太阳能、风能、地热能、生物质能……可再生能源有望在发电过程中不排放二氧化碳,这与石油和煤炭等化石燃料不同,从而限制全球变暖。这些可再生能源真的是打造更清洁地球的正确解决方案吗?
可再生能源和能源转型
太阳能、风能、水力发电、地热能和生物质能(焚烧废弃物)被视为可再生能源或ENRi能源,因为它们在人类层面上是取之不尽、用之不竭的。所有这些能源,以及核能,都被视为脱碳能源,这意味着它们产生的二氧化碳极少,从而造福于更清洁的地球。
能源转型是从污染和二氧化碳排放能源向污染较少能源的转变。这一转型旨在尽可能地实现技术电气化(如今,我们使用的石油和天然气远多于电力),生产无碳电力以减少二氧化碳排放,最重要的是改进技术,使机器消耗更少的能源。因此,能源转型就是将我们的能源消耗转向污染较少的能源,以遏制威胁地球的全球变暖。
二氧化碳,头号敌人?
当我们谈论能源转型时,我们总是谈论向可再生电力的过渡。事实上,面对全球变暖, 污染的头号敌人是碳,它是主要的温室气体之一(二氧化碳、甲烷)。
如果我们比较一下每种能源发电站生产相同数量电力时排放的二氧化碳率:
- 每生产1千瓦时(KWh)的煤炭,会排放1000克二氧化碳
- 天然气,400克二氧化碳
- 水力发电站大坝,二氧化碳排放量从 6 克到 140 克
- 太阳能 55克二氧化碳
- 地热能 45克二氧化碳
- 风力发电 14克二氧化碳
- 最后是抗二氧化碳冠军——核能,它仅排放 6 克二氧化碳,提供相当于 1 千瓦时的电力。
如果可再生能源似乎是减少二氧化碳排放的解决方案,那么这首先意味着减少我们对石油和煤炭的依赖,转而使用不会导致全球变暖的核能。
核电的关键作用

能源转型旨在尽可能地摆脱化石燃料,首先是煤炭,然后是石油和天然气。这是一个非常雄心勃勃的目标,因为这些能源不仅在日常生活中至关重要,而且在地球的经济平衡中也发挥着至关重要的作用。这正是能源转型的难点所在。它必须大力发展可再生能源(优先发展风能和太阳能丰富的国家),同时保护核能,以确保平稳过渡。此外,转型还必须避免可能给民众带来负担的限制和约束。核能与可再生能源的结合,才能实现高效舒适的转型。
可再生能源会造成污染吗?
太阳能和风电场必须大规模建设,这会产生诸多污染。事实上,要转化可再生资源(太阳能和风能),必须建造各种设施(太阳能电池板和风力涡轮机),这需要耗费数千吨材料(混凝土、水泥、钢材、玻璃、稀有金属等)。最终,在相同功率输出下,该项目所需的材料将是核电的10到15倍。然而,这些材料是不可再生资源,因为它们在开采和转化过程中消耗了能源并污染了环境。更不用说它们的制造过程,该过程使用化石燃料,因此会在上游排放二氧化碳。
那么足迹呢?换句话说,平均占用多少土地面积,生产相同数量的能源会破坏多少自然土地:水电180平方公里,太阳能170平方公里,煤炭80平方公里,地热50平方公里,5平方公里以下:风能、天然气,最后是核能,而核能始终位居榜首。可再生资源的开发并非没有后果。
可再生能源的限制

首先,大多数可再生能源,无论是太阳能、风能还是水力发电,都只能产生电能。但电能并非唯一的能源用途。
在法国,电力仅占能源消耗的25%。我们需要大量的石油(用于交通运输、工业、农业和住房),也需要天然气,甚至更多的煤炭。清洁电力固然好(法国已经拥有核能和水力发电),但它并不能解决所有问题。需要注意的是,仍有68%的化石能源直接被消耗,必须尽可能地用电力来替代,前提是电力是脱碳的,也就是核能或可再生能源。
可再生能源为何不足?
由于其“间歇性”运行和低效率,无论是太阳能还是风能,这些能源本身都不足以满足电力需求。事实上,太阳能和风能都依赖于太阳,而太阳仅在白天供应,且受天气影响;风能则依赖于风,而风力也随机变化。因此,它们的发电量不稳定,相对难以预测。
法国的主要电力生产系统难以预测,而且其发电量不稳定,经常出现停电。正因如此,可再生能源仍然需要按需发电系统,例如火力发电厂(天然气/煤炭)、核能发电厂和水力发电厂,以便在电力需求大幅增长时快速发电。
总之,可再生能源并不是取代所有其他能源生产系统的唯一完美解决方案。
一个主要问题,存储

在“全可再生能源”和“全电力”的场景下,问题在于如何储存电力,以解决这些能源的间歇性问题。目前,这种最低限度的储存是通过电池(通常是“锂离子”)来实现的,但不幸的是,这些电池在制造过程中和使用寿命结束时都会造成严重的污染。
那么,如何才能在不造成未来生态灾难的情况下储存大量能源呢?答案是抽水蓄能电站(PSP,即特定水电站)。这是目前唯一可用的大规模高效储能解决方案,尽管它已经存在很长时间,但很可能成为未来的一个领域。这些特殊的发电厂在技术上能够储存剩余能源,填补未来间歇性可再生能源的缺口。
一个主要问题仍然存在:这些水坝数量的大量增加将导致人口流离失所。
我们应该停止核电吗?
在法国,为了对抗二氧化碳排放、取代化石燃料,放弃核电站(核电站约占法国发电量的70%) ,实在是太不合理了!事实上,我们将被迫用其他可控、非间歇性发电系统,也就是天然气发电系统(煤炭几乎被禁止)来取代这些发电厂。
大约十年前,德国就经历过类似的情况。当时,德国希望逐步淘汰核电,转而使用可再生能源。结果呢?德国如今已成为欧洲二氧化碳排放量最大的国家,因为它别无选择,只能依靠煤炭和天然气来弥补风力涡轮机的间歇性,并满足其人口日益增长的电力需求。
如何优化可再生能源?
解决方案?根据能源使用情况选择不同的能源,以找到适合每个国家的最佳“能源结构”。在法国,电力仅占能源消耗的23%至25%,大部分能源(尤其是汽车和供暖)来自石油和化石燃料。
正如我们所见,这些能源正是污染最严重的。与能源转型相比,减少化石燃料的消耗才是能源转型的真正挑战。
节能减排至关重要

事实证明,摆脱石油、天然气和燃油极其复杂。将车辆转换为电动汽车需要基础设施来为汽车充电,并耗费大量资源来维护电池。更重要的是,如果法国每个人都开电动汽车,我们就必须生产更多的电力。而利用可再生能源大量生产电力是一个难题。
这解释了为什么专家认为能源转型最重要的目标首先是减少能源需求(尤其是汽车出行和供暖)。
全电动化的风险有哪些?

目前欧盟推行的能源战略是首先推动间歇性可再生能源取代煤炭,然后是天然气,同时还取代核能(取决于各个国家)。
该计划有可能在未来几十年造成严重的能源和资源供应问题。一些北欧国家已经面临这种情况,这些国家已大规模转向电动汽车,并面临能源短缺。
法国或许也面临同样的问题,该国正在继续推行关闭部分核电站的政策,以可再生能源取而代之。事实上,广泛的脱碳政策带来的大规模电气化,尤其是在交通运输领域,正导致电力需求不断增长。
虽然可再生能源对于能源转型,尤其是生态转型至关重要,但没有哪种能源是完美的。因此,人们关注能源多元化,并保留核电,因为核电的二氧化碳排放量低,而非效率高。但最重要的是,向可再生能源的转型必须伴随能源需求的大幅减少,这需要每个人提高能源意识并改变生活方式。