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为什么我们不再关注水力发电?

2022年03月16日

应该优先考虑什么技术来加速去碳化已然是环保运动中最主要的争议之一。一方主张使用太阳能、风力等可再生能源,另一方则认为核能才是解决方案。支持可再生能源的阵营经常表示近年来太阳能和风力有很大的成长,成本也正逐渐下降,还强调核电的风险所在。支持核电的人则认为太阳能和风力是间歇性能源,在没有阳光(或风)的时候会迫使人们继续依赖煤炭或天然气,反观核电是基载电力,可不间断地提供电力。至于核电的风险,他们则认为这些风险其实都被夸大了,从数据上显示核能是最安全的能源之一

双方阵营就这样争论不休。对于那些刚踏入这个领域的人来说也许会想知道的是,第一个商业太阳能电池板是在1881年创造的,而第一个开始供电的核电站在1951年就已经加入电网。

太阳能发电以其指数式成长:

核能可以为一个主要经济体提供大部分的电力,例如法国有近70%的电力都来自核能。相比之下,太阳能贡献最多的地区是叶门,为当地提供了20%的电力。

目前不论是风力、太阳能还是核能都不是最主要的低碳能源,这令尝试在没有技术偏见的情况下研究发电的我来说感到非常震撼。就如你透过标题猜到的答案一样,实际上最主要的低碳电力来源其实是水力发电,即使太阳能和风力加起来仍略胜一筹。水力发电在过去50年里都是最主要的低碳能源。虽然我们的数据并不含1972年以前,但我认为实际上它一直是最主要的低碳电力来源,因为核能发电在其存在的前20年贡献不大,而太阳能与风力直到1980年代才开始对电网做出贡献。

此外,26个拥有70%或以上低碳电力的国家中,除了其中3个国家外,其他国家大部分的低碳电力都来自水力发电(参考我们制作的排名)。还有两个国家虽然有30%以上的水力发电,但核电(瑞典)和地热能(肯尼亚)的比例略高于此。排名上唯一不使用大量水力发电的国家是法国,其近70%的电力由核电供应。
国家和地区的低碳电力排名 (lowcarbonpower.org)

当然,这些是有可能会改变的。如果太阳能与风力能保持显著增长,它们将在未来几十年内超过水力发电。亦或是对核电进行大量投资,它则有机会跃居第一(事实上,2001年时核电近乎超过水力发电,但从那时起,核电就停止增长,而水力发电仍保持其增长速度),这两种情况也分别是两个阵营所提倡的。时间会证明哪种能源在未来成为最主要的能源,但在做出预测前,我们只要看清从古至今的发展,就能明白这是属于水力发电的故事。

2011年,IPCC发布了《可再生能源和气候变化减缓报告》,其中有一章是关于水力发电的。以下是他们对当前和未来能力的评价:

全球水力发电的总开发潜力为14,576太瓦时/年(52.4百京焦耳/年),与其相应的装机容量为3721吉瓦,大约是目前装机容量的4倍。2009年全球总装机容量为926吉瓦,年发电量为3551太瓦时/年(12.8百京焦耳/年),平均容量因数为44%。在水力发电的总开发潜力中,未开发的容量范围从欧洲与北美的47%到非洲的92%不等,显示全世界仍有庞大的机会继续开发水力发电,其中非洲、亚洲和拉丁美洲的增长潜力最大。此外,对老旧电站进行适当的改造、现代化和升级,成本往往比开发新的发电站更低,对环境和社会的影响相对较小,而且执行所需的时间也比较短。改造目前缺乏发电机组但存在巨大潜力的现有基础设施(像是现有的拦水坝、堰塞湖、水坝、河流落差结构、供水方案)以增加新的水力发电设施。现有的45000座大坝中,只有25%用于发电,剩下的75%全都用于其它目的(如灌溉、防洪、航运和城市供水)。气候变迁预计会增加总体平均降雨量和径流,但区域模式将会有所改变:在全球范围内对水力发电的影响可能很小,但河流流量和时机的重大地区变化可能使计划面临考验。

2009年至今,全球水力发电增加了26%。如果IPCC对全球潜在能力的判断是正确的,那么水力发电可以继续扩大200%以上。另一种说法是,如果今天水力发电的潜能得到充分利用,它将占全球电力的50%左右(而不是17%),而全球发电总量中的低碳比例将达到70%(而不是39%)。

事实上,过去的50年里低碳能源在全球发电量中所占的比例并没有多大变化:

所以,如果下次有人声称太阳能/风能或核能将会是应对气候变迁的解决方案时,请询问他们为什么不提水力发电。

原文/ 陆晓鸥

翻译/ 陈耀龙

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