《华尔街日报》：阻碍我们实现全电动的五大因素

电气化成为热门话题。

随着越来越多的政府、企业、投资者和消费者致力于减少世界对碳密集型化石燃料的依赖，他们经常选择电力作为首选能源。政府间组织国际可再生能源机构预测，到2050年，全球近一半的能源消耗可能以电力形式存在，而目前这一比例约为20%。

这是有道理的：电气化通常是我们实现能源消费脱碳的最快和最便宜的方式。脱碳电力技术已经存在，并且在很大程度上可以由私营部门大规模部署。

但关于“万物电气化”的讨论有一个令人清醒的事实：这不太可能发生。至少不会很快发生。出于多种原因，我们无法完全走上电气化道路——我们也不应该希望如此。首先，这将对其他可行的温室气体排放上升解决方案施加不必要的限制。它还忽视了电气化现有的技术、监管和战略限制。

这并不是说世界不应该转向新的——更清洁的——电力。不仅仅是因为它在应对气候变化中的作用。除其他外，通过可再生能源实现电气化在能源安全方面发挥着关键作用，特别是对于那些石油和天然气稀缺且昂贵、燃料价格波动威胁经济增长和财政稳定的国家。去年，清洁能源帮助德国和其他欧洲国家应对了从俄罗斯进口天然气的损失。新的清洁能源也在帮助中国和印度等主要经济体减少空气污染。

但即便具备环保与战略优势，在可预见的未来，电气化仍非万全之策。

原因有五：

1. 部分领域难以电气化

诸多行业在可预见的未来仍面临电气化难度大或成本过高的问题。为何目前没有大型商业航空公司运营电动长途航班？因为跨大西洋飞行所需电池的重量将超过客机自重。

电池重量与续航里程同样是18轮卡车电气化的障碍，尽管其技术进展已领先于大型喷气式飞机。福莱纳推出的eCascadia重型电动卡车续航仅250英里，充电需90分钟以上，价格是柴油版的两到三倍。

随着电池与充电站技术发展，这种情况或将改变。环保基金会最新研究指出，到2030年长途电动卡车或具成本效益，但届时氢能、废物发电、生物燃料及尾气捕集等替代方案也可能成熟（下文将详述）。

高炉、水泥窑、石化厂等高温工业流程是另一类难以电气化的领域，因为某些工业应用场景中，实现高温电加热存在技术挑战且成本高昂。

一个关键问题是，任何非计划性停机或温度波动——由电力波动或天气、事故、断路器故障等干扰引起——不仅可能毁掉最终产品，还可能损坏价值数十亿美元的工业设备。虽然可以通过自动化备用能源系统避免这种情况（如核电站常规采用的防熔毁措施），但这仍是一项昂贵的附加成本。

对于目前使用煤炭或天然气作为热加工燃料的部分重工业而言，防范电力供应中断可能代价高昂。图片来源：Mason Trinca/《华尔街日报》### 2. 最难电气化领域或将迎来更经济的替代方案

电力并非技术创新的唯一方向。因此，某些行业若此刻投资电气化解决方案可能面临风险，因为未来可能出现更优、更廉价的技术方案。生物燃料、氢气、沼气以及配备碳封存技术的化石燃料等替代能源，有望成为更优越的动力来源。

例如，密歇根州威克瑟姆的初创企业Remora正在设计一种设备，可在卡车行驶时直接收集尾气中的二氧化碳，将其压缩后用于封存或销售。多家航空公司已开始使用由提纯生物废料制成的航空燃油，这种燃料可与石油基柴油混合使用——即所谓"即用型燃料"，无需特殊或新建燃料运输基础设施。利用可再生能源制造的氢气最终也可能成为飞机和卡车的动力解决方案。

海德堡材料公司作为全球建材制造商，正在研究为其印第安纳州米切尔工厂部署碳捕集与封存技术。该技术使其能在继续使用化石燃料能源的同时，通过新增设备在燃烧活动前、中、后期将二氧化碳排放与其他废气分离。分离后的二氧化碳将被运输至深层地质层永久封存，或以不重返大气层的方式回收用于制造其他产品。

这些方案的共同优势在于能利用现有能源基础设施，而非在其服役寿命结束前提前淘汰。

3. 土地获取难题与投诉激增

尽管许多国家（尤其是美国）存在大量无人居住土地，但"无人区"并不等同于"可开发利用区"。

首先，在高度城市化地区或人口稠密国家，寻找足够空地建设替代燃料设施颇具挑战。从印度到非洲各地，可再生能源开发商常难获准购买或租赁所需地块。包括美国在内的许多地区，居民常反对在居住区附近建设风电场、太阳能电站及配套输配电线路。

试想：一座1吉瓦核电站通常占地不足1平方英里（约640英亩），而同等发电量的风电场需占地约10万英亩。普林斯顿大学估算，在2050年美国电力几乎全部来自风光发电的高比例可再生能源情景下，即使考虑效率提升，仍需约2.44亿英亩无人区安装风机。当前美国电力系统（含燃料生产与发电厂）仅占用约2000万英亩土地。现有输电线占地480万英亩，但随着可再生能源占比提升，这一数字可能激增。

对于日本这样的小国来说，即使其新兴的海上风电业务能够起步，可再生能源用地需求似乎也难以克服。但即使对美国这样的大国而言，风能和太阳能农场的建设也常因其他用途的土地（或海域）主张而受阻。目前全美仅有两座小型海上风电平台在运营，第三座规模更大的平台即将竣工。拜登政府正试图在联邦层面改变这一现状，但地方因素往往难以协调。

此外，美国所有未开发土地未必都与大型能源消耗都市区接壤，或位于最具商业规模可再生能源资源的位置。例如，许多美国大城市并不毗邻中西部陆上风电、海上风电或西南部太阳能资源带。

4. 获取必要许可的困难

由于发电能源往往不在人口稠密区，这意味着需要建设更多输电线路，而更多线路意味着更复杂的许可程序——这可能是个耗时数年的多阶段流程。

除可能需要新建输电线路外，可再生能源项目还需获得技术审批以接入现有电网，证明新增电力不会影响现有系统稳定性。监管机构的评估和批准同样可能耗时数年。美国国会虽已讨论许可制度改革，但目前尚未看到解决问题的曙光。

美国并非唯一面临输电设施建设与电网接入难题的国家。在印度，太阳能项目的土地审批程序犹如官僚主义噩梦，至今仍是发展障碍。德国曾因乌克兰危机被迫调整政策前，当地民众反对建设从北部海岸向南部工厂输送海上风电的高压输电线路，导致项目搁置多年。非洲各国政府虽能获得外国援助建设风能和太阳能设施，却难以筹措资金建设将电力输送给居民和工业的输电线路。这些因素将持续拖慢电气化进程。

5. 电网系统极易受干扰

问题远不止偶尔出没的松鼠。近年来，我们目睹了气象系统导致美国大片地区同时断电的灾难。乌克兰战争警示我们：当日常生活过多依赖单一基础设施时，针对电网的网络攻击可能造成毁灭性后果。照明、通信、数据中心和金融服务等关键系统已完全依赖电力运行，若将整个能源系统和工业运营都置于电网之上，即便不算彻底不负责任，也堪称冒险之举。

电力中断风险终将出现技术解决方案，但实施需要时间与资金。家庭、政府和区域电网都需投资备用系统，以便在主电网故障时通过自动化无缝切换。这一过程可能需要数十年时间——以及巨额资金。彭博新能源财经估计，电网扩建需投入17.3万亿美元，现有设施维护需4.1万亿美元，总计达21.4万亿美元。

最终，毫无疑问，世界正朝着更多事物电气化的方向发展。这对能源安全、稳定的经济增长和减少温室气体排放都是有益的。

但同样明显的是，一个将一切电气化的目标既不可能也不可取，将我们所有的能源鸡蛋放在一个篮子里将是徒劳之举。创新绝非仅限于电力领域。许多具有前瞻性的企业正在尝试新方法，以减少工业过程中的排放，并在交通和建筑应用中替代化石燃料，有时还得到政府的支持。为他们加油。与其否定非电力解决方案，不如希望他们能解锁更优的解决方案。

艾米·迈尔斯·贾菲是《能源的数字未来：利用创新促进美国韧性与国家安全》一书的作者，也是纽约大学专业研究学院的研究教授。她的联系方式是[email protected]。

本文发表于2023年7月24日的印刷版，标题为《阻碍我们实现全电气化的五大因素》。