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第八期 ,其他  2011年11月1日

超越能源的神话时代—-迎接核能时代终结的条件

Photo : Kitazawa Koichi太多的神话与极少的最新信息众多国民抱有这么一个疑问:”核能太恐怖了不应该再使用了,可是如果少了核能真能生活下去么?”现在也是如此。然而,作为判断基础的技术、经济以及海外的信息,竟然少之又少。于是我们(能源选项分科会)收集了能够解答这个疑问的信息。

在调查的过程中,我们发现了到处存在的类似于”神话”的情况。或者也许是我本来太过于无知了。

首先,我想从世界角度来讲,日本引入可再生能源也并不是为时太晚的事,这是事实。各国利用可再生能源进行发电的比例大体的情况是:德国17%,丹麦30%,中国18%。日本现在大概是3%左右的程度(如果把大规模水力加进去的话则为9%)。

毋宁说日本,不如说中国以及美国排放出占世界40%以上的大量致温室效应的气体。正如报纸上到处所说的那样,这是由于对削减温室效应气体这项工作态度不热心引起的。然而,调查一下就会发现,这两个国家对可再生能源的投资金额竟然分别位居世界第一、第二位。就国民平均投资金额上来看也比日本要高。众多产业人士都有类似于”唯有日本面临这么一个危险,如果对可再生能源进行投资的话,电力成本就会上升,国际竞争力就会下降。”这样的担忧。这也可以说是一个神话。

再者,在技术人员之间也存在着”系统稳定性”的神话。具体来讲,就是”风力以及太阳能都是不稳定的电源,为了让系统稳定运行,提供必要电力,无论怎么样都需要蓄电池”这一理论。事实上,我也认为或许真的是这样的。然而,我们去打听一下作为我们前辈的德国等国家的情况,我们就会发现他们并没有使用蓄电池。其原因是:”只要火力以及大坝式水力充足就没有问题。可以通过火力以及大坝式水力来进行调节”。也就是说,通过设计,将终端的电力系统也融进风力等可再生能源电力。日本跟他们的差距不过就出在这里。

期间,又出来一个”在欧洲,像法国等运用核能发电的国家,他们只要进行电力通融就没问题了”这样的神话。我们也可以认为:这反过来也就意味着”这种方式在像日本这样无法同海外进行电力通融的国家是不可能的”。然而,用德国的话来讲,”不可以在想要进行电力融通的时候就能随时进行电力融通的。这跟风力等资源的不稳定没有关系。调节是通过火力来进行的”。也就是说,只要保有火力发电的能力,这二三十年都没有问题。当然,在火力完全为零的时候,我们也有必要考虑用这一点,为防备电力剩余时候准备的氢燃料等来补充调节火力部分。当然这是将来的事。

“如果用可再生能源来替代核能同等份的能源,那将要花费多少资金?” 事务局(日本学术会议”能源选项分科会”)给我们进行了测算。测算算结果为:在各种各样的节能条件方面,进行大范围的行动。按一户人家2.7口人来算,一户平均电费为每月6,000~8,000日元。认为这个费用太贵了呢,还是可以接受呢?这是跟日本人的价值观如何变化相关联。普遍认为在人们的反应中,最多的一类是”这种程度的价格还是可以接受的”。

另一个神话是:”无论是太阳能还是风力都需要大面积的土地。将所有的都作为可再生能源是非常困难的”。这个神话也是没有根据的。的确,无计划地考虑的话,为可再生能源提供国土5%的土地是异常困难的事。然而,日本如果不这样做的话就无法生存下去,那样就不同了。并且,也可以在同一地域同时设置太阳能和风力。日本海岸线很长,所以海上风力资源充足。如果做好相应工作的话,至少解决一半问题是完全可能的。此外还有节能工程也在积极进展之中。通过节能工程可以将本来必要的本地使用量减少到一半。当然,单凭可再生能源来提供日本全部的能源并不是一件轻而易举的事情。然而,如果没有将”不可能”这一个词好好咀嚼一下的话,就又会变成”神话”。作为最终的日本姿态,是一个风力以及太阳能占国土面积3%程度的姿态呢,还是将大型核电站所占的面积提高到目前的5倍,达到250座核电站的程度呢?日本正面临着从两者中选择其一的这道选择题。不探究个结论出来还真不行。

在北海道以及东北地区,即使使用风力发电也不行,因为与电力系统连不上。这种状态持续了好久。风力只有在广大地域范围内得以通融,才能转变成稳定且高品质的电力。因为数量越多平均化的效果就会越好。为此,扩展北海道与本州,且还有从东京到名古屋、大阪、九州可以进行通融的范围,这是值得期待的。通过这样做,风力就能变成在一天当中随时都能使用得上的一种电力源。因为平均起来,总有某个地方有风在吹动。

于是,我们调查了电力究竟能传送到多远的程度这一问题。在欧洲有很多海底电缆,最长的长达540公里。并且陆地上也有由瑞典北部到南部长达2000公里的高达数GW的大容量直流高压电力干线。北海道到本州之间可能通融0.5GW程度的电力。如果在日本也能建立从北海道到九州、四国10GW级的电缆,广域通融将会带来较大的通融效果,北海道和东北地区将可以成为一大风力能源地带。

输送远方电力的直流超高压送电技术已经在瑞典实际应用,并正在将这种技术引入到印度以及中国。一说到直流大功率电力的输送,不得不提一下倍受人们关注的最近技术水平获得大幅提高的超传导输电。在欧洲,正在实行一个Desertec计划,即通过撒哈拉沙漠的太阳能源进行发电产生的电力跨越地中海输送到欧洲。然而,想将超传导技术使用到这个计划中,从与日本超传导技术相关联这一观点上被人们广泛地加以议论。

世界正在走向能够创出雇佣、投资的可再生能源在应对可再生能源问题方面,中国以及美国近两三年的势头令世人刮目相看。这其中有一事更令人震惊。中国的投资额是世界第一,风力发电的容量也已经达到了世界第一。人口占世界人口20%的中国,已经成为了世界可再生能源年投资30%的一个国家。从国民人均水平来看也好,与日本人均2,000日元相比,中国的人均投资为3,000日元。在美国,金融机构从社会贡献的视角出发,创立了可再生能源投资基金。这里聚集了超过数兆日元的国民投资,使得设备投资以及风险投资变得异常活跃。

世界对可再生能源的投资额,从2004年的2兆日元到2010年的20兆日元,如破竹之势般地发展着。20兆日元这个投资规模,比现在对核能年设备投资额还要多出许多。在设备容量方面,可再生能源早已凌驾于核能之上,发电量也马上要超越核能发电量,这一点也是不容否定的事实。这是世界的现实情况。世界已经开始发动了对可再生能源的投资,只有日本落后了。在日本,人们经常会说法国”赞成并坚持核能中心政策”,然而,萨科齐大总统已经在2007年宣言”今后将在可再生能源上增加与核能同等的预算”。据此,法国制定了到2020年实现22%可再生能源的目标,开始推进大型海上风力发电计划。

另一个不为人知的世界现实是,核电站的高龄化问题。世界既存核反应堆的平均年龄为26岁。普遍认为的标准寿命为法国型30岁,美国型40岁。法国型核电站因为使用时的压力过高所以设定寿命比较短。今后10到20年内,世界441座核反应堆中的将有300座以上超过退休时间。在这25年时间里,世界核电站的新建变得非常低调,那是因为发生过1979年美国三哩岛事故以及1986年的切尔诺贝利事故。即便是积极的美国以及英国,在这25年里甚至没有新建过一座核电站。

普遍认为,今后替换退役的众多核反应堆是件异常困难的事。能源机构(IEA)预测在今后30年时间里,特别是在欧美,核电站的数量将会大幅度减少。如果那样的话,为了削减世界范围内的温室气体,可再生能源的大幅度运用将成为必然之事。如果不那样做的话,化石能源大幅度的增加将无法避免,世界就会面临资源枯竭的问题。也就是说,今后急速扩大可再生能源产业将是不可回避的事情。

印度正以年度4兆日元的投资,开始涉足可再生能源产业,可以直接雇用人员30万人,如果将间接雇用也算进去的话则达到了100万人次。与其差不多同等程度销售额的日本核能产业(4.5兆日元)产生的雇用仅为6万人,将间接雇用算入在内也仅仅才8万人次。可再生能源是一个相对能带动雇佣的产业。

“成长”与”负担”的差异有这么一种说法,如果日本引入可再生能源的话,”国民负担”将会增加。此处的国民负担这个词汇可以说是”神话”。

按照下面这么说就可以理解得通了。iPad以及手机发明后作为技术革新广受欢迎,说不上国民负担加重。这是什么原因呢,因为人们认为这给了人们前所未有的新价值,GDP增加了,经济也成长了。人们的支出虽然增加了,但结果收入也增加了,这是相互推动的。那么接下来设定”拥有前所未有的新价值的电力技术得以开发,销售额是目前的2倍”。这种技术比方说太阳能电池,电力单价将会提升得再高一些。如果人们很乐意地接受了这种绿色环保电力的话,原则上将同iPad以及手机一样扩大GDP,促使经济成长。然而,不知为什么,针对电力价格上升,怎么会出来”国民负担将会增加”这样的议论,却没有出现”促进经济成长”这样的议论呢。我认为这是不公平的。虽然可以认为主要理由是产业界普遍能感受到的负担感,但照理说产业界可以积极地开始这个新的业务。国民得到更有价值的服务,就可以相互促进,也可以将此称作”经济发展”了。

日本的娱乐消费每年可达100兆日元。国民人均为80万日元。另一方面,电费总额只不过是每年15兆日元而已。这其中,核能的份量大概为4.5兆日元程度。国民价值感占经济比重与以往相比,加大了很多。于是国民价值感很大程度上转移到”安心和安全”上。

德国以国民人均年5万日元,总额4兆日元(GDP的1.4%,2010年)的资金投入到可再生能源中去。尽管如此,德国的出口形势较好,GDP增长率2010年东西德合并后最高达增加3.6% 的程度。日本的投资为人均2000日元左右,仅仅是德国的25分之1罢了。积极投资于可再生能源的德国经济形势良好,踌踌躇躇对可再生能源进行投资的日本却一点也看不到国际竞争力方面的提升。比日本对可再生能源的投资还要多一些的中国又是怎么个样子呢。中国对可再生能源的人均投资为3000日元。中国的国际竞争力是不是也在衰退呢。”国际竞争力神话”也是没有什么可靠根据的。

在可再生能源方面,再怎么想日本的产业界都有应当积极投入的现实性理由。这个正在不断打开的巨大产业,唯有日本在袖手旁观,这显然是不成的。

事实上,在日本也有高超的研究开发,企业也在努力。提高太阳能电池技术的使用水平,是始于1974年通商产业省(当时)发布的阳光计划。即便是到了现在,也仍然受到当时技术潮流的影响。

进入今年之后,除以往的硅材料太阳能电池以外,昭和壳牌石油公司开发的一种叫作CIGS※1的便宜化合物半导体电池(1GW级)大型工厂在九州开工。三菱化学在有机太阳能电池方面首次达成了超过10%的光能变换效率。作为便利店用电源系统推向市场。有机类比无机类更有潜力,一旦发售将会不断推进改良,这是颇值得期待的。在硅太阳能电池方面,东北大学金属材料研究所的团队,开发了一种叫作树枝状晶体成长法的节能廉价新制造法。我想这些日本的技术在今后将成为话题。在风力方面,三菱重工开发出不使用齿轮、且易于维护的海上大型风车,在欧洲引起了关注。这些例子,都可以证明日本的技术并不落后于世界其他国家。

日本的产业界近期在全球舞台上好像一直持续着一种决斗前的逃避状态。也就是说,积极投资的热情好像冷却下来了。半导体也好液晶也罢,还有LED也好,虽然拥有这方面的高新技术却没有投资的决心。这样的话日本的技术将不会成长,经济也不会复苏。通过本次调查,我确信,日本如果不果断地面对能源产业,开拓能源产业的话,日本21世纪的复兴是绝对不会实现的。

可再生能源将成为复兴重建的典范东日本大震灾的受灾地域老龄化严重、年轻人的就业机会不足。复兴的要点在于产生地域收入以及带动雇用。伴随着复兴,即便是老龄化家庭所建造起来的房屋的屋顶也可以用于提供太阳能电池。实现海岸线附近的地域共同风力发电也不是没有可能的。通过这些施策,灾区将可以产生收入。另一方面,可再生能源将能给设置地域带来雇用机会。收入和雇用这两点是非常重要的。可再生能源的雇用吸收力是很强大的,这一点对现在的日本来说是幸运的。

日本由于进口化石燃料,每年需要支付23兆日元的费用。这些钱都流到海外去了。通过该能源的国产化,这笔钱将在国内循环,将成为可再生能源投资的长期财源。通过利用这个财源,将可以扩大日本在可再生能源方面的投资。

日本的对外纯资产(以外国的国债、企业收购、子公司海外发展等为中心)近年以每年近20兆日元的速度在增加,是世界首位。这些都是放弃在日本国内投资,而在海外投资的民间资金。换句话讲,每年近20兆日元的”投资余力”在日本的民间。在国内如果能有安全有利的投资对象的话,这些钱将在日本国内循环。可再生能源简直可以说是投资方的候补。电力的固定价格购买制度(feed-intariff, FIT )是德国一直采用的制度,这是一个在国家的保证下设立风险较低的国内投资对象的制度。包含税制、法规在内,如果可以实现可持续投资的话,将不会成为负担而能促进成长。

50年前在引入核能的当时,那种判断是妥当的,我也认同这个看法。世界大多数的先进国家都采纳了核能,并对核能的高度成长寄予希望。然而,那之后日本的经济增长了几十倍,电力产业以及核能占据经济的位置渐渐变小。提升修养、娱乐费用支出占据了很大的比率,国家情势发生了巨大变化。国民的价值观也正在往安心、安全方面转移。迄今为止的核能所起的作用也不断被评价,最终会走向终结,迎接下一个飞跃。这样的时代即将到来。从这个意义上我用了”核能时代终结”这个词。

达尔文的进化论告诉我们,伴随着环境变化,能迅速适应过来的生物种类将能生存下来。日本是一个位于太平洋板块边界的地震多发国家。震级为6以上的大地震5次里面就有一次发生在日本。日本如果不率先向下一个时代迈步的话,世界上将会因核电站膨胀而为患。不向可再生能源转变方向,而减少对化石能源依赖,全世界将需要1万座核电站。光中国就占五分之一,也就是2000个核反应堆,中国在日本的西方,也就是在上风位置。你们可以试着想象一下,一到春天中国的沙尘暴就会吹到日本上空的这个情景吧。事故是概率性的问题这一点我们可以从本次福岛核电站事故中吸取教训。所以必须减少核电站数量。

我认为终结核能应该具备的条件都已经备齐了。为了维持未来孩子们的生存环境,已是大胆推进可再生能源的时候了。

(根据2011年6月29日论谈改写) (译自《科学》2011年9月号©2011北泽宏一)[2011年9月] 注 ********************************** 编辑部:接上期的《科学家的良心与对社会的进谏》,本期将以在日本学术会议《能源选项分科会》上的讨论为基础,我们请教了北泽先生个人对能源问题的看法。

※1.CIGS是I-Cu(铜),In(铟),Ga(镓),Se(硒)的词头。由四种元素组合的一种廉价薄型的新型太阳能电池。


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