主题：【翻译】可再生能源－－消除温室效应 1序 -- hwd99
25 依靠其它国家可再生能源
不管21世纪地中海变得更加合作或更加冲突，都对我们的安全非常重要
Joschka Fischer，德国外交部长，2004 2
我们发现，我们很难离开化石燃料，依靠自己的可再生能源。核能也有它的问题。我们还能做什么？好的，依靠国外可再生能源如何？不是我们有权得到国外的可再生能源，而是国外也许会卖给我们。
可再生资源基本上与土地相关：如果你想使用太阳能电池板，你需要土地来安装它。如果你想种植庄稼，获得生物质能源，也得需要土地。Jare Diamond在其《崩溃》一书中观察到，人类社会崩溃有很多因素，常见的因素是人口密度变得太大。
英国和欧洲因为人口密度很大（表25.1）而陷入困境。所有可再生资源都很分散，能量密度很低。当我们需求帮助时，我们应看其它国家三个方面：第一，低人口密度，第二：面积大，第三：可再生能源密度高。
表25.1 单位面积能量密度 （单位：W/平米）
风能 2
海上风能 3
潮汐 3
潮流 6
太阳能板 5－20
生物质 0.5
雨水（高地） 0.24
水力能 11
太阳能烟囱 0.1
聚光太阳能 15
表25.2 能够帮助我们的国家，例如，利比亚人口密度仅是我们的1/70，面积是我们的7倍，其它面积大，人口少的国家如哈萨克斯坦，沙特，阿尔及利亚和苏丹。
国家或地区 人口 面积 人口密度 每人面积
万人 万平方公里 人/平方公里 平米
利比亚 576 175 3 305000
哈萨克斯坦 1510 271 6 178000
沙特 2640 196 13 74200
阿尔及利亚 3250 238 14 73200
苏丹 4010 250 16 62300
世界 644000 14800 43 23100
苏格兰 505 7.87 64 15500
欧盟 49600 433 115 8720
威尔士 291 2.07 140 7110
英格兰 4960 13 380 2630
在所有国家中，我认为最有希望的可再生能源是太阳能，特别是聚光太阳能，使用镜子来聚光太阳能。移动镜子跟踪聚光太阳光的方式和能源利用方式，聚光太阳能有几种，包括斯特林发动机，高压水和融熔盐做传热介质，主要作用是收集单位面积上能量密度很低的太阳能。
一项技术
图25.3碟式太阳能聚光/斯特林发动机技术
图25.4 西班牙正在建设的Andasol槽式聚光太阳能发电站 100MW
有人认为，撒哈拉沙漠能够提供100*100公里的土地来生产太阳能满足全球需要。按照平均密度15W/平米，如果所有土地都得到充分利用，没有闲置，最总功率达到150GW。这比全世界消耗的能量15000GW，包括电能2000GW都小得多。所以正确的描述是提供1000*1000公里＝1百万平方公里土地，满足我们的需要。这个面积相当于4倍英国面积。为了供应全世界，我们需要增加更多的能源供应。例如，让人均达到欧盟的水平，每天125kWh/天，需要生产太阳能的面积是2个1百万平方公里。
幸运的是，撒哈拉不是唯一的沙漠，还有其它地方。与欧洲相邻的沙漠是那里？为了供应欧洲和北非的能源，按照欧洲人均消费水平，需要多大面积？假设总人口是10亿，需要的面积是34万平方公里，对应600*600公里，等于德国面积或1.4个应面积，或16个威尔士面积。
英国需要一个威尔士面积：145*145公里，就能供应英国现有的能源消费。参见图25.5.这个面积与非洲相比很小。
图25.8 每个圆圈代表占地面积1500平方公里太阳能电站，总功率10
GW，可为10亿人每人每天供应16kWh电。
沙漠计划
有个沙漠计划组织正在推进一个使用聚焦太阳能技术，在地中海太阳能丰富的国家生产电能，通过高压直流线路输送到欧洲。高压直流电输送技术已经在1954年开始投入应用，可通过高压线或海底电缆。在南非，中国，美国，加拿大，巴西和刚果等地，有超过1000公里的输电线路。典型的500kw线路能输送2GW。例如巴西一条高压直流线路输送6.3GW。
高压直流输送线路比传统高压交流线路有优势，减少了设施，输送的能量损失减少。3500公里线路损失，包括交流直流转换和线路损失，总计约15%。另外一个优点是，它们与电网相连时，能够稳定电网。
在沙漠计划，主要使用的是沿海地区，太阳能电站可以同时生产脱盐海水，作为副产物，对当地是很有用的，可以用来农业生产。表25.6给出了在各国的生产能力估算。经济生产能力大于为10亿人提高每天125kWh能量。而沿海生产能力能够为10亿人每人提供16kWh电能。
让我们在地图上看看，实现这个计划后会如何。假设每套太阳能发电系统面积是1500平方公里，等于伦敦的面积。在每个电站，一半面积拥有收集太阳能，能量密度是15W/平米，其它区域拥有农业，建筑，铁路，公里，管道和电缆。假设电从电站传输到用户手里有10%传输损失，图25.8给出了电站分布图。四个这样的电站就能供应英国所有电能消耗（6000万人每人每天16kWh）。65个这样电站就能供应欧洲和北非10亿人。图中列出了68个电站布置。
聚焦光伏发电
图25.9 峰值功率25kW聚光太阳能发电装置面积225平米
另外一个方案是大规模聚焦光伏发电系统。为了实现这个方案，我们在聚光镜焦点上按照太阳能电池板。Faiman等在2007说，聚光太阳能光伏发电可以在加州，亚利桑那，新墨西哥和得克萨斯等地同化石燃料竞争，不需要任何补贴。
按照制造商Amonix提供数据，这个方案能够提供的能量密度达到18W/平米。
另外一个让人容易理解的是，一个峰值功率25kW的装置，如图25.9，每天可以产生138kWh电。美国生活方式需要每人每天250kWh，如果使用太阳能来满足美国人的能源，每个人需要15*15米的太阳能系统。
问题
我被搞糊涂了。在第6章，你说，在英国典型气候下，最好的光伏电池板的能够生产20W/平米，按照这个数据，在沙漠，该电池板应该能够生产40W/平米。为什么到了聚光太阳能电站，生产能力降低到15－20W/平米。难道聚光太阳能发电比不上平板太阳能电池板？
好问题，答案是是的。聚光太阳能发电在单位面积土地上，不能比平板太阳能电池板获得更多能量。聚光太阳能发电需要跟踪太阳，否则太阳光就不能被聚焦。你需要流出空间。许多太阳光照到间隙上流失了。聚光太阳能系统的优势是低成本，而平板电池板成本很贵。土地很便宜。我们的目标是降低单位成本。
你说太阳能电池板的能量密度更大，为什么不在撒哈拉使用它？
我讨论的是2050年欧洲和北非的实际选择。我猜，到2050年，镜子的价格比电池板便宜，因此，我们还是选择使用聚光太阳能。
太阳能烟囱如何？
25.10 太阳能烟囱发电设计方案
太阳能烟囱使用一个高塔来收集太阳，非常简单。一个巨大太阳能烟囱是在中心建一个类似烟囱，周围覆盖透明材料，内部空气被太阳能加热，上升进入烟囱排出。使用叶轮从烟囱气流中收集能量，生产电能。建筑很简单，但是，单位面积上收集的能量很低。在西班牙Manzanares，1982－1989年建设运行了一个试验装置，烟囱高度195米，直径10米，收集系统直径240米，面积包括6000平米玻璃，4万平米透明塑料，每年生产44000kWh电能，对应每平米0.1W/平米。理论上，收集器越大，烟囱越高，能量密度就越大。工程师们根据该试验规划了一个系统，包括一个搞1000米烟囱，直径7公里收集系统，每年能够产生680GWh电能，平均功率是78MW，能量密度是1.6W/平米。类似单位面积上风能，是聚光太阳能密度的十分之一。据说成本类似常规电站。我建议，在土地资源丰富的国家，分别试验太阳能烟囱和太阳能聚光发电技术。
从冰岛获得能源如何？冰岛的地热能和水力能很丰富。
冰岛利用丰富能源生产耗能大的产品。例如，每个冰岛人人均年生产一吨铝。从冰岛人观点来看，这样利润很好。冰岛能拯救欧洲吗？如果冰岛能够扩大电能生产，满足英国的需求，我会很惊奇。比较一下，英法之间的输电线路能够输送2GW，等于每个英国人每天供应0.8kWh，等于5%的供应量。冰岛地热能生产能力仅0.3GW，比英国1%电耗水平还低。冰岛电能生产能力是1.1GW。因此，要达到从法国输送到英国的电能输送能力，冰岛必须将它的现有生产能力提高2倍。为了给我们每人提供4kWh（约等于我们的核电），冰岛发电能力必须提高10倍。建设到冰岛的输电线路是个好主意，但是，别指望它能提供较大的贡献。
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26 波动和储存
风能作为一个能源，是完全无法利用的，因为在无风的季节，依赖风能，整个国家的经济活动就会停止。在蒸汽机之前，风能用于矿井排水，虽然它们是很好的机器，但是，它们工作得不规则。在风小的时候，如果这时矿井积水，人们很长时间只能无事可干。 William Stanley Jevons, 1865
图26.1 英国电能消耗，2006年夏季和冬季一周情况。如果你不喜欢整个国家能耗单位是GW，记住每人每天24kWh等于60GW
如果我们不用化石燃料，转向可再生能源，或使用核能。我们会有一个大问题。这些可再生能源都不能简单关闭或开启。当风吹出来，太阳升起来，能量就需要去收集。但是，2个小时以后，它们又可能完全消失了。核能也一样，不能更加需要关或开。这时一个巨大的问题。在电力系统，电力生产和消费必须严格相等。电网不能储存能量。我们必须准备一个系统，能够随时关闭和开启，在需要的每分钟及时供应，在不需要时，随时关闭。显然这个系统能够生产电能，能够及时关开，补偿用电需求的波动。另外一个解决方式是随时能够储存电能，在需要时再输出电能。
这样的系统还要有很大能力，因为电能需求和生产能力变化很大。需求会在几分钟内发生巨大变化。本章讨论，在没有化石燃料情况下，如何对付电力供应和需求的波动。
图26.2 上：从2006年4月到2007年4月爱尔兰共和国所有风能电站发电输出，单位是MW，中：2007年1－4月，下：2007年2月，最大发电功率是5000MW，2007年平均功率是745MW，分布在60个风力发电站，15分钟一个功率数据， 来源：www.eirgrid.com
可再生能源波动情况？
虽然我们很喜爱可再生能源，但是，我们必须了解，风能等存在很大波动。批评风能的说，风能是间歇的，不可预测的。因此，它的贡献几乎为0，因为我们建设风能电站，必须要建设同样规模的化石燃料电站，以免风能电站停止时使用。报纸头条说“得克萨斯风能波动，导致电网崩溃”，增加了人们对此的印象。风能支持者对这个问题轻描淡写“不用担心，单个风能电站也许是间歇的，但是，很多电站在一起的效果是不同的，不是每个地方都同时没有风”
让我们看看实际情况，来了解平衡情况。图26.2是2006年4月到2007年4月之间，爱尔兰共和国所有风电输出情况。很清楚，风能是间歇性的。如果我们增加很多电站，例如，英国比爱尔兰大，风电数量多，但是，问题是一样的。2006年10月到2007年2月，有17天，从英国1632个风电站输出的电能等于它们的能力的10%，有5天低于5%，有一天，仅2%。
下面来看，风能系统波动性的定量分析。通常分为长期的和短期的。下面来看一个短期变化的资料，2007年2月11日，爱尔兰的风能从午夜415MW降低到凌晨4点79MW，每小时下降84MW，而风能总平均功率是745MW。对英国来说，风能功率是33GW，平均功率是10GW，计算得到的变化速率是
84*33000/745＝3700MW/h （这里应该用10GW来计算，译者观点）
假设英国情况与爱尔兰类似。这样我们就得到，我们需要准备总发电能力变化量为3.7GW/h，这等于4个核电站，能从关闭状态到一小时后满负荷运行。
图26.3 英国电能需求，左边是功率，右边是人均每天需要的电能
英国的电能平均用量是40GW，相当于人均每天16kWh。因此，如果全部用风能来供应，需要准备4GW/h的电能系统。这是否是我们从未经历过的要求？不是的，从图26.3可以看到，每天早晨，英国的电能需求从早上6点半到8点半上升13GW，上升速率等于6.5GW/h。也就是说，我们的工程师每天都要对付电力需求上升速度达到6.5GW/h。因此，风能突然变化，导致电力供应变化4GW/h不是拒绝使用风电的理由。如果一个问题与工程师已经解决的问题类似，我们仅仅需要，如何解决对应的不存在化石燃料的供应问题。这里，我没有说，我们已经解决风电变化剧烈问题，而是说，我们解决过类似问题。（这里问题在于现在的解决方案是不能搬到没有化石燃料的未来，译者注）
好，我们来寻求解决方案。我们还要分析风能的长期变化问题。在2007年2月初，爱尔兰几乎没有风。这是很不寻常的，参见图26.2.一年里，通常持续2－3天没有风，在一年里会发生几次。
有两种方法来解决无风问题。一种是在这之前储存电力，或者减少此时的电力需求。如果风能平均供应10GW电能，则储存5天的能量需求是：
10*（5*24）＝1200GWh。
英国电能需求是每天1000GWh。
平均到每个人身上，是每人储能20kWh。它能持续供应5天全英国的能源需求10GW，等于给每个人供应4kWh5天。
对付无风和快速变化
我们需要解决两个问题，一个是长期无风导致的供应能力下降，一个是能源供应或需求的快速变化。我们已经分析过这两个问题数据。假设英国风能发电能力是33GW。变化速度是每小时6.5GW；有效储能能力是1200GWh（＝每人20kWh）。
主要解决方法包括储能水电站和电池储存。在阐述这两个方法之前，我们看其它对付快速变化情况
对付供应快速变化的方法
某些可再生能源可以随时关停。如果我们建造了很多可以随时关停的发电站，我们就解决了所有问题。在挪威和瑞典，有很多水力发电站，可以随时关停。在英国，我们怎么办？
英国有许多垃圾焚烧和生物质焚烧电站，它们的角色类似化石燃料发电站。如果将它们设计成可随时开停的，会带来很多成本。这等于我们建造的发电站，是部分时间工作的。有时闲置，有时超负荷运行，与稳定运行相比，成本增加。将成本问题放一边，我们需要了解，关键问题是，我们需要建设多大的发电能力。如果焚烧所有的生活垃圾和所有的农业垃圾，平均发电能力是3GW。如果我们建造两倍于这个能力，就是6GW，几乎运行一半时间，我们就能在搞需求和不运行之间，增加6GW能力。将这些电站设计成在一小时内可开关，这是电力供应能力变化率就是6GW/h。这是最大变化率，与我们使用33GW风电系统的要求还有差距，但是，提供了很大贡献。
水力发电如何？英国水力发电的运行负荷平均仅20%，所以，它们能够提供增加供应的能力。水力关停速度很快。Glendoe水电站，装机100MW，能在30秒内关停。一个水电站的发电变化速率就达到12GW/h！因此，一个足够大的水力发电站就能够解决巨大的风力发电带来的电力供应剧烈变化问题。但是，英国水力发电能力换达不到要求。英国总的水力发电能力是1.5GW。
因此，我们简单将能源转到可关停的可再生能源，还需要其它解决方法。
储能水电站
用水泵利用低价电能，将水输送到山上的湖泊或水库中，在需要是象水力发电站一样发电。
表26.4 储能水电站
电站 装机功率 扬程 容积 储存能量
GW m 百万立米 GWh
Ffestiniog 0.36 320-395 1.7 1.3
Cruachan 0.4 365-334 11.3 10
Foyers 0.3 178-172 13.6 6.3
Dinorwig 1.8 542-494 6.7 9.1
英国有四个储能水电站，可以储存30GWh电能，参见表26.4，图26.6.它们主要用来储存夜晚多于电能，在白天使用。利润与电价相关，参见图6.5。Dinorwig电站，唯一Snowdonia山口，扮演的是安全角色，在电网崩溃时，用于启动电网。通常启动1.3GW发电能力，只需要12秒。
图26.5 英国电价变化，单位：英镑/MWh
图26.6 Llyn Stwlan， Ffestiniog储能电站上游2水库，位于北威尔士，储存能力是1.3GWh。
dinorwig 水电站是最大的。储能能力是9GWh，上游湖泊比底部高500米，工作体积是700万立方米，最大流失是390立方米/秒，发电能力是1.7GW工作5小时。储能效率是75%。
四个储能电站同时工作，总功率是2.8GW。它们能快速启动，对付需求波动或供电波动。但是，2.8GW能力还不能满足33GW风电的要求功率10GW。总的储能能力30GWh比1200GWh的要求也低很多。
我们能储存1200GWh电能？
我们探讨如何建设具有总储能能力为1200GWh的系统，它等于130个Dinorwig储能电站，发电能力是20GW，是dinorwig电站10倍。我们可以建12个新的储能电站，每个储能量是100GWh，大约是Dinorwig储能电站10倍。水泵和发电设施与dinorwig相同。
假设发电效率为90%，表26.7是几种不同储能方式，主要是水位变化和湖水深度。
条26.7 储能水库容积
上游水库高程 水库体积 水库面积 和深度
m 百万立米 平方公里 米
500 40 2 20
500 40 4 10
200 100 5 20
200 100 10 10
100 200 20 10
是否能找到12个这样地方？是的，我们可以在snowdonia建造这样的电站。表26.8列出Ffestiniog电站附近可以建造储能电站的地址。在七十年代，建造Ffestiniog时，曾考虑过。
表2.8 Snowdonia附近其它可建储能电站地址
选择位置 功率 水头损失 体积 能量储存能力
GW 米 百万立米 GWH
Bowydd 2.4 250 17.7 12.0
Croesor 1.35 310 8.0 6.7
此外，我们还能将下游水库建在地下，在英国伦敦，曾讨论过在地下1000米建造地下水库。将大海作为下游水库也是一个办法。
图26.11 Okinawa储能电站，下游水库是大海，储能能力是0.2GWh www.ieahydro.org
使用电动汽车的需求管理
简要回顾我们的要求：我们需要建造储能能力为1200GWh，等于每人20kWh，对付33GW供电能力阐述的变化，等于每人0.5kW。这个数字同电动汽车的能量和功率要求类似。第20章谈到，电动汽车储能能力是9kWh到53kWh。3000万个电动汽车，等于每人储能20kWh。典型的电池充电功率是2－3kW。因此，同时给3000万个电动汽车电池充电，功率是60GW！为电动汽车电池充电的平均功率是40－50GW。这与风电33GW，生产10GW电能相近。
下面是如何匹配两者：电动汽车可在家或办公室充电。设计灵巧的充电器可以根据电价和使用者要求，灵活充电，如早上7点之前充好电。充电器可以在风电充足是快速充电，在风电停止时停止充电。这样的灵巧充电器可以平衡电网要求，降低用电成本，从而得到回报。
如果我们让电池可更换，解决方法就更好了。想象你到充电站，将你的用光电的电池换成新电池。充电站负责给电池充电。他们可以在合适时间充电，使总的电力供应和需求保持平衡。使用可更换电池是特别好的解决方案，因为可以在充电站储备大量电池。这些电池提供了大量储能能力。有些人说，可怕，我怎么能信任充电站来照顾我的电池？他们会不会给我一个废电池。是的，你是否会问，今天的加油站加的不是油，而是水？维修车辆，我宁愿相信专业维修人员，而不是不懂车子的自己。
让我们回顾可能的选择。我们可以平衡需求和供应波动。通过开关发电系统或储能然后在需要时再生。在这些选择中，使用电动汽车是一个很好的选择。3000万辆汽车，每个40kWh电池，等于增加储能能力1200GWh。如果货运汽车也采用电动汽车方案，总的储能能力还会增加。
它们和风电系统能很好匹配。如果我们在推进风电同时，每3MW更换3000个电动汽车，同时使用智慧型充电器，将能很好地解决风能波动。如果我预测的氢能汽车是错误的，氢能汽车是未来更便宜的汽车，风能电动汽车方案当然可以被风能氢能汽车替代。风力叶轮可以发电，当电能很丰富时，可以生产氢储存起来，用来推动汽车或其它用途。
其它需求管理和储备
还有一些其它选择，一个方法是改变生产能力，从而改变工业生产的电力需求，以适应供应能力变化。这不是一个新主意。铝厂是高耗电企业，常常建造在水电站附近。降雨季节，铝生产也多。不管是否可以储存电力我们都可以灵活地开关电力需求。利润，反渗透系统也是许多国家主要耗能大户。另外一个储能产品是热。如果我们将制冷和取暖系统电力化，我们就有能力设置储热系统，连接到电网上。绝热良好的房屋可以保持温度很长时间。因此，我们可以灵活选择加热时间。进一步，在大厦中设置储热库，将热泵产生的热能储存在热库中，可以根据电能供应情况来开动热泵系统。使用第二条热泵将热能或冷传输到需要的地方。
自动控制电能需求很困难。简单方法是让电冰箱根据电的频率来调整。当电能短缺时，电频率会低于标准频率50赫兹（中国应是60赫兹）。当电力过剩时，电频率会大于50赫兹。电冰箱可以根据频率来调节控温的温度，但不会超出你的黄油的要求。它们在合适的时间用电，从而帮助电网保持平衡。
这样的需求管理能作出有意义的贡献吗？全国电冰箱有多少？平均来说，典型的冰箱功率是18W；假设总数是3000万个。当全部关闭，总功率下降0.54GW，这等于全国总量1%。这相当于全国都突然看某个节目，或同时打开电水壶。某个电视节目会导致0.6－0.8GW的能源需求。自动关闭电冰箱，可以解决日常某个活动，如电水壶。灵活的电冰箱可以解决风电短时间波动。电视会因某个节目，如英格兰与瑞典比赛而大幅度增加，超过2GW。这时，电力需求和供应保持平衡就需要储能电站。
对电网管理者来说，开关电站来使需求与供应匹配是常用方法，许多工业用户与电网有特别协议，允许它们接到通知后关闭电力供应。在南非，经常发生电力短缺，由收音机控制的需求管理系统安装到成百上千个家庭，控制空调和水加热。
丹麦解决方法
下面是丹麦解决风电间歇性的方法。丹麦使用其它国家水力发电设施来调节电网。几乎所有的丹麦风电站都输出电能到邻国。有些国家有水力发电，可以通过水力发电站来平衡。储存的水力电能可以在风力发电不足或用电高峰时，高价卖回到丹麦。总体上看，丹麦风电贡献很大，系统安全主要依赖水电。
是否英国能够采用丹麦的办法？我们需要较大输电能力，连接到其它国家的水力发电系统，或者连到欧洲电网上。
挪威水力发电能力是27.4GW，瑞典为16GW。冰岛是1.8GW。2003年曾讨论过建设一条到挪威的1.2GW的高压直流输电线路。到2010年将建设一条1GW英国到荷兰的输电线。丹麦风力发电能力是3.1GW，它有一条到挪威1GW输电线，0.6GW到瑞典，1.2GW到德国，总的输送能力是2.8GW，几乎等于它的风电能力。为了采用丹麦方式输出过剩风能，英国需要建设10GW输电线路到挪威，8GW到瑞典，1GW到爱尔兰。
两套电网解决方案
另外一个激进的方案是将风电和其它间歇性可再生能源输入到一条独立的电网中，用于供应不需要高可靠性的需求，如加热，电动汽车电池充电。自1992年一拉，法罗群岛上的苏格兰人道，人口70，面积5.6平方公里，有两个电网，来自两台风力发电机还有一台柴油发电机。标准用电服务来自一个电网，而电加热来自另一个电网。电加热主要来自一套电缆输送的风电，否则就被浪费了。通过频率控制个人用户开动加热系统，生产热水和热能储存起来。一共有6个频率，从而模仿了7个电网。法罗群岛还试验了飞轮储能系统，可以在20秒内启动。
电动汽车作为发电机
如果以后3000万辆电动汽车，在全国电缆短缺时，将储存电缆返回到电网中，每个汽车功率是2kW，则总的发电能力达到60GW。类似国家所有发电站的总功率。即使只有三分之一用于发电，总功率也能达到20GW。如果每个电动汽车贡献2kWh电缆，对应电池储能能力20%（应该是5%左右，译者注），达到20GWh，等于Dinorwig储能电站2倍。
其它储能技术
有很多储能方法，图26.13给出了三章最重要的标准，能力密度（每公斤储存的能量），效率（输出输入能量比）和寿命。其它重要标准包括，输入输出速率，常表示为W/公斤，储能时间，成本和安全性。
图26.13 储能系统和燃料性质， a 能量密度对寿命，b能量密度对效率，能量密度不包括容器，除非压缩空气和液氢罐
表26.14 燃料能量（a）和电池能量密度（b，单位Wh/kg）
燃料 能量
kWh/kg MJ/L
丙烷 13.8 25.4
石油 13.0 34.7
柴油 12.7 37.9
煤油 12.8 37
加热油 12.8 37.3
酒精 8.2 23.4
甲醇 5.5 18.0
煤炭 8.0
木炭 4.4
氢 39.0
电池 能量密度 寿命
wh/kg 循环次数
镍镉 45－80 1500
镍氢 60－120 300－500
铅酸 30－50 200－300
锂离子 110－160 300－500
锂离子聚合物 100－130 300－500
可充电碱电池 80 50
飞轮
图26.15是在建的0.4GW飞轮试验装置，重800吨。每分钟旋转225转，储存1000kwh能量，能量密度是1Wh/公斤。
图26.15 正在建造中的culham聚变研究用2个飞轮设施之一 www.jet.efda.org
用于汽车的飞轮系统设计储能是400kJ（0.1kWh），重24公斤，能量密度是每公斤4.6wh
高速飞轮，使用复合材料，储能密度为100Wh/kg
超级电容器
用于储存少量电能（最多1kWh），需要寿命很大，充电迅速。利润，超级电容器适合用于回收再生刹车能量。其能量密度约6Wh/公斤。
一家美国公司声称使用钛酸钡制造了更好的超级电容器，储能密度达到280Wh/kg
VRB动力系统提供了12MWh储能系统，用在爱尔兰sorne hill风电厂，储能系统使用氧化钒电池，功率是39MW。它可以在1分钟内平稳输出风电电能，无风时，可以在1小时内输出三分之一的储存电能。
1.5MWh系统价格48万美元，占地70平米，重107吨。充电和放电速率可以相同。效率是70－75%，体积是1立方米有2摩尔硫酸钒，储存20kWh电。因此储能10GWh，需要50万立方米，等于170个游泳池，例如，需要500*500米，深2米容器。
建设10GWh钒电池系统将对世界钒市场产生影响。但是，世界市场没有长期短缺钒。目前世界上每年生产4万吨钒，10GWh储能系统需要36000吨钒，相当于一年生产量。钒是其它产品的付产品，总的钒资源量是6300万吨。
经济解决方法
由于目前国际上还没有要求治理碳污染，因此，增设天然气发电厂就能够解决储能系统问题，因为它的成本更低。
积极性波动
长期供应和需求波动是季节波动。最重要的波动是建筑取暖，在冬季急剧增加。英国天然气需求，从7－8月平均每人36kWh/天到12－2月平均72kWh。 一些可再生能源也有季节波动，夏季太阳能强，而风力弱。
如何处理长期波动？电动汽车和储能水电站不能解决这类问题。长期热能储存是个办法。巨大的水池可以储存冬季用热，第E章详细讨论。在荷兰，来自公路的热能储存在地下水层，冬季通过热泵用于建筑供热。
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27 英国五项能源计划
如果我们摆脱化石燃料，我们需要制定一个基本计划。还需要在政治上和财政上行得通。政治和经济不是本书的组成部分，所以，我将简单讨论计划的技术部分。 提出了许多计划。这里介绍其中5个。不要将其中任何 一个计划，看成是作者推进的计划，我推荐的是，
确信你的政策将能增加一个计划。
每个计划有一个消费方和生产方，我们必须确定我们将消耗多少能量，如何生产这些能量。为了避免计划占很多页，我简单将能源消耗分成三类，交通，热和电。这非常简单，忽略了工业，农业，食品，进口等。但我希望这种简化是有帮助的，让我们能在一分钟内比较和对比不同计划。我们最终需要详细的计划，但不是今天。我们离目标还如此之远，只能做简单介绍。
我这里阐述的方案是我认为2050年技术上是可行的方案。所有的都使用相同的消费要求。我再次强调，这不代表我认为这是正确的方案，也不是唯一的方案。我仅仅是不想介绍很多方案，让你目不暇接。在生产方面，我将阐述多种可再生能源，清洁煤炭和核能组成的计划。
目前情况
简化版国家情况如下：交通能耗是每人40kWh/天。主要消耗的是汽油，柴油和煤油。取暖能耗是每人每天40kWh主要使用天然气。电能消耗是每人每天18kWh，使用煤炭，天然气，核能，能量是每人每天45kWh。其它27kWh进入冷却塔（25）和输电线路（2kWh/人/天）。总能耗是每人每天125kWh。
图27.1 2008年英国能耗简况和未来计划
所有5个计划的共同特征
在我的未来简要计划中，能量消耗减少，主要通过更有效率的运输和取暖技术。 在未来5个计划中，交通采用电动化。电动汽车效率比汽油车高得多，能量需求大幅度减少。公共交通也电动化，良好整合，处于优先地位，能更好地为顾客服务。我假设，电动化提高效率4倍。仅仅增长会减少部分因效率提高带来的节约，净效率是降低能耗一半。还有少数汽车不能电动化，我们制造 液体燃料，如生物柴油，生物甲醇或纤维素乙醇。运输能耗是每人每天18kWh电和2kWh液体燃料。电动汽车电池作为储存设施，帮助解决电力供应和需求的波动。生产生物燃料需要占用12%英国土地（每人500平米），假设生物燃料制造来源于1%效率植物和转化为燃料效率33%。替代方法是进口，让其它国家发展农业生产生物燃料出口给我们。
在所有5个计划中，加热能耗是通过改善住宅绝热性能，控制温度（通过控温器，教育等）。新建筑要求很好绝热，不需要加热取暖，老建筑采用地源热泵，或采用太阳能热水，或使用电等。位于森林和能源植物附近的建筑，取暖使用生物质。取暖能耗从40削减到12kWh/人/天电，2kWh太阳能和5kWh生物质。
用于取暖的生物质来源于附近的森林和能源植物，如芒草，柳树和杨树，占地面积30000平方公里，或人均500平方米。对应18%农业用地。能源植物主要生长在贫瘠土壤，而肥沃土壤主要用于生产食物。500平米土地年生产0.5吨生物质，能量为7kWh/天，其中30%损失在处理和运输图中，最终给每人供应每天5kWh能量。
在这些计划中，我假设目前的电力需求，包括电器，电灯等。我们仍然需要18kWh电/天，电灯效率改进了，使用二极管灯，许多电器效率提高，但是，由于经济增长，我们增加了电器数目，如视频会议系统，帮助我们减少旅行。
在这个计划下，总的每人每天的电耗增加了，包括18kWh用于运输，12kwh用于热泵，总共48kWh。是目前电耗三倍。它们的来源是什么？
让我们来描述可能的来源。不是所有的来源是可持续的，但它们是低碳的。
制造电能的方法
为了得到许多电能，每个计划都要利用陆上和海上风电，还有来自沙漠国家的太阳能，废物焚烧，水电，波浪和潮汐发电。还有核能，清洁煤炭技术。目标是为每人每天发电50kWh。考虑某些损失，我们从分析得到的48kWh增加到此。
某些计划需要从其它国家进口电能。为了比较，我们看看今天进口的电能。2006年英国进口了28kWh燃料/天/人中的23%，包括煤炭18，原油5和天然气6kWh。核燃料通常不计为进口，因为它不易储存。
在5个计划中，我假设市政垃圾焚烧，而不是填埋。每人每天产生1kg垃圾焚烧，供应0.5kWh电，假设农业垃圾也焚烧，产生0.6kWh电。焚烧系统需要安装3GW设备，十倍2008年，如图27.2. 有700万居民的伦敦，有12个30MW垃圾焚烧发电厂，伯明翰1百万人有两个。每个20万人城镇应建一个10MW垃圾焚烧发电厂。一些认为焚烧垃圾危险或困难，脏的人，应参考图27.3，该图显示欧洲很多国家焚烧垃圾比英国多得多，包括德国，瑞典，丹麦，荷兰和瑞士。没有出现卫生问题。另外一个好处是，它消除了垃圾填埋场释放甲烷问题。
图27.2 英国垃圾发电设备，显示平均垃圾发电能力等于1公斤垃圾发电0.5kWh。
图27.3 左：市政垃圾填埋和焚烧比较
右：循环利用的垃圾与焚烧或填埋的垃圾。每个国家标准了循环利用比例。
在这5个计划中，水电贡献给每人每天0.2kWh，与今天相同。
电动汽车能够动态调节电网负荷。给电动汽车充电的平均功率是18kWh/人/天。因此，可再生能源，包括太阳能，风能的波动就被电池充电的开关所平衡。白天电力需求波动增大，因为使用电来取暖和烹调。如图26.16.为了确保10GW需求持续5小时的供应，所有计划都建设新的抽水蓄能电站。类似Dinorwig。50GWh储能能力，等于5个Dinorwig，装机功率2GW。还有一些计划增加储能能力。还建设2GW的一条到挪威的高压输电线路。
计划D 生产足够的电
D代表国内分散，使用每个国内可能的发电能力，对其它国家依赖很少。
下面是如何提高每人每天50kWh。风能8（20GW平均，66GW峰值），加上400GWh抽水储能电站。太阳能3，垃圾焚烧1.3，水电0.2，波浪2，潮汐3。7，核能16（40GW），清洁煤炭16（40GW）
风能需要在2008年装机容量基础上，增加30倍。英国风能是德国3倍。安装海上风能需要增加50个海上机船。
太阳能需要每人6平米20%效率光伏电池。面向南方的屋顶都要安装电池板。对保护古建筑组织来说，给传统乡村老房子安装很多电池板是一项经济的方法（图6.7）。
垃圾焚烧对应每人每天1kg生活垃圾，获得0.5，同样数量的农业垃圾获得0.6.水力发电每人每天获得0.2kWh，与今天相同。
波浪发电需要安装16000个Pelamis深海波浪发电设施，占据大西洋 830公里海岸线。
潮汐发电血液安装5GW设备，2GW安装到大坝上，2.5GW安装到潮汐泻湖上，可以同时用在储能系统。
核能发电包括安装40GW设备，等于2007年4倍。如果我们达到每人每天16kWh，我们的水平就介于比利时，芬兰，法国和瑞典之间。按照人均计算，比利时和芬兰是12，法国和瑞典分别是19和20.
清洁煤炭发电需要利用目前的发电站，大约30GW，增加碳捕集系统，将消耗能力，使输出减少到22GW，新建18GW清洁煤炭发电占。需要给每人每天供应煤炭53kWh，比今天使用化石燃料略多。以上是我们在23章所说的持续供应。这与消耗速度是今天的3倍，如果我们不重新回复煤矿，我们就进口煤炭生产32%电力。重新恢复煤矿需要增加每人每天8kWh煤炭供应，英国可能不能自给煤炭。
你是否反对这个计划，或感到有问题？如果是的或，后面的计划也许会使您喜欢。
其他几个计划就不再翻译了，请大家直接看图27.9
图27.9 所有5个计划
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28 考虑成本
地图上的计划
下面我们在地图上规划一个新的方案。相比前一章所说5个方案，这第六个方案叫计划M，图28.1
图28.1 计划M
计划中各个项目占地面积和成本见表28.3. 为了简化，成本是根据现在的价格来估算的。许多是原型设计。我们希望它们的价格能大幅度降低。这里估计的成本是建造成本，不包括运行和处置成本。每个人成本是将总成本除以英国总人口6千万人。本书不是关于经济方面的，那需要另外400页。我初步估计成本，是让我们给这个计划加个价格标签。
图28.1 计划M
我在这里强调，我不是鼓吹这个计划，如果我作为英国首相，它的几个特点，使我不会选择它。我会审慎地包括所有现有技术。所以，你可以提出其它方案。
图28.2 地图上的计划，灰色代表风电，红线代表海上波浪电站，亮蓝色代表光伏电池发电站，每个代表20km2，海上蓝色多边形代表潮汐发电，蓝色代表海上潮汐泻湖发电，亮绿色代表能源作物，黄绿色代表生物质燃料，小蓝色三角形代表风飞舞焚烧，大的棕色宝石形代表清洁煤炭发电站，与生物质共燃，包括碳捕集和储存。品红点，代表核电站，每个平均3.3GW，一共12个。黄色六边形代表国外沙漠太阳能发电，每个代表335km2，品红线：代表高压输电线，2000公里，输送40GW沙漠电力到英国
黄色五角星：计划储能水电站
红色五角星：现有储能水电站
蓝色点：屋顶太阳能热水
表28.3 计划M的占地面积，成本
项目 占地面积 容量 成本 平均能量
平方公里 GW 总(十亿英镑)每人(英镑) kWh/d/p
52个陆上风电 5200 35 27 450 4.2
29个海上风电 2900 29 36 650 3.5
15储能水电站 30 15 250
光伏电站 1000 48 190 3200 2
太阳能热水 60 2.5 72 1200 1
100垃圾焚烧 3 8.5 140 1.1
热泵 210 t 60 1000 12
波浪发电 130 1.9（0.76） 6 100 0.3
潮汐大坝 550 8（2） 15 250 0.8
潮汐泻湖 800 1.75 2.6 45 0.7
15000潮汐发电 2000 18（5.5） 21 350 2.2
40核电站 45 60 1000 16
清洁煤炭 8 16 270 3
聚光太阳能 2700 40 340 5700 16
欧洲直流输电 1200 50 1 15
2000公里输电线路 50 1 15
生物燃料 30000 2
生物能源 31000 5
例如，如果你认为光伏电池太贵，我会在计划中增加波浪发电替代。你知道这是如何做的：增加波浪发电8倍。如果你不喜欢在你那儿设置风电，可以将它们移走（但是移到那儿？）。请记住，将它们移到离岸远的地方，会增加成本。如果你喜欢较少的风电，没有问题，你可以提出你喜欢的替代技术。你可以用1GW核电站来代替100平方公里风电。
也许你认为本方案使用太多土地来生产生物燃料。好的，你可以提出方案，或者让计划中的每人每天供应2kWh液体燃料减少，或者采用其它方式生产液体燃料。
从化石燃料转向可再生能源的成本
建造MW风电场需要需要几百万英镑。粗略估算，2008，建造1W设施，成本是1英镑，1MW是1百万英镑，1GW是十亿英镑。其它可再生能源更贵。我们目前能耗约300GW，主要使用化石燃料。如果我们从主要使用化石燃料转到使用可再生能源或核能，总量是300GW，需要花费3000亿英镑。表28.3给出的成本是8700亿英镑，主要是因为太阳能成本高，包括光伏电池1900亿英镑，聚光热发电3400英镑。今后这两部分成本会大幅度降低。2007年8月英国卫报泄露的政府报告估计，到2020年完成20%能源来自可再生能源，就是增加80GW可再生能源，成本最高是220亿英镑，平均每年17亿英镑。这个数字远远低于我的估计800亿英镑。卫报作者认为，220亿英镑是不合理的成本，最多完成9%用可再生能源替代。
十亿是很大的数字，很难与常识比较。为了帮助大家了解不用化石燃料的成本，让我们列出一项每年花费十亿英镑的时期。我还用每人花费，就是除以总人口来分析。
最直接相关的数字是当前花费在能源方面的费用。每年最终用户花费的能源费用是750亿英镑。能源市场总值是1300亿英镑。每年花费17亿英镑到未来能源系统上，仅仅等于现在能源花费的3%！
我们还可以比较我们在保险上的花费：我们在保险上的花费是对不确定性回报的投资。英国工业和商业机构每年化在保险上的总费用是900亿英镑。
补贴
25年超过560亿英镑：花费在英国核电站清理费用，这是2004年数字，到2008年增长到730亿英镑，等于每人1200英镑
交通：
43亿：英国伦敦Heathrow机场，等于每人72英镑
19亿：拓展91公里M1公路，见图28.4
图28.4 M1公路
图28.5 花费10亿英镑的项目
特别花费
2012伦敦奥林匹克：50亿英镑，也可能升到90亿英镑，每人150英镑
商业企业：
Tesco利润，25亿英镑（2007年宣布），人均42英镑
102亿英镑，英国人购买食品支出，人均170英镑
110亿英镑，英国石油公司2006年利润
130亿英镑，壳牌石油公司2006年利润
400亿美元，埃克森石油公司2006年利润
330亿美元，世界在香水和化妆品上支出
7000亿美元，美国进口石油（2008），等于平均每个每个人2300美元
政府日常支出
15亿英镑：英国军事维护支出，人均25英镑
150亿英镑：引入身份证，人均250英镑
政府未来支出
32亿英镑，减少从挪威到英国的天然气管道，输送能力是每年200亿立方米，对应25GW，每人53英镑
烟税
每年80亿英镑：英国每年烟税收入，等于每人130英镑，欧盟每年补贴烟农10亿英镑
每年640以英镑：美国反毒品支出，每人150美元
太空研究
17亿美元：一艘宇航飞船价格，每个美国人6美元
图28.6 几个更大的支出
银行
7000亿美元：2008年10月，每个政府批准7000美元救助华尔街
5000亿英镑：英国政府斥资5000亿英镑支持英国银行
军队
每年40亿英镑：英国武器出口，等于每人83英镑，25亿输出到中东，10亿输出到沙特，来源2006年12月3日观察家
85亿英镑：英国在Aldershot和Salisbury平原军营建造支出，等于每人140英镑
38亿英镑：两个航母
每年45亿美元：美国政府能源部预算中与核武器相关物资管理活动支出:美国人均15美元
100－250亿英镑：更换英国核武器三叉戟系统成本，每人170－420英镑
630亿美元：美国10年支援中东军事援助，一半给以色列，一半给阿拉伯国家，美国每人210美元
每年12000亿美元：世界武器支出
20000亿美元，根据诺贝尔经济学奖Joseph Stiglitz，美国伊拉克战争支出，美国每人7000美元
根据Stern评论，全球需要每年支付4400亿美元控制气候变化，如果由发达国家老百姓承担，人均每年440美元。2005年美国军事支出4800亿美元，世界15个军事支出最多国家是8400亿美元。
远低于十亿数量级的支出
英国政府投资可再生能源研究和发展的费用，每年1200万英镑，人均每年0.2英镑
29 现在做什么
除非我们现在行动，否则，不久以后，灾难发生以后就不可逆转了。所以没有比这更严重，更紧急的或更需要的时期
布莱尔，英国首相 2006 10 30
实际有点不现实
布莱尔，2个月以后回答建议他不应飞往巴巴多斯度假
我们做什么由我们的动机决定。回顾第5页我们讨论不使用化石燃料的3个动机：化石燃料消失，能源供应的安全问题和气候变化。让我们先看气候变化这个动机，我们想减少碳排放。（怀疑气候变化者请掠过此部分，转到223页）
对碳污染做什么
我们不是要实现零碳排放。不会发生长期投资。碳封存公司并不兴旺，虽然经济学家和气候专家建议，从大气中吸收二氧化碳，可以避免发生气候灾难。甚至在燃煤电厂，人们也没有捕集碳（除德国有个试验）
为什么不？
主要问题是碳污染价格不正确。未来也没有把握能制定正确的价格。我所说的不正确，是指释放二氧化碳的价格低于燃煤电厂捕集储存二氧化碳成本。
解决气候变化是一共复杂的课题。但是，简单分析，办法如下：二氧化碳价格应大到阻止人们燃烧煤产生二氧化碳不捕集。因为煤炭是最大的化石燃料。减少来自石油和天然气排放是次要的，因为它们的供应量会在今后50年内下降。
在政治方面，我们需要做什么？我们需要让所有燃煤电厂上碳捕集储存。首先政府支持进行大电厂的试验项目，以筛选碳捕集储存技术，第二，政治家应当改变电站政策，从而采用先进技术。我的第二项建议是通过一项法律，要求从某天开始，所有燃煤电厂必须上碳捕集。然而，大多数共和党人认为，这个方法将关闭产生市场的大门。那么，如果我们认为，市场能够解决气候问题，市场会以什么方式实现我们的简单目标，就是所有燃煤电厂都装上碳捕集？我们会在碳捕集市场交易中做点小事，发证证明碳捕集，从而允许燃烧碳。但是，电厂拥有者只会确信，碳排放价格高于碳捕集设施成本时，才会投资建设碳捕集储存设施。专家认为，要达到这个目标，需要报纸碳税高于每吨二氧化碳100美元。
政治家们需要让二氧化碳排放价格长期保持在每吨100美元以上，从而使投资者投资建设碳捕集设施，降低二氧化碳排放。替代方法是，他们应当将碳排放许可价格固定在最低价格之上。另外一种方式是，不管碳排放许可市场如何变化，政府保证投资者，捕集二氧化碳每吨获得100美元收入。
我很担心，关闭自己的可靠大门，依靠仅仅是用来鼓励关门的国际市场，是否明智。
对能源供应做什么
下面讨论另外一个动机，我们想摆脱化石燃料，从而提高能源供应的安全性。
我们应当做什么，带来非化石燃料的供应和效率？一种态度是，让市场调节。 当化石燃料价格升高，可再生能源和核能就会变得相对便宜，理智的消费者就会选择高效技术。我发现人们对市场如此迷信，不管市场也提供繁荣和萧条，银行信贷紧缩，甚至银行崩溃。
市场在短期方面，能很好地做决定，但我们能希望让市场对影响几十年甚至上百年的能源做决定？
自由市场允许我们盖房子，我们禁止盖绝热性能很差的房子。现代能源效率高的房子是在法律控制下建造的。
市场不会负责建公路，铁路，公共汽车道，停车场或自行车道。但是，公路建设，公共汽车道和自行车到对人们的交通选择影响很大。类似地，规划法决定了人们的家和工作场所该如何建造，密度多大，对人们选择交通的影响非常大。 如果新建城市没有铁路，人们出远门就不大会选择铁路。如果住处与办公室相隔几英里，人们就会选择开车上班。
制造设备是能耗的主要部分之一。设备制造商在给我们提供设备时，就准备让其废弃，以便使市场能够更新。
因此，市场扮演了很重要角色，但是，如果说，让市场决定一切，就很可笑了。我们必须讨论法律，政策和税。
绿色化税
我们需要修改我们的税和收费，目标是对污染收税，主要是化石燃料
Nicolas Sarkozy 法国总统 萨科奇
现在买微波炉，DVD机或政客吸尘器很便宜，比修理旧的还便宜。因此，修理旧电器就成了疯子行为（这主要是中国压低自己老百姓福利，低价供应所致，译者注）。
其中原因之一是我们的税务系统，对维修人员的劳动收税重，各种税单寄到维修工。他帮助我们维修微波炉，但是，税务局让他们无法做生意。
建设绿色税务系统的主意是将税从好的工作，如劳动上转移到对坏的工作，如对环境的破坏。环境税改革是建议这种平衡的转移，保持预算平衡。
图29.2 碳排放价格是多少？才能推动社会明显减少二氧化碳排放
假设使一件活动的价格上涨一倍，就能使二氧化碳治理产生明显影响，或者二氧化碳排放治理设施投资会变成有经济性
碳税
最重要的需要增加的税。如果我们想促进无化石燃料技术，就给碳排放加税。我们需要征收到足够促进可再生能源投资和改进效率。这同我们前面推荐的政策相同。不管我们的动机是解决气候问题，还是保证能源供应问题，政策是一样的，我们需要使碳排放价格高而稳定。图29.2表明，带来各种行为变化和投资的二氧化碳排放价格；各种组织认为补偿温室气体排放的价格都很低。如果安排一个较高价格如何？欧洲排放交易，如图29.1，进行得好吗？国际政策专家和经济学家们的观点是，剑桥经济学家Michael Grubb 和David Newbery认为，欧洲排放交易还未上路，“目前还未产生投资响应”。
图29.1 欧洲二氧化碳排放交易价格
经济学家推荐用碳税作为政府支持清洁能源源头的主要机制。保守党生活质量政策团推荐，增加环境税，减少其它税。“如果你挣来的钱花起来象流水，你就会考虑转移”。英国皇家环境污染委员会说，英国应该引入碳税，“应该在上游应用，覆盖所有环节”。
因此，支持大收碳税，减少雇佣税，公司税和增值税。但是，税和市场不会带来我们需要的行动。如果消费者行动不合理，如果消费者考虑短期价值，而不考虑长期的节约，或者人们选择需要购买的，不需要支付与他们选择的所有费用，则税和市场方法就会失败。
很多牌子商品很贵。消费者选择并不唯一根据价格。许多消费者主要关心外观和感觉。有些会有意购买贵的。
一旦买了无效率的东西，就太迟了。无效率的产品就不应该制造，这是基本原则。下面是自由市场失败的几个例子。
管理者障碍
假设碳税达到很高，让一种新发明，在大批量制造时，比其高碳排放对手价格低5%。这种新发明的碳排放比老产品的碳排放低90%。因此，使用这种绿色产品对社会有利。但是，在这种绿色产品销量很低时，其价格必然高于老产品，因此，价格阻止了新的绿色产品进入市场。
政府干涉，给新发明一个机会是是否必要的。支持研究和发展？税刺激能帮助新产品？
价格差别小问题
假设绿色产品公司从头到位制造了它的绿色产品，碳税也足够高，使其产品价格低于高碳排放的竞争产品。此时，碳税确实其作用了，所有消费这会买低碳绿色产品了？但是，第一，很低消费者不关心5%价格差别。第二，对手如果感到绿色产品威胁其产品了，就会重新宣称其产品，强调现在产品是绿色的，吸引老顾客忠诚于他们的产品。“真男人用Dino”，如果这不起作用，就会发布新闻，宣称科学家没有确定，长期使用绿色产品会不会引起癌症，或者说绿色产品对狐蝠伤害较少。让你害怕，狐疑和疑惑。还有一个办法，对手公司还可以斥资买下绿色公司，买下后，对绿色产品什么也不做，如果仅有5%价格差别。
如何解决这个问题，政府也许应该禁止老产品，就像禁止含铅汽油？
房东和租房者
假设房东将一个平房租给了房客Tina。房东负责维修，提供必要的服务，房客Tina支付用电和取暖费用。问题是，房东感到没有动力去投资改善平房，以减少房客的支出。他可以更新更有效率的灯，更经济的冰箱，对环境更友好的电器等，可以减少今后的支出，从而偿付投入。但是，Tina得到这些收益，不是房东得到这些收益。类似的，房东也没有动力更换绝热材料或按照双层玻璃窗户，因为他还需要考虑到，Tina的男朋友Wanyne会在喝醉时，打碎窗户。基本上，在发育良好的市场，房东和Tina会作出正确决定，房东会安装节能设备，增加一点月租，Tina认识到现代化的平房住起来费用较低，愿意付较高的房租。房东会要求增加押金，以防打破新换的窗户玻璃，Tina会小心行事，禁止Wanyne破坏行为。但是，我认为，房东和Tina不会了解这个良好的市场。Tina很穷，无法支付更多押金。房东希望能租出平房。而且，Tina并不相信节能设备会带来账单减少，怀疑房东夸大其词。
因此，需要大家协商，让房东和Tina做正确的时期。例如，政府制定法律，对效率低的设施征收较高的税，禁止销售不满足效率要求的冰箱，要求所有平房的绝热层满足一定条件，或引入一个评估平房的强制系统，使Tina在租房时了解平房的能耗特征。
研发投资
我们强烈反对政府在可再生能源研发方面的资金（2002－2003年1.22亿英镑）太少….如果使除了风能之外的资源能够得到利用，我们必须改变。我们不得不得出节能，政府对能源问题漠不关心。
英国上议院科技委员会
没有科学理解，会导致肤浅的决定。2003年能源白皮书就是一个很好的例子。我们不愿称太不专业，但是，它没有找到解决现实问题的方法。
David King 爵士，前首席科学家
为政府可再生顾问团服务，感到是在观看几个给部长称是的小插曲在缓慢运动。我认为，政府从不关心可再生。
Jeremy Leggett 太阳能世纪创始人
我认为，数目就说明了一切。看图28.5，比较政府在办公室更新和军队方面的几十亿英镑，以及在可再生能源相关研发方面支出相差几百倍。我们花了几十年发展可再生几十，如潮汐发电，聚光太阳能发电技术和光伏电池。核聚变也进行了几十年。这些技术的成功，还需要大量支持。
个人行动
人们有时会问，我能做什么。表29.3给出我推荐的8个小建议。非常粗略的估计，每个行动所节约的能源。是在特定条件下的。你在做时，节约多少与你的起点相关。表29.3假设一般消费者的平均起点
表29.3 8个简单节约能源行动
行动 节能(kWh/d)
穿羊毛衫，将温度调低，如15－17度，给每个加热器
安上控温器，确定家或办公室每人时，关闭取暖设备。 20
每周看电表，水表和煤气表，了解减少能耗情况，同朋
友比较，同时在办公室做，产生一个对能源感兴趣团体 4
停止坐飞机 35
少开车，开慢点，开平稳点，使用电动汽车，参见汽车
俱乐部，走，或坐火车或公共汽车 20
继续使用老电器，不要太早更换，如计算机 4
将灯换成荧光灯或二极管发光灯 4
不愿买杂物，避免包装 20
多吃蔬菜，每周6天 10
尽管以上行动都很容易，表29.4需要一点计划，毅力和费用。
表29.4
主要行动 节能(kWh/d)
消除房屋漏风 5
加双层玻璃 10
改进房屋绝热性能 10
按照太阳能热水 8
按照光伏电池 5
换新房屋 35
使用地源热泵代替燃烧取暖 10
最好，表29.5列出少数省略很少的行动
行动 节能 (kWh/d)
冷水洗衣 0.5
停止使用烘干，改用空气风干 0.5
觉得这篇很好，现在的讨论大多集中在开源上，节流讨论的很少，
仔细想想，美国作为世界最大的燃煤国,二氧化碳的排放量占世界排放总量的四分之一，
凭什么美国佬不能改变他们奢侈浪费的生活方式？
凭什么他们多住在郊区的大宅子里，每天开车上班？
凭什么他们的办公室一年四季都开着空调？
30 欧洲，美国和世界的能源规划
图30.1 显示许多国家和地区的能耗与国民产值关系。它被广泛用来说明，人类发展是件好事情。当为人类可持续能源制定框架计划时，我打算假设所有国家，包括低国民产值国家都取得增长。当国民产值增加，不可避免，能耗也同时增加。我们不清楚能耗的目标是什么？但我默认为，采用欧洲平均水平是一个说得过去的假设，类似地，我们假设效率也与19－28章分析英国情况时类似。让所有国家按照欧洲低能耗住居标准。在第204页能耗计划中，英国能耗降低到68kWh/天/人。请记住，英国没有多少工业活动，因此，其它国家会有较高的目标，如香港80kWh/天/人。
图30.1显示许多国家和地区的能耗与人均国民产值关系。单位：购买力平价没有，资料来源：联合国人类发展报告2007.方块代表高度发展国家，圆圈代表中等或低发展国家。两个都用对数坐标。
重新计算欧洲
欧洲能毅力可再生能源吗？
欧洲人口密度是英国一半，因此，有更多土地用来发展可再生能源。欧盟人均土地9000平米。但是，在欧洲，需要可再生能源密度低于英国：大多数欧洲地区缺少风能，少波浪潮汐能。有些地方的水力能比较丰富，如斯堪的纳维亚半岛和中欧，有些太阳能丰富。让我们给出粗略数字。
风能
欧洲大陆中心的风速小于典型的英国岛屿风速。在意大利大多数地方，风速低于4m/s。让我们猜测，欧洲有五分之一地区，风速大于风电经济风速，能量密度2W/平米，假设按照第四章分析英国办法处理，人均面积9000平米，所以，风能如下
1/5*10%*9000 m2*2W/m2=360 W
对应人均每天9kWh
水力发电
欧洲每年发电590TWh，功率67GW，5亿人分享，人均每天3.2kWh。主要在挪威，法国，瑞典，意大利，奥地利和瑞士。如果每个国家将水电设施加倍，我认为，这很困难，水力能是每人每天6.4kWh。
波浪能
整个大西洋沿岸长4000公里，乘以每米平均能量10kW，我们得到每人每天2kWh。巴伦支海和地中海没有波浪能资源。
潮汐
环英伦三岛资源加倍估算（第14章，每人每天11kWh），看作法国，爱尔兰，挪威的潮汐资源，除以5亿人，我们的人均每天2.6kWh。巴伦支海和地中海没有潮汐资源。
屋顶太阳能光电池和热水器
大多数地区比英国光照多，因此，太阳能板在欧洲大陆能提供更多能量。英国南部10平米屋顶电池板提供每天7kWh，类似，2平米太阳能热水器提供平均能量是每天3.6kWh热能。建议更大面积热水器是不必要的，因为这么多已经满足需要了。
其它
总数是9+6.4+2+2.6+7+3.6＝30.6kWh/d/p。这里唯一没有提的是地热能和大规模太阳能发电站，包括聚光，电池板或生物质。
地热能还在研究中，可能没有用，我建议将其当做聚变发电，好投资，但不可靠。
太阳能发电站如何？我们可以减少，5%土地用来见太阳能光伏电站，例如，在Bavarian，能量密度5W/m2.可为我们提供每人每天 5*450W＝54kWh。
太阳能光伏电站可以为我们提供很多能量。主要问题是，太阳能光伏电池太贵，而且冬季能量减少是个大问题。
能源植物？植物仅能收集0.5W/m2。欧洲在满足食物供应自给情况下，非食物能源供应必然有限。会有一些油菜籽，还有一些森林。但是，我认为，非食品植物贡献不会超过每人每天12kWh。
底线
让我们显示点。正如英国，欧洲不能只依靠自给的可再生能源。如果目标是不使用化石燃料，欧洲需要核能，其它国家，如沙漠国家的太阳能，或两者都需要。
再来计算北美
现在北美人均每天能耗是250kWh。我们是否能用可再生能源替代？如果我们使用令人吃惊的高效率手段，如高效电动汽车，每个能源是否会降低到欧洲或日本水平？
风电
Elliot等在1991年研究中估计了每个风能潜力。风能丰富地区在北达科他，怀俄明，蒙塔大，整个国家风能丰富，可供使用的面积有43.5万平方公里，每年发电4600TWh，按3亿人计算，每人每天42kWh。这个计算，假设风能密度1.2W/平米，小于我们在第四章的假设2W/平米。面积差不多等于美国加州。风能设备是2600GW，是目前美国的200倍。
还是风电
假设浅海可以用来发展风电，面积20000平方公里，能量密度是3W/m2。平均发电功率是60GW，等于美国人均每天4.8kWh。
地热能
我在第16章替代麻省理工学院的北美地热能研究。在美国西部，有很多地热资源。加大研发投入，地热能系统可以在未来50年提供经济上有竞争力的发电系统100GW电。更进一步，地热能系统提供安全的长期能源。让我们假设这是对的，100GW等于给每人每天提供8kWh。
水力能量
在美国，加拿大和墨西哥，每年水电660TWh。除以5亿人，等于每人每天3.6kWh。能否让其加倍？如果主要，就能增加到7.2
其它
上述总和是42+4.8+8+7.2＝62kWh/d/p。与欧洲一样不够。我可以讨论焚烧加拿大的森林发电，但是，这只是延长我们的痛苦。下面我们讨论聚光太阳能发电。
图30.3是北美能够为5亿人提供每人每天250kWh能量的地方
基线
北美非太阳能可再生能源不能满足美国需要，但是，当加上巨大的太阳能发电，就能满足需要了。因此，北美需要利用自己的沙漠或核电或两者同时需要。
重新计算世界
假设60亿人的能源供应标准类似欧洲标准水平，例如每人每天80kWh，结果如何？
风电
风能资源丰富的地区，包括美国中部，加拿大Saskatchewan；阿根廷和智利南部，澳大利亚西北，索马里，伊朗和阿富汗，中国北部和西北部。苏丹西北部，南非西南，这些地方都远离大海，除了赤道热带60度
我们的全球估算，来自绿色和平组织和欧洲风能协会，下哦两个的有效风能资源是每年53000TWh，平均每人每天24kWh。
水电：
世界平均为1.4kWh/d/p。来自 www.ieahydro.org, 国家水电协会和国际能源局估计，世界上技术可行的水电是14000TWh/年，等于每人每天6.4kWh，其中8000TWh每年是经济可行的，等于人均每天3.6kWh，大多发展潜力在非洲，亚洲和拉丁美洲。
潮汐
世界上有七个地方，有很大规模的潮汐资源，包括7个河口。阿根廷有两处，San Jose和Golfo Nuevo；澳大利亚有Walcott河湾，美国和加拿大贡献Fundy湾，加拿大有Cobequid；印度有Khambat海湾，美国有Turnagin 和Knik湾，俄罗斯有Tugur。然而世界上最大的潮汐是俄罗斯Penzhinsk，十倍于其它，等于22GW。
Kowalik在2004年估计，世界总的潮汐资源是40－80GW，人均每人0.16－0.32kWh。
波浪
我们估计总的海岸长度30万公里，每米波浪发电功率10kW，考虑10%被捕集，50%转化为电能，得到每人每天0.5kWh。
地热能
根据奥克兰地热研究生Freeston估计，世界上总资源，在1995年，是4GW，平均到每人每天0.01kWh。
如果麻省理工学院作者的估计正确的花，假设世界类似美国，则地热能给每人每天供应8kWh。
能源植物
人们被能源植物吸引，因为有人宣称，它不会同食品竞争土地，可以生长在废弃的土地上。但是，人们需要知道具体数字。麻疯树的数字参见284页。所有非洲陆地都用来种植麻疯树，产生的能量给全球60亿人，每人每天进8kWh。你能指望它解决能源问题？
让我们估计，能源植物能给我们供应多少？方法类似第6章，假设所有可耕地用来种能源植物，目前世界18%土地用来耕种，面积2700万平方公里。人均4500平米。假设能量密度是0.5W/平米。处理和种植损失是33%，我们发行几十占领所有农业土地发展能源植物，能为每人每天提供36kWh。也许这个数字低估了，在图6.11给出的巴西甘蔗能提供1.6W/平米，3倍于我的估计。也许巴西能提供一点希望，但是，我这里将讨论最后一个选择
太阳热能，光伏电池和聚光发电
太阳能热水器不是新主意。它们已经出现在世界各地。中国是这项技术的领先者。全世界热水器总量达到100GW，其中一半在中国。
光伏电池在技术上是可行的，但是，成本太贵。我希望我是错的。如果光伏电池成本能在未来四十年如计算机一样下降，就能应用了。
在很大领域我给的是猜想。用于发电最好太阳能技术是聚光太阳能，我们在178和236页讨论过。我们为欧洲和北非10亿人准备了大面积沙漠太阳能发电站。在北美类似亚利桑那面积的沙漠电站。我这里留给读者来连线，为其它45亿人服务的沙漠发电。
基线
非太阳能可再生能源总数为风电24，水电3.6，潮汐0.3，波浪0.5，地热8，总共36kWh/d/p。我们的目标是超欧洲消费水平80kWh/d/p。所以结论很清楚，非太阳能可再生能源也许巨大，但它们还不够大，未来完成我们的目标，我们必须依靠太阳能或核能，或两者同时。
31 我们应该谈论的最后一件事
就是从空气中捕集二氧化碳
当我这样说的时候，我是在表达两个意思，第一，从含量很少的空气中捕集二氧化碳所需要的能量巨大，以至于我们谈论捕集都显得很可笑。但是，第二，我确实认为，我们应该讨论它，思考如何做最好。如果气候变化象气候科学家们所说那样糟糕，如果人类无法获得便宜的方法，对付空气是我们最后一道防线。
在我们讨论从空气中捕集碳之前，我们需要了解全球碳情况。
了解二氧化碳
当我开始写作此书时，我打算忽略气候变化。在很多人看来，气候正在变化？是一个矛盾的问题。是否是人类引起的？与什么相关？经常被一串矛盾的结论所困惑。我们需要做什么？我感到，可持续能源是必须解决的问题，不存在需要挣来的问题。但是，我认为，不要介意，化石燃料用完的时候，不要介意气候变化是否发生；燃烧化石燃料不是可持续行为，让我们考虑依靠可持续生活，计算有多少可持续能源。
然而，气候变化引起了公众关注。它引起了各类问题。所以，我决定在最后一章稍微讨论一下气候问题。不是完全的讨论，仅仅是一些有趣的数字。
单位
碳污染收费常以每吨二氧化碳美元或欧元来计算。所以我们使用吨二氧化碳作为表示二氧化碳污染的单位。每年排放的二氧化碳吨数来表示污染速率，人均每年是11吨二氧化碳，等于每人每天30公斤。当讨论化石燃料，蔬菜，土壤和水中碳时，我使用吨碳。在全球范围，我使用亿吨碳。这个数字很大，但是，让它平均到地球上60多亿人，就简单了。假设燃烧1吨煤，这时一年里取暖需要消耗的热能。如果每人都烧1吨煤，则总量就是60亿吨。
碳在那儿？
我们需要知道多少在海洋，多少在陆地，多少在蔬菜，与大气中比较，从而理解二氧化碳排放的后果。
图31.2碳在地球上的分布估计
图31.2给出了碳在地球上的分布。大多数碳，约40万亿吨在海洋，以溶解二氧化碳，碳酸盐，生物质和动物存在。土壤和植物总量约37000亿吨。化石燃料，主要以煤炭形式存在，等于16000亿吨。最后，大气中约有6000亿吨。
直到最近不同形式的碳之间存在动态平衡。所有从一种形式存在的碳流出到流入是相等的。人类燃烧化石燃料，使其偏离了平衡。参见图31.3。
图31.3
化石燃料燃烧速率在1920年是每年10亿吨，到1955年变成20亿吨，到2006年变成84亿吨。图中还包括少量水泥生产中分解石灰石产生的二氧化碳。
这会改变如图31.2中的碳分布吗？现在还不是很清楚。图31.3显示了我们知道的关键一事。每年燃烧排放的84亿吨二氧化碳进入大气，使大气二氧化碳浓度增加。大气二氧化碳与海洋之间能够比较快地建立平衡，每年从大气进入海洋的二氧化碳是20亿吨。虽然最近也有研究认为没有那么大。还有一些进入土壤和植物，约15亿吨每年。但这部分测量数据较少。因为大约排放的一半进入大气，每年以84亿吨速率进入大气，从而使大气二氧化碳浓度增加。
长期以后二氧化碳浓度会如何？因为化石燃料中碳比海洋要少得多，长期以后，过量排放的二氧化碳会进入海洋，大气，植物和土壤会恢复正常水平。但是这个长期代表了数千年。在大气和表层水之间建立的平衡很迅速，但是图31.2和3中显示的点线将海洋分成了表层水和其余水。在50年时间尺度，这个编辑类似一道墙。60和70年代核试验放出来的放射性碳，到现在仅进入水下400米，而海洋深度是4000米。
海洋循环很慢。一块深海水需要1000年才能进入表面。深层水是有温度梯度和盐度梯度驱动的，又叫热盐循环，对应表层水循环是风驱动的。
缓慢循环的海洋有一个关键的后果：我们产生的碳排放影响未来1000年气候。
碳去那儿了
图31.3是一个简图。假设人类引起了额外的碳流，如1997年Borneo森林大火， 释放了7亿吨碳。每年煤炭自然释放2.5亿吨碳
不管怎么说，这个简图帮助我们理解，在不同政策下，中短期会发生什么。如果碳污染看成是一般商业活动，未来50年，燃烧产生5000亿吨，将使空气二氧化碳增加，海水表面也同样增加，每年进入海洋20亿吨。到2055年，5000亿吨中1000亿吨进入表层水，大气二氧化碳浓度比工业革命前加倍。
如果化石燃料燃烧量到2050年降低到0，则从大气中每年吸收20亿吨到海洋将减少到不足20亿吨。我过去常常认为这个吸收将继续几十年，但是，当表层水与大气将会在一段时间后达成平衡。5000亿吨中大多数会进入大气，然后在数千年，随着海水从深处循环到表层，逐渐移到海洋。
我们对二氧化碳的扰动最终会恢复到开始状态，但这需要几千年。假设这个扰动没有对生态系统产生很大影响。可以相象的是，表层水吸收二氧化碳而酸化，将使大量植物灭绝。以前地球曾发生过。例如，一般认为，冰河期结束迅速，因为正反馈效应：温度升高，引起积雪和冰融化，使地面反射太阳光减少，吸收更多太阳光，从而引起进一步升温。另一个正反馈效应例子是甲烷释放。甲烷以数十亿吨水合物形式封存在北极西伯利亚，1000亿吨封存在大陆架。全球温度升高1度，可能融化大量甲烷水合物，释放甲烷到大气中。甲烷的温室效应比二氧化碳强。
不讨论气候变化的不确定性。我推荐《避免危险的气候变化》，《全球气候变化》，以及Hansen等文章（2007）和Charney等文章（1979）
本章目的是讨论通过吸收大气二氧化碳来解决气候变化问题。我们讨论吸收的能量代价。
吸收代价
现在将碳从地下取出，进行的规模很大。今后，会变成将二氧化碳打入地下。
在讨论如何从空气中捕集二氧化碳之前，我们先来看捕集二氧化碳不可避免的能源代价。不管我们采用什么技术，它们都必须遵从基本物理定理，从空气中富集二氧化碳需要能量。捕集二氧化碳能耗至少有0.2kWh/公斤二氧化碳，表31.5。 分析实际工艺，典型效率是35%，如果碳捕集能耗能降低到0.55kWh/kg，我会感到很惊奇。
下面我们假设，固定欧洲每人每年11吨二氧化碳，每人每天30公斤，假设能耗是0.55kWh/kg，则能耗是每天每人是16.5kWh。这等于英国人均电耗。因此，运转这个巨大的脱碳设备等于让我们的发电加倍。
表31.5 从空气中浓缩风力二氧化碳能耗
浓缩 0.13kWh/kg
压缩 0.07kWh/kg
下面来看我们有什么办法从空气中取走二氧化碳？我给出四个技术：
A：化学泵
B：树木
C：加速风化石头
D：海洋营养化
A 化学技术
化学技术对付二氧化碳分两步：
0.03%CO2-纯CO2->液体CO2
第一步，从空气中富集二氧化碳到纯二氧化碳，然后压缩，每一步都要消耗能量。
到2005年，发表的最好的从大气捕集二氧化碳的方法都是效率很低的：能耗是每公斤二氧化碳3.3kWh，成本是每吨140美元。根据这个能耗估计欧洲每人每天30公斤二氧化碳排放，需要每人每天100kWh，几乎等于每人每天能耗125kWh。 还有更好方法吗？
最近，Wallace Broeker,气候科学家说，“地球运行最重要的解释者是生物，化学和物理系统。”他推荐物理学家Klaus Lackner未发表的从空气捕集二氧化碳技术。设想运行6000万个二氧化碳脱除器。它们需要多少能量？Lacker在2007年6月告诉我，发展了一种树脂，在潮湿情况下吸收二氧化碳，干燥时释放二氧化碳。已经取得的结果是每公斤1.3kWh。2008年6月告诉我，最新能耗降低到每公斤0.18-0.37kWh低温热能。压缩能是0.11kWh。从能耗少于每公斤0.48kWh。根据欧洲人均排放量技术，每人每天是14kWh，其中3.3kWh是电能，其余是热能。（译者注：理论计算从大气中分离纯化二氧化碳，需要功0.14kWh/kg，考虑现在分离效率低于20%，需要电能至少0.7kwh /kg，折算为低温热能至少增加10倍，该技术值得怀疑。 另显然直接捕集燃煤电厂废气中含5－15%二氧化碳更好）
技术进步很惊人！但是，别以为很少能耗，这相当于增加全世界20%能耗。
B 植物如何？
植物从空气中吸取二氧化碳，而且不遵从物理定理。它们还是二合一机器，捕集而且由在建的太阳能电站驱动。使用的能量来自太阳能。我们使用的化石燃料就是这个过程制造的。因此，我们的建议就是，做与燃烧化石燃料相反的事情如何？我们生产木材，将它们埋入地下，同时，人类又不懂外出化石化的木材，燃烧它们？这显得很愚蠢，一面从地下挖木头，一面又向地下埋。当然，我们可以多种树，减少从地下挖。下面我们看，需要种多少树来解决环境问题。
在欧洲，最好的植物每年每公顷可以产生10吨干木材，等于15吨二氧化碳。所以弥补11吨二氧化碳排放，需要7500平米森林。这个数字是英国人均2倍。还有找到地方永久储存7.5吨木材。人一生需要的木材，不许烧，安全储存好，需要占地1000平米。体积是房屋的5倍。如果有人想使用树木来解决气候变化，我们需要类似一个国家面积。我不认为这行得通。
C增加岩石风化
是否还有低能耗方法？下面是一个有趣的主意，将岩石磨细，让它们吸收二氧化碳。这个主意加速自然界地址过程，让我来解释。
在图31.3中，从岩石进入海洋的碳流，与自然界岩石风化，自然界碳沉积成为海洋沉积物，最后变成岩石。这些碳流动很低，每年2亿吨碳，等于7亿吨二氧化碳。因此，它们与当前人类碳释放相比，就很小了，差40倍。但是，加速岩石破碎，从而吸收二氧化碳，加速这个过程，解决气候问题。我们需要找到矿藏。合适的矿包括橄榄石矿或硅锰矿，分布广泛。还需要大面积土地来放置矿物。细化矿石，从而加快二氧化碳吸收反应，需要能量是每公斤二氧化碳0.04kWh。前面说，物理定理告诉我们，不可能低于0.2kWh。是的，但是这儿没有错误，因为岩石拥有能量，它们贡献能量用来与二氧化碳作用。
我很喜欢，这个方案能耗低，但是，困难的问题是，到那儿找到一个国家，愿意遍布碎石？
D 海洋营养化
最后一种方法可以避免困难。这个方法让海洋加快吸收碳，作为渔业的副产物。世界一些地区存在食物短缺。许多地区鱼短缺，因为持续50年过度捕捞。海洋富营养化是给海洋施肥，增加食物链，使海洋能够支持更多植物生长和更多鱼来固定二氧化碳。澳大利亚科学家Ian Jones 领导，海洋营养化工程将向海洋施氮肥，如尿素，增加海洋中氮含量。它们生产900平方公里海洋富养化可以增加每年500万吨二氧化碳吸收。Jones和同事预计，海洋富营养化可以在任何缺氮的海洋进行（海洋富营养化是一项非常严重的环境问题，影响渔业和近海水质与环境，译者注）。包括北大西洋。让我们将这个主意放到地图上。英国每年排放6亿吨二氧化碳，完成中和它们，需要120个这样的海洋。图31.6地图显示它们的规模与英伦三岛比例。和其它方法类似，这个主意需要类似国家大小的面积。我们还未估算土地。
图31.6中 120个，每个900平方公里区域，用于进行海洋富营养化，从而固定英国排放的二氧化碳所需要的海洋面积示意图
这个主意还未经测试，目前也不合法。我发现，海洋富营养化很有趣，与碳地下储存相比，即使国际社会不同意高成本的方法固定碳，渔民们也会富营养化海域，从而捕获更多鱼。
“评论员们会反对调节海域，针对不确定性，而不在乎受益。他们会利用公众对未知领域的恐惧。人们会接受现实，如将二氧化碳排放到空气中，但对改善未来的创新却会谨慎从事。他们讨厌冒险。”
Ian Jones
“我们不能向大气中释放过多二氧化碳，否则会带来显著的气候变化，使地球发生根本改变....” J. Hasen 等2007
“避免危险的气候变化是不可能的，危险气候变化已经到来。问题是，我们能否避免灾难性气候变化？“
David King，英国首席科学家 2007
32 说是
因为目前英国能源的90%来源于化石燃料，如果不使用化石燃料，将是一个剧烈改变，在交通，建筑取暖方面全面改变，增加10－20倍绿色能源。
如果公众还是反对风电，核电，潮汐发电，还有其它非化石燃料发电系统，我会很担心，当我们应该做到时，我们是否能做到不使用化石燃料。我们现在满足于折衷的方案，效率稍微提高的化石燃料电站，汽车和家庭取暖系统，没有多少价值的碳交易系统，一点风电和数量上很不足的核电。
我们需要增加措施，增加措施是可能的，但不是那么容易。
我们需要停止反对，开始说是。我们需要停止作秀，开始行动。
如何你喜欢现实可行的能源政策，请告诉你的政治代表和候选人。
本书正文部分到此结束，后面还有一个技术附录，约占三分之一篇幅。
有位网友在翻译，请接着加贴。
此节，原作者从效率角度论证，采用热泵方法比热电联产好，与现实推行热电联产不一致。笔者咨询了一位从事热能工程研究人员，了解到，还有一种热能直接驱动的热泵，燃料燃烧得到热，驱动热泵，比燃料燃烧发电，然后驱动热泵，效率更高。但是，从成本，环境等方面考虑，可能还是现有的热电联产较好。由于作者讨论的是英国现有情况，一个原因是现有供热系统本身是存在的，而改为电驱动，需要大幅度加大供电线路的供电能力，从而需要很大投资。
有人提出了使用车载酶反应器，高效转化碳水化合物产氢，从而解决氢生产和储存问题，参见：[URL=]http://filebox.vt.edu/users/ypzhang/SugarCar.pdf [/URL]
参见：
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