9月选书《末日永远不会到来（下）》04-马斯克的光伏计划或许并不可行

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大家好，我是蔡书腾。今天继续为你解读谢伦贝格的《末日永远不会到来》一书。

2015年，埃隆·马斯克曾就能源转型发表演讲。他向观众展示了一张大气中二氧化碳浓度上升的图表，说道：“这就是今天的情况——相当糟糕。我认为我们应该共同为此做点什么，而不是试图获得达尔文奖。我们在天空中有一个方便的核聚变反应堆，叫做太阳。你不需要做任何事，它就能工作。它每天都出现，并产生惊人的能量。”

马斯克说：没有必要担心太阳能发电占用太多土地。在美国，几乎不需要多少土地就可以摆脱所有的化石燃料发电。这真的不多，而且大部分地方都在屋顶上。你不需要破坏土地，你不需要找到新的地方，大部分就在现有的房屋和建筑的屋顶上。”

他继续说道：“现在，太阳能的明显问题是太阳在晚上不会发光……我们需要把白天产生的能量储存起来，这样晚上就可以使用。”

解决方案是特斯拉的新产品Powerwall，一种可以挂在车库墙上的电池。马斯克表示，他的电池和电池板将为生活在世界偏远地区的人们提供廉价可靠的电力。

马斯克说：“基本上，世界上所有的发电都可以转变为可再生能源，主要是太阳能。我所谈到的太阳能板和电池，是我所知道的唯一能做到这一点的途径。我认为这是我们必须做的，我们可以做的，我们将会做的。”

在热烈的掌声中，马斯克结束了演讲，走下讲台。

作者曾经也是可再生能源的积极倡导者，他曾经认为，就像我们通过智能手机获得了革命性的力量一样，我们也将通过太阳能电池板和电池获得类似的革命性力量。

然而，理想很丰满，现实很骨感。

购买和安装最新的特斯拉Powerwall的成本超过1万美元。除此之外，安装太阳能板的费用在1万到3万美元之间。作者一家每月电费大约100美元。因此，他们至少需要17年的时间才能收回投资。另外，如果他决定中途搬到另外一个房子，这笔投资就打水漂了。

如果连富裕的西方人都买不起太阳能板和电池，苏帕提和伯纳黛特们就更买不起了。

目前，能源分析师仍看好可再生能源。美国政府估计，到2050年，可再生能源在美国将成为比天然气更大的电力来源。该机构估计，在全球范围内，可再生能源将从2018年占全球电力的28%上升到2050年的近50%。

但这些数字具有误导性。2018年，可再生能源占全球一次能源总量的11%，而其中超过六成来自水电站。尽管得到大肆的宣传，太阳能和风能仅占全球一次能源的3%。

那么，在电池成本迅速下降的情况下，太阳能和风能会爆发式增长吗？

电池的成本正在下降，但进展是渐进的。在过去的几十年里，电池的进步使得手机、笔记本电脑以及电动汽车的激增成为可能。但这并没有考虑到电网电力的廉价存储。

以特斯拉最著名的电池项目为例，它是位于澳大利亚的一个129兆瓦的锂电池存储中心，能为7500户家庭提供4小时的备用电力。但是，澳大利亚有900万家庭，一年有8760个小时。

世界上最大的锂电池存储中心之一位于加利福尼亚州的埃斯孔迪多。但是它只能为2.4万个美国家庭储存4小时的电力，而美国大约有1.34亿家庭。为了给美国的所有家庭、企业和工厂提供4小时的电力储备，我们需要1.59万个埃斯孔迪多规模的锂电池存储中心。

各种研究表明，将不可靠的风能整合起来的成本很高，而且随着系统中风力的增加，成本还会上升。例如，在德国，当风能占电力的20%时，电网的成本会增加60%。而当风能占比达到40%时，成本会增加一倍。

因为所有的风力发电厂旁都必须配备天然气发电站作为后备，随时待命，在风力骤减的时候点火发电。而且，风力发电厂往往位置偏远，需要铺设很长的电线，还必须为这种难以预测的能量形式配置额外的人员和设备。

另一项研究发现，考虑到整个大陆的天气和季节性变化，如果美国以太阳能和风能为动力，使用电池来确保可靠的电能，所需的电池存储成本将超过23万亿美元，这比2019年美国国内生产总值还要高出1万亿。显然，这是不可能实现的。

今天，即使是可再生能源的主要倡导者，也认识到电池不能解决由太阳能和风能的每日和季节性循环所造成的问题，但目前还没有找到其他合适的存储解决方案。

在支持可再生能源方面，没有哪个国家比德国做得更多。在过去的二十年里，德国经历了所谓的能源转型，也就是从核能和化石燃料到可再生能源的转变。彭博社的能源分析师称，到2025年，德国将在可再生能源和相关基础设施上花费5800亿美元。

尽管投入巨大，德国只有42%的电力来自风能、太阳能和生物质，风能和太阳能仅占德国电力的34%，并且依赖天然气作为备用。

2019年秋天，咨询巨头麦肯锡宣布，德国的能源转型对该国的经济和能源供应构成了重大威胁。麦肯锡写道：问题体现在能源工业三角的所有三个方面——气候保护、供应安全和经济效率。

2019年7月，德国电网曾停电三天，不得不从邻国进口紧急电力以稳定电网。麦肯锡写道：德国未来的电力供应形势将更加严峻。

可再生能源给消费者带来的成本高得惊人。自2007年以来，德国的电价上涨了50％。2019年，德国的电价比欧洲平均水平高出45％。

美国也有类似的情况。自2011年以来，以可再生能源为主的加州的电价上涨速度比美国其他地区快了六倍。

没有多少技术创新可以解决可再生能源的根本问题。太阳能和风能发电更加昂贵有两个原因：一是电力不可靠，因此需要100%的备用电源；二是能源很稀疏，因此需要大量的土地、输电线路和矿产资源。

换言之，可再生能源的麻烦从根本上讲不是技术问题，而是自然问题。

因此，可再生能源的实际需求在世界各地引发了当地环保人士的反对。德国能源转型所需的7700公里输电线路中，只有8%已经建成；2019年，可再生能源和相关输电线路的部署迅速放缓。

德国这样，世界也会这样。从全球来看，2018年是自2001年以来，可再生能源的增长首次出现停滞。出于物理、环境和经济方面的原因，许多人对可再生能源的扩张能否继续持悲观态度。德国《明镜》周刊在2019年总结道：风力发电的繁荣时代已经结束。

2013年春天，一架名为“太阳动力号”的太阳能飞机飞越了美国。新闻报道说，这“证明了不用燃油的清洁飞行是可能的”。

但是，“太阳动力”号显示了能量稀疏燃料的内在局限性。它的翼展与波音747相同，波音747可以搭载500人，时速接近1000公里，而“太阳动力”号只能搭载飞行员一人，时速不到100公里，所以它花了两个月的时间才完成这次旅行。

阳光的稀薄性意味着太阳能发电厂需要大量土地，因此会对环境造成重大影响。即使是世界上阳光最充足的地方也是如此。加州最著名的太阳能发电厂伊凡帕所需的土地面积是迪亚布洛峡谷核电站的450倍。

太阳能和风能有严格的物理限制。风力涡轮机的最大效率为59.3％，科学家们一百多年前就知道了这一点。太阳能发电厂可以达到的功率密度是每平方米50瓦。 相比之下，天然气和核电厂的功率密度在每平方米2000瓦到6000瓦之间。

建造太阳能发电厂和建造其他工业设施很像。你必须清除整个区域的野生动物。为了建造伊凡帕发电厂，开发商雇佣了生物学家，把濒危的沙漠龟从地洞里拖出来关到笼子里，许多沙漠龟在此过程中死去。

太阳能电池板和风力涡轮机也需要更多的材料，产生更多的废物。太阳能电池板所需的水泥、玻璃、混凝土和钢铁等材料是核电站的16倍，产生的废物是核电站的300倍。

太阳能电池板通常含有铅和其他有毒化学物质，除非将整个电池板拆开，否则无法将其清除。加州正在考虑如何将废弃的太阳能电池板从垃圾填埋场转移走，因为专家不建议在垃圾填埋场处置太阳能电池板，以防组件破裂和有毒物质渗入土壤。

自2016年以来，许多太阳能公司已经破产。当这种情况发生时，公众不得不承担起管理、回收和处置光伏废物的负担。发达国家往往会把这些废弃的太阳能电池板出口到贫穷和发展中国家，而这些国家并没有能力妥善处理电池板里危险的化学物质，它们会泄露到地下水中，从而破坏当地环境。

城市需要集中的能源。可再生能源的低功率密度不仅是保护自然环境的问题，也是维护人类文明的问题。如果完全依靠可再生能源，由于其能量密度很低，人类文明将不得不占据比现在多100倍到1000倍的空间。

马斯克声称，一小片区域的太阳能电池板就可以为全美国提供能源。这是非常误导人的。

如果要产生与美国目前相同的总发电量，那么无论在一天中的哪个时段或哪个季节，马斯克都将所需的土地面积低估了40%。即使把太阳能电池板安置在阳光最充足的地区，他的太阳能发电厂也需要比马里兰州更大的面积。

马斯克对需要储存的能量的描述有误。他的太阳能发电厂在秋冬两季只能产生其年发电量的五分之二，但同一时期内，全国将消耗总电力的近50％。这意味着，美国每年约有10％的需求需要在半年的时间里通过电池储存起来。以目前的锂电池价格计算，这需要高达188万亿美元。

这是一个天文数字。另一个解决方案是扩建太阳能发电厂，这要比马斯克最初计算的面积大80%，大约占据46万平方千米的面积，比甘肃的面积还要大。

马斯克还声称，电池只需要1平方英里的土地，但如果我们以加利福尼亚州埃斯康迪多的新工厂为模型，实际将占用250平方英里。

这些计算只考虑了电力。如果我们将所有能源考虑进来，空间需求很快就会失控。例如，如果美国试图利用可再生能源来生产其所需的所有能源，那么将需要美国1/4到一半的土地。相比之下，当今的能源系统仅需要0.5％的土地。

正如煤炭由于较高的能量密度使工业革命成为可能，太阳能和风能由于其极低的能量密度，将使今天高能量的城市化和工业文明成为不可能。

2019年，《明镜》周刊得出结论，德国的可再生能源转型是错误的。向可再生能源的过渡注定要失败，因为现代人无论多么浪漫，都不想回到前现代的生活。

除了低功率密度，风能还有一项巨大的环境危害，那就是它会杀死大量的鸟类、蝙蝠以及昆虫。

在许多国家，风力涡轮机是继栖息地丧失和白鼻综合症之后对蝙蝠最大的威胁。风能行业非常清楚这个问题，但仍然强烈抵制哪怕是适度的缓解措施，以降低蝙蝠死亡率。其结果是，许多蝙蝠物种正在走向灭绝。

由于占据了大面积的迁徙栖息地，风力涡轮机也成为具有高度保护价值的大型鸟类的最大威胁之一，比如金雕、秃鹰、红尾鹰、斯文森鹰、美国红隼、游隼和草原隼等。风力涡轮机的扩张对美国西部的金鹰造成了特别大的伤害，导致那里的金鹰数量急剧下降。

快速旋转的叶片就像一种顶级掠食者，大型鸟类还没有进化到能对付它。由于大型鸟类的繁殖率比小型鸟类低得多，它们的死亡对物种整体数量的影响要大得多。

政府很少停止风能项目，或要求改变风力涡轮机的位置或运作方式，也没有要求风能开发商披露他们杀死鸟类和蝙蝠的时间与数量。风能行业开发者甚至提起诉讼，以阻止公众获取有关鸟类死亡的数据。

2018年，德国一名科学家宣布，工业风力涡轮机似乎是该国昆虫死亡的重要原因。数百万年来，昆虫利用风力丰富的路线进行迁徙，而这些路线越来越多地被风力发电厂所覆盖。据保守估计，德国的风力发电厂每年大约杀死1.2万亿只不同种类的昆虫，占英格兰南部每年昆虫迁徙总数的三分之一。

在过去的几年里，越来越多的环保主义者和生物学家加入了反对可再生能源的行列。2014年，75名保护生物学家在一封公开信中写道：“风能和太阳能等可再生能源面临着可扩展性、成本、材料和土地使用等现实问题。”

这一集的内容就讲到这里。最近三集，我们重新审视了核能、太阳能、风能的利弊与发展现状。未来三集，我们的探讨重点将回到“人”上面，重点探讨目前大行其道的环保主义所携带的精英元素与ZJ元素，到时候见！