电站确保能源供应，2014年，德国还在新建产能110亿瓦特电力的煤电站，全国约550亿瓦特的产电量不会缩减。

 

　　这时，国际能源市场也发生了变化：由于美国页岩气生产快速发展，美国过剩的煤炭被运往欧洲，压低了欧洲市场煤炭的价格，而俄罗斯的天然气价格依旧坚挺。如此一来，德国重新掀起了使用煤炭的热潮，其中褐煤为德国提供了15%左右的电力，而褐煤是所有化石能源中污染最严重的。

 

　　二氧化碳排放量反升

 

　　根据数据，2012年德国1627家参与碳排放交易的企业的二氧化碳排放量达到4.524亿吨，比2011年的4.503亿吨有所增加。德国《可再生能源法案》规定，到2030年，德国的二氧化碳排放量将较1990年下降55%。但现实是，德国网，德国，德国，德国2012年的二氧化碳排放量反而较上一年增加了2%，直到2016年，排放预期还是上升的。

 

　　尽管代价巨大，尽管对全球环境实际影响甚微——德国二氧化碳排放量仅占全球排放量的2%，但德国还是坚定不移地走在新能源的路上，德国希望树立的是一个示范效应：自己做成了，其他国家就有信心跟进，这就会对改善全球环境产生积极影响。