电力部门正在进行削减成本的创新，到本世纪中叶，电力可能在世界能源供应中领先于化石燃料。一项新的研究发现，当与全球碳价格相结合时，这些发展可以促进减排以实现巴黎气候目标，同时减少有争议的负排放的需求。

“今天，80% 的工业、交通或供暖建筑的能源需求是通过直接燃烧——主要是化石燃料——来满足的，只有 20% 是通过电力来满足的。我们的研究发现，到 2050 年，这种关系几乎可以逆转，使使电力脱碳成为全球能源供应的支柱，”波茨坦气候影响研究所新研究的作者和研究员 Gunnar Luderer 说。“在很长一段时间里，化石燃料便宜且容易获得，而电力是宝贵且价格更高的能源。可再生发电——尤其是太阳能光伏发电——以惊人的速度变得更便宜，这是迄今为止大多数气候模型都低估的速度。仅在过去十年中，太阳能电力的价格就下降了 80%，预计未来还会进一步降低成本。这一发展有可能从根本上彻底改变能源系统。我们的计算机模拟显示，与全球碳定价一起，到 2050 年，绿色电力将成为最便宜的能源形式，并供应高达所有需求的四分之三。”

原因主要在于太阳能和风力发电的突破性技术进步，也在于电能的最终用途。每千瓦时太阳能或风能的成本正在急剧下降，而汽车等电池技术正在快速改进。与任何类型的锅炉相比，热泵每单位热量输出使用的能量更少，并且不仅在建筑物中而且在工业应用中变得越来越具有竞争力。波茨坦研究所的合著者兼研究员 Silvia Madeddu 解释说：“您可以为比您想象的更多的最终用途通电，并且在这些情况下，与当前水平相比，实际上可以降低能耗。”

“以钢铁生产为例：对回收钢(即所谓的二次钢)的熔炼进行电气化，降低了所需的总工艺能量，并降低了每吨钢的碳强度，”马德杜说。“总而言之，我们发现，到 2050 年，工业能源需求的一半以上可以实现电气化。” 然而，研究人员指出，电气化的一些瓶颈仍然存在。在脱碳竞赛中最慢的是长途航空、航运和化学原料，即用作化学品生产原料的化石燃料。

限制对负排放的依赖

技术进步的规模为各国和投资者提供了跨越式发展的巨大机遇。然而，到目前为止，并不是每一项技术都是成功的。“在这项研究中，我们限制了对旨在从大气中去除碳的技术的依赖，仅仅是因为它们已被证明比以前预期的更难以扩展：碳捕获和储存没有看到成本的急剧下降，比如说，太阳能有。反过来，生物质与粮食生产在土地使用方面的竞争至关重要，”Luderer 阐述道。“有趣的是，我们发现能源需求的加速电气化可以弥补生物质和 CCS 的不足，仍然可以实现 1.5 摄氏度的目标，同时将能源作物的土地需求减少三分之二。”

电力时代即将到来，但全球气候政策必须加速实现气候目标

“无论哪种方式，电力时代都会到来。但只有对跨部门和世界地区的化石燃料进行全面监管——最重要的是某种形式的碳定价——才能确保它在适当的时候达到 1.5 度，”Luderer 说。事实上，模拟表明，即使根本没有制定气候政策，电力份额在本世纪中也会翻一番。然而，为了实现《巴黎协定》将全球变暖限制在远低于 2 度的目标，果断的全球政治协调至关重要：碳定价、取消对电力征税、扩大电网基础设施以及重新设计电力市场以奖励存储和灵活需要。在这里，氢将是一个关键的链条环节，因为它可以灵活地转换可再生电力为无法直接电气化的部门提供绿色燃料。“如果这些元素结合在一起，基于可再生能源的绿色能源未来的前景看起来确实令人振奋，”Luderer 说。

该研究发表在《自然能源》上。