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地球知识局:德国为什么离不开煤炭?

2017-12-27 08:09:44

每到供暖季节,中国北方人在高贵地享受暖气的同时,还要同时付出被雾霾笼罩的代价。中国能源结构中煤多油少,尤其是劣质的褐煤使用量多的现状,正是导致这个现象的罪魁祸首。

(然而今年冬天北京持续蓝天,虽然整个北方为此是付出了代价的)

欧亚大陆的另一端,还有一个国家的民众也对褐煤的大量使用深恶痛绝,经常将能源转型的问题拿上公共辩论舞台。但是这个国家的能源转型却在越来越高的内外部声浪中举步维艰,甚至快要罕见地掉链子了。

今天的文章,就带你一起看看为什么工业大国德国,怎么也甩不掉煤污染的帽子。

举步维艰能源转型

在德国政界,环保问题是政党之间作利益交换的焦点之一。这其中,能源生产中的环保问题尤其重要,而煤炭的使用问题更是重中之重。可是按照德国目前的政党形势,想要完成这个环保方面的妥协似乎很不现实。

在环保方面最为激进的绿党(Die Grünen)(正是他们在2012年左右彻底关停了德国所有的核电站),也是最激烈反对褐煤电厂的政党。他们要求立即关停20座煤电厂,减少有污染的发电量。至于关停电厂留下的能源亏空,则交由新能源去填补。

2008年11月抗议核电

绿党logo,绿党

偏保守的德国自由民主党(FDP)想法不同。他们的思路是立即关停煤电厂会影响德国的能源供给,进而影响商品价格和失业率,对德国稳步发展非常不利。因此即使顶着巨大的环保压力,也要继续开启煤电站。

FDP

这两个中型党派,正是德国总理默克尔所在的基民盟想要争取成为联合内阁的核心。11月这三个党派联合组阁失败,能源环保问题是一个重要的阻碍因素。

值得玩味的是默克尔的表态。面对两个中型党派领导人的质疑和外界压力,这位老舵手说:“德国目前要彻底摆脱煤炭还很困难,但环保是必须的,我们会尽力。”也许作为当家人,只有她最为清楚德国能源转型的困难,却又不能逃避这个政治正确的难题,只能做出没有期限的暧昧表态。

心累

默克尔在纠结些什么呢?

德国是一个富煤国家,尤其是在传统的产煤区,也就是位于国境西侧鲁尔区和萨尔兰的产煤区,至今仍然在产出煤炭。正是这些区域丰富的煤炭资源和邻国的铁矿,帮助德国在工业革命当中完成了工业化和资本原始积累,成为了欧洲大陆上数一数二的强国。

其实除了鲁尔区和萨尔区,大部分都还是褐煤

但是,德国的煤炭资源储藏并不均衡,特别是质量较高的硬煤,在经历了几百年的开采以后已经开发殆尽。在德国中部一线,从莱茵河西岸、威悉河上游到德波边境上的一系列煤矿,出产的其实都是褐煤。

这个样子

由于硬煤开发殆尽,德国目前的硬煤消费必须从国外进口。俄罗斯是最大的出口国(不止天然气),占到德国硬煤进口量的三分之一强,之后是美、澳、哥伦比亚等能源大国。高昂的进口费用让德国的能源厂商不得不考虑使用本土生产的劣质褐煤。

德国格雷文布罗伊希附近的露天褐煤矿

褐煤的燃烧效率差、产生的飞灰大,还会在燃烧过程中产生大量的有害气体,是一种相对劣质的煤炭。在有选择的情况下,无论是发电厂还是金属冶炼厂都会避免使用这种煤炭。可如果是在强大的成本压力下,应用这种相对不环保的煤炭就是无可奈何的事情了。

德国火电厂的分布,以鲁尔区为最多

使用劣质煤发电,对于德国来说无疑是最经济的选择。但偏偏这个经济的选择不能光明正大地付诸实现,这又是为什么呢?

左右矛盾的改革

早在2010年,欧盟议会推出了一系列短期欧洲发展计划,统称为《欧洲2020》。这个计划中涉及的内容包括环保、教育、医疗、脱贫等诸多方面,被欧洲各国引为国家战略制定的目标方针。作为欧盟核心成员的德国,当然要在这个计划中以身作则。

《欧洲2020》计划中,和环保相关的内容主要是欧洲届时要相比1990年减少20%的温室气体排放量,以及使用20%的可再生能源(风能、太阳能、水力能等)。每个国家领到的指标大致就在这个数值上下徘徊。

各国2020项目进度,德国在其中两项上进度极慢,被打上了向下的黑箭头和红底色

为了照顾经济仍然需要发展的中东欧国家,德国揽下了减排的大任务,主动要求超额下降40%的碳排放。这个目标要实现,德国就要使用更多的可再生能源,并减少煤炭发电站的使用。两个方面双管齐下,德国的能源转型(Energiewende)才算成功。

Energiewende

在应用可再生能源方面,德国做得还是不错的。这主要是因为德国民众支持国家在节能减排事务上做出表率,以提高德国在欧盟内部的话语权。

由于能源改造面过大,联邦政府无力补助那些使用环保能源的家庭,很多费用甚至是在环保税之外由民众自己负担的。这也没有能够冷却德国民众对能源转型的热情,德国的可再生能源比例近年来节节攀升。

根据德国环境部今年10月的信息,2016年德国的可再生能源占能源供给比例已经到达31.7%,大大超过了《欧洲2020》计划对德国18%的比例要求。

但在这一路走高的可再生能源比例之下,德国的能源转型还是前路渺茫。德国环境部官员甚至在公开场合表示,德国可能在2020年没有办法完成可再生能源占能源比例18%的任务。默克尔本人在联合国气候大会上也躲躲闪闪,没有直接给出德国能源转型的进一步展望,显然是遇到了巨大的执行困难。这个数字上的矛盾又是怎么回事呢?

躲躲闪闪..

问题可能还是出在可再生能源的利用和储存困难上。

德国最重要的可再生能源是风电,而风电恰恰是能源生产环节中最不可控的一类。由于风速风力难以预测,在一天之内也会有很大的变化,因此风电机组的发电量经常很不稳定。即使是深入海中的风电机组,也有可能会遇到风平浪静的日子。

德国风力发电的分布

但电网对负荷的稳定性要求极高,过量的供给或是过量的消费,都会对整个电网带来不可逆的损失。去年德国就曾经出现过负电价现象,正是电网供应不稳定在价格上的表现:有时过量的风电供给让能源公司宁可倒贴钱也要让老百姓赶快用电。

风大风小说不准

要让不稳定的风电接入稳定性要求极高的电网,唯一的方法就是用某种方式把风能储藏起来,然后在电网中削峰平谷。然而目前人类还没有找到高效储存电能的方法,在输入输出的过程中都会造成大量浪费,得不偿失。这就注定了风电这种能源在整个能源结构中只能作为辅助角色而存在。

悲伤到暗淡

其他可再生能源类型也有各自的毛病:

垃圾焚烧中垃圾供应量的变化会影响供电量,有时甚至需要烧宝贵的汽油以维持热值;

居民太阳能发电受季节影响严重,冬天发电量不到夏天的1/3,极其不稳定;

地热资源有很强的地域限制,除了南部阿尔卑斯余脉以外德国没有稳定的地热产地;

潮汐能需要漫长而无用的海岸线,而海岸线对德国来说太珍贵了。

德国能源总发电量(2016年)

至于经济实用的核能,则在日本福岛危机之后,被德国民众所唾弃,离开了德国的能源市场。

说到底,德国的能源困境还是因为人类在可持续能源方面的研究成果仍然有限。经济性、稳定性、清洁性三大要素并存在人类能源市场上还是一个不可能三角,即使是发达的德国也概莫能外。可持续能源在德国能源市场的占比,根据折算,其实只有13%多。

他山之石可以攻玉么?

残酷的能源转型中,头疼的不只是德国。相似经济体量的英国法国都面临着类似的压力。但是这两个国家似乎都想了一些投机取巧的办法,比实诚的德国人鸡贼多了。

英国国土小、资源少、孤悬在欧洲大陆之外,对能源转型可做的事情不多。再加上脱欧以后,欧洲议会的政策指导对英国作用有限,英国根本也没有想从自己身上找改进空间。相反,英国想的办法是和欧洲合作,把能源转型的难题抛给欧洲的邻居们。(这时候想起邻居的好了)

柱状图达到小圆点的国家已经达标,德法英几位大佬显然不合格

2015年之后,英国陆续和爱尔兰、比利时、荷兰和法国(四个国家都还没有完成自己的减排目标)相继签订了能源购买协议,试图通过购买这些邻国的可再生能源调整本国的能源结构。

这其中最具野心的计划,是修一条1000公里长的海底隧道,把电线接到地热能丰富的冰岛。如果工程最终成功,将会为英国带来足够供应75万户家庭使用的地热电力。

对于西欧的能源困境,俄罗斯表示笑而不语

从冰岛地下喷涌而出的巨大能量....

法国采用的战术则是高挂免战牌,以需要更多论证为由拒绝对能源结构做出更多表态。

从奥朗德时代开始,法国在面对欧盟议会质询时都一直在采用拖延战术,一边公布自己并不合格的减排成果,一边拒绝对进一步的减排划定时间界限。

从下图中可以看到,法国的可再生能源使用比例和德国差不多。但这是在法国拥有19家核电站、58座民用核反应堆的前提下达到的成果(对比德国不使用核电)。法国对能源转型事业的消极态度由此可见一斑。

佛系环保

可持续能源转型做得比较好的国家都集中在北欧。冰岛、挪威、瑞典芬兰、波罗的海三国都是欧洲的模范国家。北欧丰富的地热能,也是这些国家完成能源转型的基础。尽管地热能限制颇多,但对这些相对小国寡民国家,这样的能源结构已经足够满足需求了。

这都是冰与火的世界

能源转型、节能减排,这都不是单凭一个国家的能力在一朝一夕之间就能解决的问题。地理条件的制约,和资源禀赋的不同,决定了一个国家使用能源的基本方式。即使通过政策引导和科研攻关能够在一定程度上改变能源结构,也会付出巨大的代价且迁延日久。

同时保障环境健康和国民经济发展,是走钢丝一样的精巧活,比翻嘴皮子困难多了。德国能源转型的阵痛,对能源结构类似的中国也有一定的借鉴意义。人们应该认识并尊重中国煤炭资源丰富的特点,在清洁煤利用上下功夫,而非闻煤色变,以至于不理智地盲目要求调整能源结构。

参考文献:

World Economic Forum. The best countries in Europe for using renewable energy

https://en.wikipedia.org/wiki/Renewable_energy_in_the_European_Union

Spiegel Online. Deutschland verfehlt das EU-Ziel deutlich

德国环境部. Erneuerbare Energien in Zahlen

德国联邦政府. Thema Energiewende

euracoal. Germany:the voice of coal in Europe

Jeremy Plester. Europe's renewable energy revolution. 

Greenpeace Deutschland. FRANZÖSISCHE ENERGIE-REVOLUTION

Ecowoman. Bundesregierung will neue Kohlekraftwerke bauen

Spiegel Online. Wo in Deutschland noch Kohlekraftwerke stehen

Le Monde. Eclaircie pour les énergies renouvelables en France

Sciences et Anvenir. France : le point sur les énergies renouvelables

新浪财经. 纵使可再生能源发电再创记录,德国经济仍靠燃煤驱动

能源杂志. 德国弃煤遇烦恼 煤炭复兴再起波澜

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来源:地球知识局 | 责任编辑:李泠
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