確保可持續過渡
在麻省理工學院能源倡議（MITEI）舉辦的年度研究會議上，與會者一致認為，能源轉型的進展依賴於集體行動，並使所有利益相關者受益。
麻省劍橋，2024年11月15日 — 為了抵禦氣候變化的最嚴重影響，“我們必須去碳化，並且要更快地去做，”麻省理工學院能源倡議（MITEI）主任、化學工程系霍伊特·C·霍特爾教授威廉·H·格林在會議上表示。
“但在美國正處於一場分裂的選舉運動中，全球又面臨各種地緣政治衝突、貿易保護主義、氣候災難、來自發展中國家中產階級需求的增加，以及像美國這樣的國家的數據中心，我們究竟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日在麻省劍橋聚集，共同探討這一棘手問題，會議主題為“可持續的能源轉型：如何在需求增加和不可預測的障礙面前保持正軌”。
“在這個房間裡，我們擁有很大的權力，”格林說，“如果我們共同努力，向全社會傳達我們看到的解決問題的真正途徑和政策，並採取集體行動。”
會議中多次提到共識建立在推動能源轉型中的關鍵角色，無論是涉及開發和採用新技術、建設和選址基礎設施、起草和通過重要的能源政策，還是吸引和留住熟練勞動力。
解決衝突
哈佛大學政府系的弗蘭克·G·湯普森教授斯蒂芬·安索拉貝赫在一個關於去碳化社會障礙的專題討論中提到，轉型離開化石燃料會產生“反彈和社會成本”。“公司需要以不同的方式進行參與，並認識到社區的權利，”他說。
Vineyard Offshore的發展總監諾拉·德頓尼描述了她的公司為了將大型電纜從海上風電場引入陸地所進行的兩年外展和談判。
她表示：“我們的座右銘是‘社區第一’。”她的公司致力於減輕社區因海上風電基礎設施建設而可能感受到的影響，例如通過進行污水升級項目；為部落提供勞動力培訓；並以安全可靠的方式佈置風電機組，確保當地漁業的可持續性。
麻省理工學院材料科學與工程系的艾爾莎·A·奧利維提教授，作為麻省理工學院新氣候項目的去碳化任務負責人，討論了快速擴大礦產開採的迫切需求。“估計到2050年，要使車輛隊電氣化，每年需要有六個新的大型銅礦投入運營，”她說。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的棲息地。“許可的時間表與所需的時間加速不一致，”她補充道。
麻省理工學院城市研究與規劃系的福特教授拉里·薩斯金德正試圖通過大學擔任調解者來解決這些緊張局勢。他正在創建可再生能源診所，讓學生接受培訓，以參與新出現的選址爭議。“在做出決策之前與人交談，進行共同事實調查，以便設施減少損害並共享利益，”他說。
清潔能源的繁榮與壓力
最近，來自大型科技公司的數據中心需求出現了意想不到的增長，這些數據中心是為了新的服務，例如人工智能而建造的。
“過去20年，整體能源需求保持平穩——而現在，需求激增，”微軟數據中心研究高級總監肖恩·詹姆斯說。“這讓公用事業感到措手不及。”隨著人工智能的擴展，未來需要為數據中心提供超過35吉瓦的新（主要是可再生）電力，這加劇了大型公司在多個領域平衡利益相關者關注的壓力。谷歌的全球能源和氣候高級經理德文·斯威茲表示，該公司計劃到2030年實現24小時無碳能源。
“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推進這一目標，”他說。Ferrovial Digital的戰略與發展總監佩德羅·戈麥斯·洛佩斯表示，他們在設計和建造數據中心的項目中融入可再生能源，這有助於去碳化目標並惠及其所在的當地社區。“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的住宅或工業中，”他說。
根據清潔能源風險投資公司Clean Energy Ventures的管理合夥人大衛·S·米勒的說法，《通脹減少法案》和其他立法已增加了全國清潔能源的就業機會，涵蓋每個地區，包括那些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崗位，其中‘紅州’的清潔能源工作增長速度最快，”米勒說。“能源新工作崗位中有58％現在位於清潔能源領域——這一轉變已經發生。在全國，每16個新工作崗位中就有一個是清潔能源崗位，清潔能源的工作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）根據經濟邊緣地區的優先考量，著重推動經濟弱勢地區的發展，根據Zoe Lipman的說法，她是能源部能源就業辦公室的良好工作和勞動標準負責人。“社區利益過程已納入我們的資金支持，”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，並推動薪酬良好的工會工作。”這些政策鼓勵主動的社區和勞動參與，並提供社區利益，這對於為技術變革建立支持至關重要。
氫能的機遇與挑戰
儘管與利益相關者的參與有助於為技術實施和基礎設施擴展鋪平道路，但仍然存在巨大的政策、科學和工程挑戰需要解決，多位會議參與者表示。在一場“爐邊談話”中，埃克森美孚低碳解決方案技術副總裁普拉薩納·V·喬希和麻省理工學院物理學教授及總統特別顧問厄內斯特·J·莫尼茲，討論了用零碳氫替代天然氣和煤以減少鋼鐵和化肥等主要行業的溫室氣體排放的努力。
莫尼茲指出：“我們已經進入了一個工業政策時代，”他提到能源部（DoE）推出了一項新計劃，提供激勵措施以促進氫的需求——這比傳統化石燃料成本更高。“我們將不得不從現在的方式轉變過來，我會稱之為‘胡蘿蔔和小樹枝’，最終轉變為‘胡蘿蔔和大棒’，以創造一個自我維持的、主要的、可擴展的、經濟實惠的氫經濟。”
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和氨生產中使用碳捕獲與封存技術。氨還可以作為零碳燃料。業界正在探索在燃煤電廠中直接燃燒氨，以延長氫的價值鏈。但面臨挑戰。“如何燃燒100%氨？”喬希問道。“這是需要的關鍵技術突破之一。”喬希相信，與麻省理工學院的“突破創新生態系統”合作將對於打破氫和氨基礎產業的僵局至關重要。
麻省理工學院的創新至關重要
能源轉型對全球不同地區提出了非常不同的需求。以印度為例，當前的每人用電量是最低的之一。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，”塔塔電力公司首席執行官普拉維爾·辛哈在他的主題演講中說。對於這個目前依賴煤炭的國家來說，向清潔能源的轉型意味著在未來五年內再增加300吉瓦的零碳產能。辛哈預計這部分電力將來自風能、太陽能和水能，並輔以核能。
辛哈表示：“印度計劃到2032年將核電發電能力提高三倍，並專注於推進小型模塊化反應堆。”他指出，該國還需要快速部署儲能解決方案，以支持間歇性電力的穩定供應。目標是為居住在大城市和地理偏遠村莊的民眾提供24/7可靠電力，並依賴長距離輸電線路和本地微電網。“印度的能源轉型將需要創新和經濟實惠的技術解決方案，而麻省理工學院正是最佳選擇，因為這裡有最優秀的人才、初創企業和技術，”他說。
在會議上，這些資源得到了充分展示。其中包括一群年輕企業，包括：
– 麻省理工學院的衍生企業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，旨在利用碳基材料直接從空氣中捕獲大氣中的二氧化碳；
– Active Surfaces，提供一種輕量材料，使太陽能光伏系統能夠設置在之前無法到達的地點；
– Copernic Catalysts，開發出新化學方法，使氨和可持續航空燃料的生產成本遠低於目前的工藝；
– Sesame Sustainability，一個從MITEI衍生出的軟件平台，提供行業對去碳化的成本和效益的全面財務分析。
這些研究人才的管道延伸到本科生中，會議中還舉行了一個“快閃”比賽，展示學生在從使用酶捕碳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。
麻省理工學院機械工程專業大三學生特倫特·李表示：“像我這樣的麻省理工學院學生正在尋找成為下一代能源領袖的機會，希望能將我們的工程技能應用於解決氣候問題，並實現實際影響。”他說：“我們對能源轉型充滿熱情，因為這不僅是未來，更是我們建設未來的機會。”
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