確保持久的過渡 | MIT新聞

為了應對氣候變化，我們需要更快地減少碳排放

麻省理工學院能源倡議（MITEI）主任威廉·H·格林（William H. Green）在MITEI的年度研究會議上表示：“為了抵禦氣候變化最嚴重的影響，我們必須減少碳排放，並且要更快地做到這一點。”

他接著問道：“在美國正處於分裂的選舉運動中，全球又面臨各種地緣政治衝突、貿易保護主義、氣候災害，以及來自發展中國家中產階級不斷增長的需求時，我們該如何實現這一目標呢？”

研究人員、政府官員和商業領袖於9月25日至26日在麻薩諸塞州劍橋市聚集，討論這個棘手的問題，會議主題為“持久的能源轉型：如何在需求增加和不可預測的障礙面前保持正軌”。

格林表示：“在這個房間裡，我們有很大的力量。如果我們一起合作，向全社會傳達我們認為解決問題的真正途徑和政策，並採取集體行動。”

共識建立的重要性

在會議的各個環節中，推動能源轉型的共識建立角色屢次被提及，無論是開發和採用新技術、建設基礎設施、起草和通過重要的能源政策，還是吸引和留住技術人才。

解決衝突

哈佛大學政府學教授斯蒂芬·安索拉貝赫（Stephen Ansolabehere）在一個關於減碳社會障礙的討論小組中表示：“從化石燃料轉型會帶來反彈和社會成本。公司需要以不同的方式參與，並認識到社區的權利。”

Vineyard Offshore的發展總監諾拉·德東特尼（Nora DeDontney）描述了她的公司在過去兩年中為將海上風力發電機的大電纜引入陸地所做的宣傳和談判。

她說：“我們的座右銘是‘社區優先’。”她的公司致力於減少因海上風電基礎設施建設而對城鎮造成的影響，並通過升級污水系統、為部落提供勞動力培訓等項目來實現這一目標，並以安全可靠的方式佈置風力發電機，為當地漁業提供保障。

麻省理工學院材料科學與工程系教授艾爾莎·A·奧利維提（Elsa A. Olivetti）討論了急需快速擴大礦產開採的問題。她表示：“估計到2050年，為了使車輛隊電氣化，每年需要新增約六座大型銅礦。”要滿足美國對金屬的需求，意味著要進入原住民土地和環境敏感區域。“許可的時間表與所需的加速時間不一致。”

麻省理工學院城市研究與規劃系的福特城市與環境規劃教授拉里·薩斯金德（Larry Susskind）試圖通過大學作為調解者來解決這些緊張關係。他正在創建可再生能源診所，讓學生接受培訓，參與新興的選址爭議。他說：“在做出決策之前與人交談，進行共同事實調查，以減少設施的危害並分享利益。”

清潔能源的繁榮與壓力

最近，來自大型科技公司對數據中心的需求意外增加，這些數據中心是為了提供新的服務，如人工智慧。

微軟數據中心研究的高級總監肖恩·詹姆斯（Sean James）表示：“一般能源需求在20年內保持平穩——現在卻突然爆發。”隨著人工智慧的擴展，未來將為數據中心提供超過35吉瓦的新（主要是可再生）電力，這加大了大公司在多個領域平衡利益相關者關注的壓力。谷歌（Google）計劃在2030年前實現24/7無碳能源，該公司的全球能源與氣候高級經理德文·斯維茲（Devon Swezey）表示。

他說：“我們通過在當地購買更多和不同類型的清潔能源，並加速下一代地熱項目的技術創新來實現這一目標。”Ferrovial Digital的戰略與發展總監佩德羅·戈麥斯·洛佩斯（Pedro Gómez Lopez）表示，他們在設計和建設數據中心的項目中融入可再生能源，這有助於減碳目標並惠及其所在地區。“我們可以創造一種新的電力供應，通過區域供熱計劃將數據中心產生的熱量輸送到社區或工業。”

清潔能源工作機會的增加

根據大衛·S·米勒（David S. Miller）的說法，通脹減少法案和其他立法在全國範圍內增加了清潔能源的就業機會，影響到每個地區，包括與化石燃料最相關的地區。“到2024年初，約有350萬個清潔能源工作，‘紅州’的清潔能源工作增長最快。”他是清潔能源風險投資公司的管理合夥人。“目前，58%的新能源工作在清潔能源領域——這一轉型已經發生。而全國每16個新工作中就有一個是在清潔能源領域，清潔能源工作的增長速度是整體經濟工作的三倍以上。”

在這一快速擴張中，美國能源部（DoE）根據Zoe Lipman的說法，優先考慮經濟邊緣化地區。她是能源工作辦公室的良好工作和勞動標準負責人。“社區利益過程已經融入我們的資金中，”她說。“我們正在創建一個良性循環的基礎，鼓勵利益流向弱勢和能源社區，促進勞動力培訓夥伴關係，並推廣高薪的工會工作。”她補充說：“這些政策激勵主動的社區和勞動參與，並提供社區利益，這兩者都是建立對技術變革支持的關鍵。”

氫氣的機會與挑戰

雖然與利益相關者的參與有助於清除技術實施和基礎設施擴展的道路，但仍然存在巨大的政策、科學和工程挑戰需要解決，會議的多位參與者表示。在一場“火爐聊天”中，埃克森美孚（ExxonMobil）低碳解決方案技術副總裁普拉薩納·V·喬希（Prasanna V. Joshi）和麻省理工學院物理學教授、校長特別顧問厄尼斯特·J·莫尼茲（Ernest J. Moniz）討論了用零碳氫氣替代天然氣和煤炭的努力，以減少鋼鐵和化肥等主要行業的溫室氣體排放。

莫尼茲表示：“我們已經進入了工業政策的時代。”他提到能源部推出了一項新計劃，提供激勵措施以生成氫氣需求——這比傳統化石燃料更昂貴。“我們必須從目前的做法轉變，我稱之為胡蘿蔔和小樹枝，最終轉變為胡蘿蔔和大棒，”莫尼茲警告道，以創造“自我維持的、主要的、可擴展的、可負擔的氫氣經濟。”

為了在2050年前實現淨零排放，埃克森美孚計劃在基於天然氣的氫氣和氨生產中使用碳捕獲和封存。氨也可以作為零碳燃料。業界正在探索在燃煤電廠中直接燃燒氨，以延長氫氣的價值鏈。但這也面臨挑戰。“如何燃燒100%的氨？”喬希問道。“這是需要的關鍵技術突破之一。”喬希認為，與麻省理工學院的“突破性創新生態系統”的合作對於打破氫氣和氨基礎產業的瓶頸至關重要。

麻省理工學院的創新至關重要

能源轉型對世界各地的不同地區提出了非常不同的要求。以印度為例，今天每人電力消耗是最低的之一。但印度人“是一個有抱負的民族……隨著城市化和工業活動的增加，預計到2050年電力需求將增長三倍。”塔塔電力公司（Tata Power Co. Ltd.）的首席執行官普拉維爾·辛哈（Praveer Sinha）在他的主題演講中表示。對於這個目前依賴煤炭的國家而言，向清潔能源的轉型意味著在未來五年內需要再增加300吉瓦的零碳容量。辛哈預計這些電力將來自風能、太陽能和水力，並輔以核能。

辛哈表示：“印度計劃到2032年將核電發電能力增加三倍，並專注於推進小型模塊化反應堆。”他補充說：“該國還需要快速部署儲能解決方案，以穩定間歇性電力。”目標是為生活在大城市和地理偏遠村莊的人口提供24/7可靠的電力，並依靠長距離輸電線和當地微電網。“印度的能源轉型將需要創新和可負擔的技術解決方案，而沒有比麻省理工學院更好的地方了，這裡有最優秀的人才、初創企業和技術。”

這些資源在會議上得到了充分展示。其中包括一群年輕企業，包括：

• 麻省理工學院的衍生公司Form Energy，開發了一種100小時的鐵電池，作為可再生能源在多日中斷時的備用；
• 初創公司Noya，旨在使用碳基材料直接捕獲大氣中的二氧化碳；
• Active Surfaces公司，提供輕量材料以將太陽能光伏裝置放置在以前無法到達的地方；
• Copernic Catalysts，開發新化學方法以比目前的工藝更便宜地製造氨和可持續航空燃料；
• Sesame Sustainability，一個從MITEI衍生出來的軟體平台，為行業提供減碳成本和效益的全面財務分析。

研究人才的管道延伸到本科生，會議中的“快閃”比賽展示了學生在從使用酶進行碳捕獲到用於聚變能量約束的線圈的3D設計等領域的暑期研究項目。

麻省理工學院的學生特倫特·李（Trent Lee）表示：“像我這樣的麻省理工學院學生希望成為下一代能源領袖，尋找可以運用我們的工程技能來解決氣候問題並產生實際影響的職業。”他是一名機械工程的三年級學生，正在研究鋰離子能量儲存的改進。“我們對能源轉型感到興奮，因為這不僅是未來，也是我們建設未來的機會。”