在这张2010年的资料照片中，德国绿党领导人塞姆·奥兹德米尔（右EmOezdemir）和雷纳特·库埃纳斯特（RenateKuenast）站在柏林总理府前两座膨胀的核电站之间发表了反对核能的声明

这是本系列的第2部分。请单击此处阅读第1部分。

可再生能源，是“新能源”时代的最佳方案？详解核能&碳中和未来

01风能和太阳能困境：低发电量&存储策略两大魔咒

目前，德国每年超过35%的电力消耗来自于风能和太阳能。已建成的风力发电机组超过3万台，总装机容量接近60 GW。德国现在约有170万套太阳能（光伏）发电装置，装机容量为46GW。从全球范围来看，这一数据也是极为惊人的。

然而，大多数时候实际发电量只占据装机总容量的很一小部分。更糟糕的是，在“坏日子”（恶劣天气）的时候，发电量可能会降到几乎零。以2016年为例，德国全国有52个夜晚基本没有风。没有太阳，就没有风。即使考虑到那些“好日子”（晴朗天气）时，德国风能和太阳能装置的平均发电量也仅占装机容量的17%左右。

从德国这一新能源部署的案例来看，显而易见的教训是：如果你想要一个稳定、安全的电力供应，那么你就需要储备或备用电力，这些电力可以在短时间内或多或少地启动，以填补电力需求与风能和太阳能发电量波动之间的缺口。

一个国家决定生产越多的风能和太阳能，就需要越多的后备电力能力。在“坏日子”时，这些备用能源必须能够提供高达100%的国家电力需求。在“好日子”时，后备能源的使用量会减少，甚至会被关闭，因此它们的容量利用率也会很低。然而，这一新能源策略的经济效益并不是很好。

更好的办法是——将风能和太阳能限制在一个相对较低的水平，转而依靠可控的、非波动的、高容量系数的能源，以满足国家的基本负荷电力需求，并根据不同的需求调整总电力产量。这与最近可再生能源的大规模发展之前，全球范围内的传统能源做法是一致的。

从理论上讲，风能和太阳能的理想后备能源，是储存在阳光明媚、强风吹拂时产生的多余电力，并在需要时将其注入电网。可惜的是，电力是一种难以储存且昂贵的商品。（电力储存远远贵于电力产生）

02目前，风能、太阳能储存方式，存在种种问题

到目前为止，储存多余电能的最有效的解决办法是——利用电能逆重力作用下，将水泵入水库（储存为重力势能）。当再次需要电的时候，是通过涡轮发电机让水再次流下来，从而产生电力。在这个过程中，大约有25%的能量被损耗。

当然，这种抽水蓄能电站的建设和运行成本将增加电力供应的实际成本。此外，这些装置还占用了大量的土地面积。

在这方面，德国也提供了一个颇为启发意义的例子。巴伐利亚州能源部2014年的一项研究得出结论，抽水蓄能电站不是一个经济上可行的解决方案。更好的办法是开发挪威和瑞典现有的水库资源，在那里可以大大扩大抽水蓄能电站的容量，以更低的成本建造新的抽水蓄能电站。

然而，这种“解决方案”将需要在德国和这些国家之间长途运输大量电力——而这又需要额外的高压线路和电缆，这些线路和电缆尚未建成，并且没有人愿意为此支付更多费用。

考虑到建造大型电力储存系统的高昂成本和其他障碍，德国目前的电力储存容量不到总电力输出的2%，这也就不足为奇了。

关于其他储存电能的替代方法，人们进行了大量的讨论和研究。从理论上讲，可以利用多余的能量来生产氢气，以某种方式储存氢气，然后利用燃料电池从氢气中发电。然而，这比抽水蓄能要昂贵得多，损失也要大得多。

可再生能源过量？

03

如今，为了保证稳定的基线电力，并填补其波动的风力和太阳能发电机留下的缺口，德国被迫依赖：（1）喷出二氧化碳的煤炭和天然气发电厂；（2）其剩余的少数几座核电站，计划在2022年之前关闭；（3）尤其是从其他欧洲国家进口电力。

2016年5月31日，在德国柏林总理府，德国总理默克尔(基民盟)在一轮有关可再生能源法案的政府咨询会开始时，从她的公文包中取走一个绿色文件夹

进口的电力大部分来自法国，其中约75%的电力是由核电站生产的，还有40%的电力是由瑞典核电生产的。在"坏日子 "里，德国如果没有这块他们所“令人恐惧”的核能，就很难过上真正的好日子。（这从每种意义上较为讽刺）

在 "好日子 "里，德国利用风能和太阳能发电装置的过剩电力向欧洲其他国家大量供电，这些电力往往以倾销甚至负价格出现。通过这种方式，德国将其数量巨大、波动剧烈的可再生能源转化为一个欧洲范围的问题。

然而，即使欧洲电力贸易蓬勃发展，德国仍远不能关闭其煤炭和天然气发电厂。德国能源局（DENA）公布了德国电力生产的长期方案，其假设是——到2050年，所谓的可再生能源应占总用电量的80%。

除此之外，DENA还得出结论，为了确保稳定的电力供应，德国仍需保持61千兆瓦的常规发电厂产能“储备”，并维持基本负荷生产的剩余部分。到2050年，电力储存系统只能提供9%的储备容量。

尽管（在很大程度上是由于）可再生能源的大规模扩张，到2030年常规电力容量只能减少14%，到2050年最多减少37%。

鉴于德国政府承诺关闭核能，这将意味着保留大量二氧化碳排放、以化石燃料为基础的发电能力。与此同时，德国做出了逐步淘汰燃煤发电站的政治决定，迄今为止，燃煤发电站的发电量占德国发电总量的绝大部分。

这样一来，基本上只剩下石油和天然气作为备用能源。天然气将占据首位，因为它每千瓦时发电产生的二氧化碳比煤或石油发电厂少50%。

在这种背景下，人们可以理解德国政府对保证天然气长期稳定价格供应的关注。因此，德国政府也坚持“北溪2号”项目，建设一个从俄罗斯到德国的海上天然气管道系统。

可以说，好消息是，在大多数情况下，备用设备只能以其装机容量的一小部分运转，许多设备甚至在“好日子”里静止不动。这样一来，它们释放到大气中的二氧化碳就会少很多。

这对环境来说是好事，但不是一种非常有效的利用设备、基础设施和人力的方式，对投资者来说也没有什么吸引力。而且，它离无二氧化碳能源系统的绿色梦想还很远。

保持德国电网的稳定性，同时整合分布在全国各地的数以万计的波动性能源，是一项重大的技术挑战。这意味着要重组大部分电力传输和分配系统，这些系统的设计和建造是为了在一个完全不同的体制下运行。

这也就意味着建设数千公里的新高压线路，包括四条规划中的长距离输电线路，这些线路是将电力从多风的北部输送到该国工业西部和南部所需要的。这又增加了为国家供电的实际（系统）成本。

毫无疑问，试图向可再生能源过渡作为德国能源系统的基础——安格拉-默克尔（Angela Merkel）的著名能源“Energiewende”，已经大大降低了该国的经济效率。不断上涨的电价、税费才开始反映政府政策的真实成本。此外，还有一场关于未来电网稳定性的争论。

默克尔和其他一些人经常认为，一个成功的“能源转型”将使德国处于一个独特的地位，为正在进行的世界经济“绿色转型”出口专门知识和技术。绿色技术出口收入的增加应该可以弥补能源转型的成本。这一计算的前提假设是，其他国家会选择效仿德国激进的榜样来重组其电力部门，但这是值得怀疑的。

与此同时，德国国内的阻力也在不断增加，当地环保组织和公民的行动动员起来，阻止风力涡轮机、输电线路、抽水站和其他可再生能源项目的建设。

环境保护主义的意识形态正在自相矛盾。3万台巨型风力发电机对自然景观的空前破坏，让人们越来越认识到，依赖可再生能源绝目前来看并不是对环境友好的，也不一定是安全的。人们都不愿意住在风力发电机附近，因为令人不快且危险的次声波和噪音污染、令人不安的光学效应、火灾报警、在空中旋转叶片的可能断裂、冰雹，以及鸟类死亡坠落等。

风车事故是常有发生的，这是一个工厂损坏的特写镜头

在德国，有一种压力要求将法律规定的风力涡轮机和房屋之间的最小距离，提高到1公里甚至1.5公里，这将大大减少建筑场地的可用性。抗议和诉讼已经使德国新的风力发电机的建设几乎停滞不前。

Winchell Joshua拍摄的风电场照片，美国鱼类和野生动物服务局

太阳能遇到的阻力要小得多，毫无疑问，这在很大程度上是因为该国只建造了几座大型太阳能发电场。目前的大部分容量来自屋顶安装的太阳能电池，特别是在私人住宅中，它们已经非常流行。

最大的问题是——如何储存这些电能，这些电能只在白天产生，并随云层的变化而波动。到目前为止，愿意为电池和其他存储设备买单的房主相对较少。相反，多余的电力被电网以补贴格占用。

抽水蓄能电站项目和新建输电线路项目遇到了如此强烈的阻力，以至于几乎没有机会实现"能源增长计划 "的最初目标。

问题是——脱离久经考验的稳定电力系统模式是否有意义？这种模式是建立在持续运行的能源基础上的，很大一部分是在基本负荷模式下运行的。

如果我们真希望我们的能源系统中基本上不含“二氧化碳”，那么目前来看——唯一可行的选择就只有核能了。#新能源#

撰写：GolevkaTech