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化石燃料之后的生命

在丹麦海岸外的一个小岛上,石油之后的生活过得很好。

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萨姆索岛的人们已经看到了未来,那就是一个燃木炉。六年前,这个丹麦小岛上的4400名居民做出了一个雄心勃勃的承诺,他们将在2008年前学会放弃化石燃料。现在他们基本上已经接近目标,主要是通过采用传统方法的智能更新来利用可再生能源——太阳能、风能、生物燃气和木材。

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所说的炉子实际上是一个巨大的、最先进的炉子,它通过管道将热水输送到沿海村庄诺德比附近约180户家庭。炉子上方,一个巨大的勺子悬挂在空槽上方一动不动,它的对向爪子紧紧地合在一起,里面夹着一捆木屑。在机器数字大脑的无声指令下,爪子松开,木屑落入炉中,维持着1600华氏度的火焰。火焰加热水;水加热房屋。

清空后,勺子沿着天花板上的轨道滑动,停在一个敞开的容器上方,伸手抓取更多木材,然后呼啸着回到准备位置。在一个寒冷的冬日,炉子可能会消耗7吨从岛屿另一端的森林中砍伐的木屑。然而,现在是春天,只是有些凉爽,所以炉子的日常消耗量已降至更像持续的少量。

萨姆索能源公司(Samsø Energiselskab)的顾问兼前规划师拉塞·利勒旺(Lasse Lillevang)表示,部分热量在传输过程中消散,但设计效率高达80%至90%。该公司负责组织和为岛上的可再生能源项目提供咨询。“当你冷却烟雾时,会产生含有大量能量的冷凝水。所以该工厂的实际效率达到了105%。”他说。在外面,利勒旺指向烟囱中冒出的滚滚白烟。“那只是蒸汽;你可以看到烟雾有多白,”他说。“这是因为燃烧过程非常清洁。”

烟囱旁边是20排太阳能电池板,每排10块——总共有27,000平方英尺,种植在一片泥泞的田地里。夏季,这些电池板将取代木屑,成为诺德比地区热水加热的唯一能源。

诺德比的经验也是萨姆索岛的经验。这个面积仅为曼哈顿两倍的狭长土地,在1998年赢得了丹麦政府“国家可再生能源岛”的竞赛后,开始了这项实验。来自大陆的顾问们纷纷来到岛上,彻底改造了岛上的全部能源供应,不仅包括热力和热水,还包括电力和交通——每年约135吉瓦时。规划者们设想了大型项目,包括更大的风力发电场和更多由可再生燃料驱动的供热厂。提高效率和节约能源也提上了议程。居民们必须更换旧车,并且必须翻新房屋和企业以减少热量损失。农民们必须找到更有效的方式来耕作他们的土地。总而言之,这将花费每人超过22,000美元。

丹麦能源规划者将该项目视为一种巧妙的手段,旨在推销可再生能源的可行性和 desirability。萨姆索的成功提供了一个具有国际影响力的典范。布什政府曾表示希望减少美国对不可靠供应商进口石油的依赖;约翰·克里曾宣称,“任何身穿制服的年轻美国人都不应该因为美国对中东石油的依赖而受制于人。”与此同时,美国石油消费量持续增长。同样,预计到2025年,美国对电力的需求将增长50%。可再生能源可以帮助弥补这些缺口:美国能源部2001年的一项研究宣称,到2020年,可再生能源可以满足全国20%的电力供应,而消费者的成本增加仅略高于4%。

萨姆索岛的实验也为向小型和偏远社区提供清洁、可靠的电力提供了一个蓝图,这是美国各地普遍存在的问题。十二年前,密歇根州公共服务委员会的分析师汤姆·斯坦顿帮助制定了一项计划,通过节约、效率和当地生产的可再生能源,使密歇根湖的河狸岛摆脱大陆不稳定的高价电力。“事实证明,像河狸岛这样的地方在世界上每个公用事业服务区都存在,”斯坦顿说。“有些社区的服务成本会更高。”该项目在几年后停滞不前,不是因为缺乏技术,而是因为缺乏当地领导。河狸岛的支持者没有可遵循的模式。现在他们有了。

如果美国是SUV的国度,那么丹麦就是自行车的国度。这一点在抵达哥本哈根时就立即显而易见:数百辆两轮车停在中央火车站,一支自行车大军在城市最繁忙的街道上专用车道上穿梭。在过去的三十年里,丹麦人投入了相当于数十亿美元的资金用于改善绿色技术的研究,并提供补贴以促使市场接受这些技术。如今,可再生能源,主要是风能,产生了该国大约五分之一的电力。

利用风力是一项古老的传统。在萨姆索岛,从科尔比科斯港口出发的道路旁,第一个显眼的地标是一座坚固的19世纪风车,一座八角形建筑,屋顶像一个巨大的盐瓶一样逐渐变细,连接着四个交叉网格的叶片。几英里外矗立着一座更时尚的塔楼,虽然只有25年历史,却是丹麦最早为商业发电而建造的塔楼之一。风力发电此后成为该国最大的出口产品之一。目前在美国各地田野中拔地而起的风力涡轮机大部分都由丹麦公司制造,如维斯塔斯风力系统公司和NEG Micron公司。

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可以理解的是,萨姆索能源公司首先考虑的是风力发电。工程师们提议在岛上安装15台涡轮机,每台每小时可发电750千瓦,以满足所有本地电力需求。但萨姆索是一个小而古朴的岛屿——最宽处只有4英里,从北部的诺德比到南端由一座童话般的炮塔和爬满常春藤的砖墙宅邸统治的布拉廷堡庄园有16英里。其间没有高速公路,只有狭窄、通常空旷的小路,蜿蜒穿过村庄,沿着几乎察觉不到的小山丘和环绕着数百年历史的灰泥和半木结构农舍的田野。当一些居民,由昂斯伯格村教堂的墓地管理员尤特·托内森(Jytte Tønnesen)带头,反对在他们田园诗般的岛屿上引入如此多的现代风车时,没有人感到惊讶。

涡轮机技术的快速进步缓解了一些担忧。萨姆索能源公司发现,他们可以安装11台更新、1兆瓦的机器,其发电量比15台旧的750千瓦风车还要多。尽管这些风力涡轮机在岛上大部分地区都能看到,但它们并没有真正破坏景观。除非你站在它们正下方,否则它们几乎是无声的。它们甚至拥有一种现代主义的美感,它们时尚、对称的队列同步迎风而立,转子以迷人的节奏上下摆动。

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萨姆索能源公司还通过让当地人在项目中拥有经济利益来争取支持。其中九台涡轮机由照料邻近土地的农民所有。其余两台由一个由450名居民组成的合作社所有,他们为自己的股份支付了500到30,000美元不等。艾纳尔·莫滕森(Einar Mortensen)是一位面颊丰满、留着稀疏胡须、头发短而蓬乱的男子,他负责协调这项投资。他每年在岛上组织为期三天的夏季音乐节,并且热衷于保留当地就业机会。“我们希望继续成为一个充满活力的岛屿和充满活力的社会,”他说。“每份股份,你每年可以获得500克朗(约合80美元)。六年半之后,你就收回了投资。”

这些数字之所以如此有效,部分原因在于丹麦政府要求公用事业公司以通常高于市场价格的价格购买风力发电。这有效地提高了丹麦全国的电价。(然而,国家税收使价格上涨更多。)另一方面,萨姆索每年花费在电力上的约500万美元现在留在了本地,而不是用于从邻近的大岛屿进口能源。

风车于2000年开始运转,发电量足以满足岛上所有需求,并将剩余电力输送至大陆。然而,2002年,萨姆索岛又竖起了10台涡轮机,每台的功率是原先的两倍多,以一个柔和的弧形排列在岛屿南部海岸2.5英里处。这个海上风电场于去年初上线,帮助该岛履行了完全依赖可再生能源的承诺。所有电力都被出口,以抵消萨姆索岛用于交通运输的53吉瓦时能源。这是一种会计技巧,以便该岛从可再生能源产生的能量与消耗的不可再生柴油和汽油能量持平。

尽管岛上的三位有机农户计划将他们的柴油动力汽车改装成使用他们收割的菜籽油,但其他人仍然依赖传统燃料,并且可能在很长一段时间内会继续如此。交通运输是可再生能源竞争力不强的领域之一。过剩的风力发电最终可能会用于制造氢气以供燃料电池汽车使用,但这项技术还有很多年才能实现。萨姆索能源公司(Samsø Energiselskab)的董事奥格·约翰森·尼尔森(Aage Johnsen Nielsen)对这种妥协毫不道歉。“我们不可能在十年内改变整个岛屿,”他说。“相反,我们建议我们可以建设这个海上风电场,短期内可以弥补交通能源,长期内可以供应交通能源。”

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与取代萨姆索岛建筑供暖所需的煤炭和石油相比,竖立风车更容易。该岛的主要工作是农业;每年饲养8万头猪。理想主义的能源规划者们看着广阔的肮脏猪圈,立刻看到了一种尚未开发的资源。一个沼气厂可以消化这些粪便以及苜蓿草,提取浓缩甲烷来驱动发电机,并为大约200户家庭提供热量和电力。尽管一些丹麦公司已将沼气技术推向市场,但由于政府决定不为沼气发电设立价格支持,该项目停滞不前。另一项创新提案,即利用往返于该岛和大陆之间的渡轮产生的余热,因实际原因被否决:确保在渡轮故障时提供万无一失的备用方案将是极其昂贵的。

因此,利勒旺和他的同事们转向了更简单的技术。在丹麦能源机构50万美元的资助和另100万美元的贷款支持下,萨姆索能源公司于2002年6月开始建造第二座工厂,通过燃烧秸秆——岛上收割的玉米杆和玉米皮——来发电供暖。该厂于当年11月提前并以低于预算的成本投入运营,及时应对了寒冷的季节。这座位于昂斯伯格村的工厂的成功,随后又引发了另一座小型秸秆燃烧发电厂的建设。

当该工厂于今年晚些时候竣工时,萨姆索岛70%的居民将使用可再生能源驱动的区域供暖。对于居住在农村地区的人们,能源办公室建议使用太阳能热水器和燃木屑炉。但是,即使有慷慨的补贴,公众接受度也受挫,该岛附属能源和环境办公室负责人索伦·赫尔曼森(Søren Hermansen)说。他向当地的铁匠寻求帮助。“我们邀请大陆的专家,并邀请所有人到酒店开会,”他说。“我们提供啤酒、咖啡,每个人都在那里坐两三个小时,听取能源办公室的新情况。私人喜欢听我们的愿景,但当涉及到行动时,他们会找他们普通的商人。”到2003年,萨姆索岛的居民安装了90多个新的太阳能供暖系统和250个碎木屑燃烧器(通常同时使用),以及30个从土壤中提取热能的热泵。岛上四分之一以上的农村住宅——以及整个岛屿的三分之二——现在都使用可再生能源供暖。

但岛上四分之一的人口是养老金领取者,他们既负担不起安装绿色技术的前期成本,也无法等待回报。对于他们来说,萨姆索岛的规划者们宣扬最简单的方法来节约岛上的资源:隔热、新家电以及相对便宜的方法来减少能源需求。科罗拉多州落基山研究所首席执行官阿莫里·洛文斯(Amory Lovins)表示,在它们首次流行三十年后,效率解决方案仍然被严重低估。根据他的计算,美国通过更有效的利用,每天可以节省十亿美元的能源成本——大约是其总支出的一半。“这是我们最大、最便宜、最快的能源资源,我们应该做更多,”他说。在萨姆索岛,这种宣传正在找到追随者:大约45%的低收入养老金领取家庭已投资于节能。

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两个国家的故事

尽管我们的人均收入仅高出16%,但美国人均能源消耗量是丹麦人的三倍,这很大程度上反映了美国的生活方式。税收政策鼓励丹麦人节约。

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丹麦

  • 可再生能源(不含水电)供应的能源比例:13.2%

  • 电费(1千瓦时):0.23美元

  • 年家庭用电量(千瓦时/平方英尺):3.4

  • 人均温室气体排放量(二氧化碳当量):9.9吨

  • 人均收入:30,290美元

美国

  • 可再生能源(不含水电)供应的能源比例:3.3%

  • 电费(1千瓦时):0.08美元

  • 年家庭用电量(千瓦时/平方英尺):6.8

  • 人均温室气体排放量(二氧化碳当量):19.8吨

  • 人均收入:35,060美元

六年之后,萨姆索岛的总能耗削减了四分之一。根据能源办公室的估计,该岛还减少了41%的氮氧化物排放,减少了71%的硫氧化物排放,并消除了超过其应分担的二氧化碳排放量。这实际上是萨姆索岛在现有资金和技术下所能达到的极限。因此,赫尔曼森已成为绿色能源的布道者。他最近访问了美国和日本,并在布鲁塞尔四处奔走,为欧盟能源中心和能源学院争取支持。欧盟已发起一项运动,旨在确定100个可以复制萨姆索岛经验的社区,这是到2010年欧洲能源12%来自可再生能源运动的一部分。

具有讽刺意味的是,正当其他国家纷纷采纳萨姆索岛的愿景时,丹麦政府似乎正在放弃它。2001年的选举使一个保守政府上台,该政府大幅削减了该国大部分可再生能源的资金和其他激励措施。新政府认为可再生能源成本过高。例如,萨姆索岛令人印象深刻的成就,直接援助丹麦纳税人约400万美元(总项目成本约6500万美元)。

尽管风能和其他可再生能源的改进需要大量补贴,但与用于传统能源的资金相比,这些投资显得微不足道。例如,美国政府在过去50年里为核电工业提供了约1450亿美元的支持。据非党派预算监督组织“纳税人常识”报告,化石燃料行业每年获得约40亿美元的税收减免和其他援助——而且这个数字甚至没有考虑隐藏形式的支持,例如五角大楼的喷气式飞机研发,这导致了高效的新型天然气涡轮机。去年被国会否决的共和党能源法案的一个版本承诺在未来10年向煤炭、石油和核电提供370亿美元,是可再生能源拟议支出的六倍。然而,洛文斯说,尽管生产商获得的税收抵免相对较少,但风电在美国通常已与化石燃料提供的电力具有竞争力。其他可再生能源的成本也显示出稳步下降的趋势。

与此同时,越来越多的州监管机构和行业专家认为,美国的电网应该更加分散——更像萨姆索岛的电网。可再生能源,适合分布式、小规模发电,也能在这方面发挥作用。美国,像其他发达国家一样,主要依赖连接到全国电网的巨型中央发电厂。弗吉尼亚理工大学研究美国电力系统的技术历史学家理查德·赫什(Richard Hirsh)表示,中央发电厂大约在30年前因热力学和生产限制而停止了效率改进。此外,庞大、复杂、相互连接的输电线路容易受到突然中断的影响,正如去年8月在俄亥俄州发生的一次开关错误导致从密歇根州和安大略省到康涅狄格州和魁北克的4000万人断电的情况所鲜明显示的那样。“导致停电规模更大、次数更多的主要原因,”洛文斯说,“是建设更多更大的输电线路和发电厂。”

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萨姆索岛足够小,其可再生能源项目能够成功,很大程度上要归功于少数几位有机构支持且能够灵活适应不断变化的环境的专心致志的人的坚持。在2.9亿美国人中建立政治共识是一个更大的挑战,但萨姆索岛哲学的一些片段正在各州立法机构中生根发芽。目前已有37个州支持净计量,允许生产自己电力的电力用户将电卖回电网。与联邦政府主要向大型公用事业公司提供风能税收抵免不同,明尼苏达州通过直接支付给小型生产商来促进小型风能投资。2003年,该州增加了228兆瓦的风力发电量,其中超过35%来自小型本地业主。明尼苏达州总计563兆瓦的风力发电量,现在是继加利福尼亚州和德克萨斯州之后第三大风能州。

长期以来,将美国从化石燃料中解放出来的宏伟提议一直被认为是荒谬浪漫或 hopelessly 不切实际的。如果我们想改变我们的能源供需模式,或许我们最好像丹麦那样——一次一个岛屿地进行。

绿色能源能否在美国成功?

美国远未像萨姆索岛那样致力于去中心化的绿色能源。去年,参议院通过了强制实行10%标准的立法,但众议院反对该计划,参议院共和党人同意今年将其排除在能源法案之外。

一旦资金放开,它们往往会支持拥有明确支持群体的项目:例如,农民可以将玉米蒸馏成乙醇与汽油混合。风能税收抵免导致风力发电量急剧增加,但主要受益的是那些从其他来源获得收入的公司。因此,新的风力发电场强化了目前中央电厂通过国家电网互联的电力分配模式。

与此同时,私营公司正在探索更具创新性的选择,例如厌氧消化器,它能将动物粪便转化为甲烷,从而驱动发电机。新罕布什尔州朴茨茅斯的Microgy公司已获得丹麦消化器技术许可,并在没有补贴的情况下开始在威斯康星州的五个奶牛场建造工厂。这些农场各有800到1200头奶牛,每头奶牛都能为一个775千瓦的发电机提供燃料。该公司董事长乔·克雷西(Joe Cresci)计划在威斯康星州发电25兆瓦,并已达成协议为佛蒙特州开发15兆瓦。

R. M.

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