在這張2010年的資料照片中，德國綠黨領導人塞姆·奧茲德米爾（右EmOezdemir）和雷納特·庫埃納斯特（RenateKuenast）站在柏林總理府前兩座膨脹的核電站之間發表了反對核能的聲明
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可再生能源，是“新能源”時代的最佳方案？詳解核能&碳中和未來
01風能和太陽能困境：低發電量&存儲策略兩大魔咒
目前，德國每年超過35%的電力消耗來自于風能和太陽能。已建成的風力發電機組超過3萬臺，總裝機容量接近60 GW。德國現在約有170萬套太陽能（光伏）發電裝置，裝機容量為46GW。從全球范圍來看，這一數據也是極為驚人的。
然而，大多數時候實際發電量只占據裝機總容量的很一小部分。更糟糕的是，在“壞日子”（惡劣天氣）的時候，發電量可能會降到幾乎零。以2016年為例，德國全國有52個夜晚基本沒有風。沒有太陽，就沒有風。即使考慮到那些“好日子”（晴朗天氣）時，德國風能和太陽能裝置的平均發電量也僅占裝機容量的17%左右。
從德國這一新能源部署的案例來看，顯而易見的教訓是：如果你想要一個穩定、安全的電力供應，那么你就需要儲備或備用電力，這些電力可以在短時間內或多或少地啟動，以填補電力需求與風能和太陽能發電量波動之間的缺口。
一個國家決定生產越多的風能和太陽能，就需要越多的后備電力能力。在“壞日子”時，這些備用能源必須能夠提供高達100%的國家電力需求。在“好日子”時，后備能源的使用量會減少，甚至會被關閉，因此它們的容量利用率也會很低。然而，這一新能源策略的經濟效益并不是很好。
更好的辦法是——將風能和太陽能限制在一個相對較低的水平，轉而依靠可控的、非波動的、高容量系數的能源，以滿足國家的基本負荷電力需求，并根據不同的需求調整總電力產量。這與最近可再生能源的大規模發展之前，全球范圍內的傳統能源做法是一致的。
從理論上講，風能和太陽能的理想后備能源，是儲存在陽光明媚、強風吹拂時產生的多余電力，并在需要時將其注入電網。可惜的是，電力是一種難以儲存且昂貴的商品。（電力儲存遠遠貴于電力產生）
02目前，風能、太陽能儲存方式，存在種種問題
到目前為止，儲存多余電能的最有效的解決辦法是——利用電能逆重力作用下，將水泵入水庫（儲存為重力勢能）。當再次需要電的時候，是通過渦輪發電機讓水再次流下來，從而產生電力。在這個過程中，大約有25%的能量被損耗。
當然，這種抽水蓄能電站的建設和運行成本將增加電力供應的實際成本。此外，這些裝置還占用了大量的土地面積。
在這方面，德國也提供了一個頗為啟發意義的例子。巴伐利亞州能源部2014年的一項研究得出結論，抽水蓄能電站不是一個經濟上可行的解決方案。更好的辦法是開發挪威和瑞典現有的水庫資源，在那里可以大大擴大抽水蓄能電站的容量，以更低的成本建造新的抽水蓄能電站。
然而，這種“解決方案”將需要在德國和這些國家之間長途運輸大量電力——而這又需要額外的高壓線路和電纜，這些線路和電纜尚未建成，并且沒有人愿意為此支付更多費用。
考慮到建造大型電力儲存系統的高昂成本和其他障礙，德國目前的電力儲存容量不到總電力輸出的2%，這也就不足為奇了。
關于其他儲存電能的替代方法，人們進行了大量的討論和研究。從理論上講，可以利用多余的能量來生產氫氣，以某種方式儲存氫氣，然后利用燃料電池從氫氣中發電。然而，這比抽水蓄能要昂貴得多，損失也要大得多。
可再生能源過量？
03
如今，為了保證穩定的基線電力，并填補其波動的風力和太陽能發電機留下的缺口，德國被迫依賴：（1）噴出二氧化碳的煤炭和天然氣發電廠；（2）其剩余的少數幾座核電站，計劃在2022年之前關閉；（3）尤其是從其他歐洲國家進口電力。
2016年5月31日，在德國柏林總理府，德國總理默克爾(基民盟)在一輪有關可再生能源法案的政府咨詢會開始時，從她的公文包中取走一個綠色文件夾
進口的電力大部分來自法國，其中約75%的電力是由核電站生產的，還有40%的電力是由瑞典核電生產的。在"壞日子 "里，德國如果沒有這塊他們所“令人恐懼”的核能，就很難過上真正的好日子。（這從每種意義上較為諷刺）
在 "好日子 "里，德國利用風能和太陽能發電裝置的過剩電力向歐洲其他國家大量供電，這些電力往往以傾銷甚至負價格出現。通過這種方式，德國將其數量巨大、波動劇烈的可再生能源轉化為一個歐洲范圍的問題。
然而，即使歐洲電力貿易蓬勃發展，德國仍遠不能關閉其煤炭和天然氣發電廠。德國能源局（DENA）公布了德國電力生產的長期方案，其假設是——到2050年，所謂的可再生能源應占總用電量的80%。
除此之外，DENA還得出結論，為了確保穩定的電力供應，德國仍需保持61千兆瓦的常規發電廠產能“儲備”，并維持基本負荷生產的剩余部分。到2050年，電力儲存系統只能提供9%的儲備容量。
盡管（在很大程度上是由于）可再生能源的大規模擴張，到2030年常規電力容量只能減少14%，到2050年最多減少37%。
鑒于德國政府承諾關閉核能，這將意味著保留大量二氧化碳排放、以化石燃料為基礎的發電能力。與此同時，德國做出了逐步淘汰燃煤發電站的政治決定，迄今為止，燃煤發電站的發電量占德國發電總量的絕大部分。
這樣一來，基本上只剩下石油和天然氣作為備用能源。天然氣將占據首位，因為它每千瓦時發電產生的二氧化碳比煤或石油發電廠少50%。
在這種背景下，人們可以理解德國政府對保證天然氣長期穩定價格供應的關注。因此，德國政府也堅持“北溪2號”項目，建設一個從俄羅斯到德國的海上天然氣管道系統。
可以說，好消息是，在大多數情況下，備用設備只能以其裝機容量的一小部分運轉，許多設備甚至在“好日子”里靜止不動。這樣一來，它們釋放到大氣中的二氧化碳就會少很多。
這對環境來說是好事，但不是一種非常有效的利用設備、基礎設施和人力的方式，對投資者來說也沒有什么吸引力。而且，它離無二氧化碳能源系統的綠色夢想還很遠。
保持德國電網的穩定性，同時整合分布在全國各地的數以萬計的波動性能源，是一項重大的技術挑戰。這意味著要重組大部分電力傳輸和分配系統，這些系統的設計和建造是為了在一個完全不同的體制下運行。
這也就意味著建設數千公里的新高壓線路，包括四條規劃中的長距離輸電線路，這些線路是將電力從多風的北部輸送到該國工業西部和南部所需要的。這又增加了為國家供電的實際（系統）成本。
毫無疑問，試圖向可再生能源過渡作為德國能源系統的基礎——安格拉-默克爾（Angela Merkel）的著名能源“Energiewende”，已經大大降低了該國的經濟效率。不斷上漲的電價、稅費才開始反映政府政策的真實成本。此外，還有一場關于未來電網穩定性的爭論。
默克爾和其他一些人經常認為，一個成功的“能源轉型”將使德國處于一個獨特的地位，為正在進行的世界經濟“綠色轉型”出口專門知識和技術。綠色技術出口收入的增加應該可以彌補能源轉型的成本。這一計算的前提假設是，其他國家會選擇效仿德國激進的榜樣來重組其電力部門，但這是值得懷疑的。
與此同時，德國國內的阻力也在不斷增加，當地環保組織和公民的行動動員起來，阻止風力渦輪機、輸電線路、抽水站和其他可再生能源項目的建設。
環境保護主義的意識形態正在自相矛盾。3萬臺巨型風力發電機對自然景觀的空前破壞，讓人們越來越認識到，依賴可再生能源絕目前來看并不是對環境友好的，也不一定是安全的。人們都不愿意住在風力發電機附近，因為令人不快且危險的次聲波和噪音污染、令人不安的光學效應、火災報警、在空中旋轉葉片的可能斷裂、冰雹，以及鳥類死亡墜落等。
風車事故是常有發生的，這是一個工廠損壞的特寫鏡頭在德國，有一種壓力要求將法律規定的風力渦輪機和房屋之間的最小距離，提高到1公里甚至1.5公里，這將大大減少建筑場地的可用性。抗議和訴訟已經使德國新的風力發電機的建設幾乎停滯不前。
Winchell Joshua拍攝的風電場照片，美國魚類和野生動物服務局太陽能遇到的阻力要小得多，毫無疑問，這在很大程度上是因為該國只建造了幾座大型太陽能發電場。目前的大部分容量來自屋頂安裝的太陽能電池，特別是在私人住宅中，它們已經非常流行。
最大的問題是——如何儲存這些電能，這些電能只在白天產生，并隨云層的變化而波動。到目前為止，愿意為電池和其他存儲設備買單的房主相對較少。相反，多余的電力被電網以補貼格占用。
抽水蓄能電站項目和新建輸電線路項目遇到了如此強烈的阻力，以至于幾乎沒有機會實現"能源增長計劃 "的最初目標。
問題是——脫離久經考驗的穩定電力系統模式是否有意義？這種模式是建立在持續運行的能源基礎上的，很大一部分是在基本負荷模式下運行的。
如果我們真希望我們的能源系統中基本上不含“二氧化碳”，那么目前來看——唯一可行的選擇就只有核能了。#新能源#
撰寫：GolevkaTech
