研究人员和政策分析师已经检查并仔细检查了未来的气候情景。我们知道我们可以排放多少二氧化碳,并且仍然可以防止世界变暖超过 2ºC,我们可以使用这个数字来确定我们需要多快摆脱化石燃料。我们有多种途径可以到达那里,其中大部分涉及用最便宜的可再生能源替代化石燃料:风能和太阳能。从那里开始,确定风能和太阳能的使用必须以多快的速度增加才能使我们达到目标是一件简单的事情。在大多数国家,风能和太阳能已成为最便宜的新电力来源,我们现在在它们的生产和安装方面拥有巨大的规模经济。我们还拥有数十年有效管理它们的经验。没有理由认为这些可再生能源不会出现爆炸性增长。然而,一项关于可再生能源历史的新研究表明,只有少数国家出现了这种增长。即使这些国家实现了他们的目标,他们也只是在很短的时间内做到了。 Nature Energy 上的一篇新论文称,大多数技术都经历了可预测的采用模式。它们从一个最小增长时期开始,而该技术价格昂贵、了解甚少,并且无法大规模制造。一旦达到临界点,采用率就会上升到一个快速加速的时期,每年都会出现更高的增长率。然而,随着时间的推移,这种增长会放缓,曲线趋于平缓,从而实现长期稳定增长。这通常被称为 S 曲线,因为如果您绘制随时间的增长图,您会得到看起来像一个扁平的 S 曲线。在增长最快的时期有一条曲线,然后是一条回到稳定增长的曲线在成熟的技术。这与气候目标有什么关系?为了实现这些目标,各国需要尽快让可再生能源进入最大增长期。但仅靠达到最大增长是不够的——各国需要尽可能长时间地停留在最大增长阶段,以便在开始稳定增长期时达到更高的平稳期。如果我们不能做到这一点,我们就需要寻找其他方式来达到我们的排放目标。到目前为止,已经有足够多的国家经历了增长和稳定,研究人员认为他们可以确定是否正在发生足够的增长,如果是,什么条件使他们能够实现增长。他们查看了来自 60 个国家的数据,这些国家的电力生产总量超过 95%。
首先,研究人员确定了国家何时进入风能或太阳能的增长阶段,他们发现达到 1% 的增长率是一个很好的标志。其中许多国家可以被追踪到一个最大增长时期,然后一些国家的增长再次放缓,产生完整的 S 曲线。正如预期的那样,确切的结果因国家和技术而异。风能的价格首先下降,所以大多数国家看到这项技术比太阳能早十年起飞。但是太阳能变得更快更便宜,而且更容易大规模制造并且需要更少的基础设施来安装。所以它的增长速度更快。当地条件也很重要。几个国家,主要是在北欧,风能起飞了,但太阳能没有出现类似的增长。其他人只看到太阳能经历了快速增长的时期。截至最新数据(2018年),增长加速的国家有11个,另有21个国家连续三年增长放缓,表明它们已经完成了S曲线。至关重要的是,较晚开始加速阶段的国家似乎没有达到更快的增长率,这表明成熟的技术和早期采用者获得的经验并没有让后来采用风能和太阳能的国家变得更容易。研究人员的分析估计,加速期后的中值增长率约为各国风能电力供应的 0.8% 和太阳能电力供应的 0.6%。最高的增长率是每年 1.8% 的电力供应,最大的国家很少看到超过 1% 的增长率。在少数情况下,增长达到了平台期并再次起飞,但只有三个例子发生了。答案是非常明确的“不”。如果我们从气候稳定情景倒推,我们需要风能大约是目前的两倍,从 0.6% 到 1.2%。根据几个大国的经验,这相当于达到了它们的最大增长率,然后停留在那里。太阳能需要将其目前的全球增长率提高三倍,每年增加的产能相当于电力供应的 1%。这两个例子都是基于将气候变化限制在 2ºC 的数字,当时各国都同意 1.5ºC 是一个更可取的目标。
正如该论文的作者所说,满足我们气候目标的当前情景需要可再生能源的数十年增长速度高于大多数国家在增长高峰期所观察到的速度。这并不是说不可能提高增长率以使事情步入正轨。尽管随意或实际上缺乏政策,但许多国家的可再生能源增长仍然存在。但是,如果各国不在改善其政策状况的过程中,他们要么需要开始寻求替代方案(如效率和碳捕获),要么承认他们实际上并不打算兑现承诺。