本文發表在《大眾科學》的前部落格網路中，反映了作者的觀點，不一定代表《大眾科學》的觀點
週一，著名的《美國國家科學院院刊》(PNAS) 發表了一篇措辭嚴厲的評論，批評了斯坦福大學教授馬克·雅各布森的分析。該分析聲稱，到 2050 年，美國能源系統的所有部門完全過渡到風能、水能和太陽能是 “在技術上和經濟上可行的，幾乎沒有不利之處”。
這篇文章由包括加州大學伯克利分校、卡內基梅隆大學、哥倫比亞大學、勞倫斯利弗莫爾國家實驗室和雅各布森所在的斯坦福大學在內的 21 位頂尖能源研究人員撰寫。他們發現雅各布森的分析“使用了無效的建模工具，包含建模錯誤，並且做出了牽強附會且缺乏足夠支援的假設。” 因此，他們得出結論，雅各布森關於完全過渡到風能、水能和太陽能的成本效益和可行性的發現“沒有得到充分和現實的分析的支援，並且不能為這種過渡是否以及以何種成本實現提供可靠的指導。相比之下，大量證據表明，廣泛的能源選擇組合將有助於促進以可負擔的成本過渡到接近零排放的能源系統。”
關於雅各布森工作的爭議引起了公眾媒體的廣泛關注，因為雅各布森的工作被認為是幾個州級可再生能源計劃和美國參議員伯尼·桑德斯 100% 清潔能源法案的理由（桑德斯和雅各布森在《衛報》上合著了一篇評論文章宣佈了該法案）。《華盛頓郵報》發表的文章和《麻省理工科技評論》發表的文章總結了 PNAS 論文中指出的雅各布森工作的主要缺點。其中最明顯的是假設美國的水力發電大壩可以增加渦輪機和變壓器，瞬間產生 1300 吉瓦的電力，這相當於美國目前 水力發電容量 80 吉瓦的 16 倍以上。美國能源部之前的一項 研究發現，可增加的最大容量僅為 12 吉瓦，留下 1288 吉瓦的缺口，相當於大約 1000 座大型核電站或燃煤電廠全功率執行。
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如需全面瞭解雅各布森分析的問題，我建議您閱讀PNAS 論文全文，該論文的撰寫清晰明瞭且可公開查閱。拋開雅各布森工作的細枝末節和 PNAS 的反駁，我認為這場爭議有兩大主要啟示：(1) 研究界正在嚴格評估自身，以追求完全脫碳的能源系統；(2) 實現能源部門的完全脫碳將比雅各布森的工作所暗示的更具挑戰性，並且低估這些挑戰不利於脫碳工作。
同行評審發揮了作用
在能源研究界，人們對雅各布森及其同事的工作及其在能源政策中日益增長的作用越來越懷疑。在幾次場合，研究人員對雅各布森的工作提出了合理的擔憂，但卻遭到了不屑一顧和輕率的回應。以雅各布森在 4 月份回應麻省理工學院能源研究員傑西·詹金斯在 Greentech Media Energy Gang 播客上對他的工作提出深思熟慮的批評時在推特上的推文為例：
我不關注非專家，尤其是那些在核能倡導組織 BTI 工作過的人，他們必須批評其他解決方案 https://#/tFBr98usBu
— 馬克·Z·雅各布森 (@mzjacobson) 2017 年 4 月 14 日
在學術界，這種回應是前所未聞和不可接受的。研究應該不斷地被重新評估和批評。適當的回應是解釋和證明您的假設是合理的。如果您不能，您就應該更改您的假設並繼續前進。這就是科學過程的運作方式！
雅各布森的回應的基調至少部分是因為他的工作已成為美國進步人士的戰鬥口號，反過來又成為保守派政治攻擊的目標。因此，他會以一種更像政治而非學術的語氣回應也就不足為奇了。
21 位傑出的能源和氣候研究人員能夠超越政治紛爭，並基於工程和科學原理嚴格批評雅各布森的方法和假設這一事實表明，能源研究界的同行評審過程仍然活躍且運作良好。考慮到當前關於氣候變化和脫碳的政治辯論中虛假資訊和徹頭徹尾的謊言的興起，我們都應該為能源研究界確實堅持高標準而感到高興。
脫碳很難。假裝不難會使它更難。
PNAS 論文中指出的雅各布森工作的侷限性表明，完全過渡到風能、水能和太陽能的成本和難度都高於估計。如果我們有能力按需發電 1300 吉瓦的水力發電量，並在全國範圍內瞬間輸送電力，那麼到 2050 年過渡到具有成本效益的 100% 可再生能源系統可能幾乎沒有不利之處。但我們沒有這種能力。
這並不意味著能源系統的脫碳是不可能的。這只是意味著脫碳不會像雅各布森的研究及其衍生的 倡導團體所聲稱的那樣簡單或便宜。電力部門的脫碳可能需要在新的輸電和儲存能力、先進的核技術、碳捕獲和儲存、建築效率和靈活性以及降低技術成本並使其發揮作用所需的研究、開發和示範方面進行大量投資。更具挑戰性的脫碳挑戰是交通運輸部門，該部門仍然幾乎完全依賴於高密度的液態化石燃料，並且最近 超過了電力部門，成為美國最大的能源二氧化碳排放來源。
雅各布森的工作使用有缺陷的方法和假設低估了脫碳的挑戰，這在許多方面使能源轉型更加困難。
首先，它透過破壞大量嚴謹的研究（例如，1、2）表明顯著減少電力部門的碳排放是可行的，從而助長了對所有脫碳工作的政治攻擊。氣候變化和可再生能源懷疑論者現在有了一個很好的論點來反對任何可能被用來為支援可再生能源政策辯護的研究——而正是雅各布森的有缺陷的研究，而不是 21 位指出其缺陷的研究人員，提供了這一論點。
其次，低估實現 100% 可再生能源的挑戰，錯誤地破壞了對核能等其他非可再生低碳技術進行投資的重要性。美國能源資訊署 (EIA) 預計，在現在到 2050 年之間，約 20 吉瓦的核電容量將 退役。已經宣佈了幾家即將關閉的工廠，包括賓夕法尼亞州的 三里島和加利福尼亞州的 迪亞布羅峽谷核電站。雖然建造一座新的核電站可能比今天建造同等的可再生能源更昂貴，但為現有工廠提供補貼可能是減少碳排放的一種廉價方式。例如，一項關於紐約脫碳計劃的研究發現，與用新的可再生能源容量取代工廠相比，提供保持現有核電站開放所需的補貼（以零排放信用額度的形式）每年將為消費者節省約 10 億美元。
美國能源資訊署 (EIA) 預計，到 2050 年，美國約 20% 的核電容量將被逐步淘汰。圖片來源：EIA
最後，聲稱僅憑現有技術就足以在技術上和經濟上實現完全脫碳，“幾乎沒有不利之處”，這低估了增加能源研發以減少實現脫碳世界障礙的迫切需要。從先進的太陽能電池板到先進的核能和碳捕獲，各種技術都需要迫切創新，以使脫碳不僅可行，而且具有吸引力。在這個政府對能源研究的支援驟降的時代，我們不能低估對重要且持續的能源研發的迫切需要。
接下來是什麼
關於雅各布森的研究引發的爭議最終平息後，對能源政策和政治的影響尚不明確。我希望雅各布森和他的同事們在未來的工作中，對他們的方法、假設和結論能更加謙遜。我也希望這次爭議能傳遞出的更重要的資訊不是脫碳是不可能的，而是存在一個堅定且專注的研究者群體，他們致力於承認並克服全球脫碳的挑戰——並在必要時進行自我修正。