讀書筆記: OKR實現淨零(Net Zero)排放的行動計劃

這本書以明確的目標、方法及步驟配合各種圖表、證據及各國專家的引述來解決如何實現淨零排放的目的,無論對於政府、企業或是個人,都是一本值得仔細閱讀的淨零相關著作。

作者: John Doerr, Ryan Panchadsaram

2050前達成淨零(Net Zero)排放的解決方案

2050年是否能達成淨零排放的關鍵因素就是必須將全球每年的590億公噸溫室氣體排放量歸零。如何達到目標呢?本書提出六大建議及四項加速器

溫室氣體到底有多少?

人類所有活動加總起來會造成590億公噸二氧化碳當量的排放量。其中最大宗是來自能源產業的240億公噸(佔41%);來自工業的120億公噸(佔20%)次之;來自農業的90億公噸(佔15%)居第三;來自交通的80公噸(佔14%);來自自然界的60億公噸(佔10%)。

本書的計算基礎是使用 “溫室氣體當量計算機”(Greenhouse Gas Equivalencies Calculator)

六大目標

  1. 交通電氣化(減量60億公噸):汽油與柴油車全面換成電動機車、汽車、卡車與巴士。
  2. 電網脫碳化(減量210億公噸):以太陽能、風能與其他零排放能源取代化石燃料。
  3. 解決糧食問題(減量70億公噸):修復富含碳的表層土壤、改用更好的施肥方法、鼓勵消費者多吃低碳排的蛋白質,並少吃牛肉、減少食物浪費。
  4. 保護自然(減量70億公噸):採取干預措施,保護森林、土讓和海洋。
  5. 淨化工業(減量80億公噸):所有製造業,尤其是水泥與鋼鐵產業,必需大幅降低碳排放。
  6. 清除大氣中的碳(減量100億公噸):以自然與工程上的解決方法移除並封存大氣中的二氧化碳。

四項加速建議

四項加速器可以加速上述所提的六項建議

  1. 加速器1: 推行關鍵的公共政策
  2. 加速器2: 將運動轉化為有意義的氣候行動
  3. 加速器3: 發明強大的技術並擴大規模
  4. 加速器4: 大規模佈署資金

速度與規模: 淨零排放計算

目標一: 交通電氣化

電動車逐年增加

電動車正在日益普及,從2010年的2.2萬輛,逐年成長到2020年的309.2萬輛。

交通電氣化的關鍵結果

在2050年前把交通運輸業的碳排放量從80億公噸減到20億公噸。

  1. 關鍵結果 1.1 : 價格
    • 在2024年前讓美國電動車達到和燃油車同等的性價比(35,000美元)。
    • 印度與中國電動車則要在2030年前達成相同目標(11,000美元)
  2. 關鍵結果 1.2 : 轎車
    • 在2030年前,全球售出的自用新車每兩輛就有一輛是電動車
    • 在2040年前將比例增加到95%
  3. 關鍵結果 1.3 : 巴士與卡車
    • 在2050年前,所有新購巴士都必須是電動車。
    • 在2030年前,全球售出的中型貨車與重型卡車當中30%是零碳排車輛;在2045年前將比例增加到95%
  4. 關鍵結果 1.4 : 里程數
    • 在2040年前,全球所有兩輪車、三輪車、轎車、巴士與卡車等車輛的行駛里程數有50%必須由電力驅動;
    • 在2050年前將比例增加到95%
    • 可減少50億公噸碳排放
  5. 關鍵結果 1.5 : 飛機
    • 在2050年前,全球飛行里程數有20%必須使用低碳燃料驅動
    • 在2040年前有40%里程數必須達到碳中和。
    • 可減少3億公噸碳排放
  6. 關鍵結果 1.6 : 海事
    • 在2030年前,全部新建船隻皆轉換為”準零碳”船。
    • 可減少6億公噸碳排放

萊特定律(Wright’s Law):再生能源的摩爾定律

電腦晶片的效能進步可用摩爾定律來解釋,但再生能源並不適用摩爾定律,因為材料與工程困難與電子產業很不一樣,不過還有有一個定律可使用,那就是”萊特定律”(飛機產量每增加一倍,製造商成本較可以持續穩定下降)。

太陽能與鋰電池的學習曲線恰巧可用萊特曲線來解釋,下圖為太陽能模組價格逐年下降的情況。產能每增加一倍,平均價格下降20.2%。

目標二: 電網脫碳化

電力產億每年排碳240億公噸,佔全球總排放量超過三分之一,是所有領域中最大的排放源。因此電網脫碳化也是十分重要的目標

電網脫碳化的關鍵結果

2050年前把全球發電與暖氣設備的240億公噸排放量減到30億公噸。

  1. 關鍵結果 2.1 : 零排放
    • 在2025年前,全球電力有50%來自零排放能源
    • 2035年前達到90%(2020年的零排放電力為38%)
    • 可以減少165億公噸碳排放
  2. 關鍵結果 2.2 : 太陽能與風能
    • 在2025年前,太陽能與風力發電的建造與運轉成本,在全球100%的國家都比排碳的發電方式更便宜。(截至2020年,只有67%的國家達到這項目標)
  3. 關鍵結果 2.3 : 儲存能源
    • 在2025年前,短期(4至24小時)的能源儲存成本低於每度電50美元
    • 在2030年前,長期(14至30天)的能源儲存成本低於每度電10美元。
  4. 關鍵結果 2.4 : 媒與天然氣
    • 在2020年後不再興建燃煤與燃氣發電廠,現在燃煤發電廠在2025年前除役或減至淨零排放。
    • 現有燃氣發電廠在2035年前達到相同目標。
  5. 關鍵結果 2.5 : 甲烷排放量
    • 在2025前,煤礦坑、油田與天然氣井不再洩漏或溢散甲烷、天然氣燃除(flaring)的做法也必須近乎淘汰。
    • 可減少30億公噸碳排放
  6. 關鍵結果 2.6 : 暖氣與烹飪
    • 在2040年前,用於暖氣、烹飪設備的天然氣與石油用量減半。
  7. 關鍵結果 2.7 : 潔淨經濟
    • 減少對化石燃料的依賴,提高能源效率,清潔能源生產率(GDP除化石燃料消耗量)再2035年前成長四倍。

再生能源的需求與價格

  1. 市場對太陽能的需求隨價格下降而急升,從2002-2012年太陽能的需求及價格曲線圖可知。
  2. 隨著價格下跌和裝置容量增加,再生能源漸漸勝出。參考下圖

圖: 2002-2012年太陽能的需求及價格曲線圖

圖:

目標三: 解決糧食問題

2050年前把農業領域90公噸的碳排放減到20億公噸。

解決糧食問題的關鍵結果

  1. 關鍵結果 3.1 : 農地土壤
    • 改善土質,以正確的農法把表土的碳含量增加至少3%。
    • 可以減少20億公噸碳排放
  2. 關鍵結果 3.2 : 肥料
    • 停止濫用氮肥,開發更環保的肥料,到2050年前把排放量減半。
    • 可減少5億公噸碳排放。
  3. 關鍵結果 3.3: 消費
    • 提倡低碳排放的蛋白質,2030年前把牛肉與乳製品年消費量減少25%。
    • 2050年前減少50%
    • 可減少30億公噸碳排放
  4. 關鍵結果 3.4 : 稻米
    • 2050年前把種稻產生的甲烷與一氧化氮減少50%
    • 可減少5億公噸碳排放
  5. 關鍵結果 3.5 : 剩食
    • 把剩食比例從全球糧食生產量的33%降到10%
    • 可減少1億公噸碳排放

食物的碳排放量

食物的碳排放量以牛肉最高為59.6;羊肉次之為24.5;堅果最低為0.2,理論上大家少吃高碳排食物,可降低碳排放量。

目標四: 保護自然

穩定碳循環是當務之急

地球目前的情況是處於危險的”反饋迴圈”中,當大氣中高濃度的碳使地球變暖,而環境溫度偏高使得森林的水分被蒸發,造成乾燥的高溫條件,引起森林大火,火災把儲存在樹木的碳排放到大氣中,使得地球的溫度再次提升。

只要碳排放的問題沒有解決,”反饋迴圈”就會不斷的反覆出現。因此要解決”反饋迴圈”的問題,必須讓碳循環穩定下來。可用三種碳匯(森林、土地、海洋)的天然功能來解決。

保護自然的關鍵結果

2050年前把60億公噸的碳排放減到-10公噸。

  1. 關鍵結果 4.1 : 森林
    • 2030年前,讓毀林造成的碳排放達到淨零;
    • 終止對原始林的破壞與砍伐。
    • 減少60億公噸碳排放
  2. 關鍵結果 4.2 : 海洋
    • 2030年前淘汰深海的底拖網漁法,讓至少30%的海洋受到保護
    • 2050年前至少讓50%的海洋受到保護。
    • 減少10億公噸碳排放。
  3. 關鍵結果 4.3 : 土地
    • 2030年前,受保護的土地面積從現在的15%擴大到30%
    • 2050年前擴大到50%

底拖網漁法會把封存在海底的碳釋放到海洋中

目標五: 淨化工業

工業減少碳排放的策略

在人造的世界裡,幾乎所有的事物在製造的時候都會排碳,而鋼鐵業及水泥業則是在製造過程中的排碳大戶,如何在工業生產過程中減少碳排放呢?有四種策略:

  1. 盡量少用材料: 例如特別設計的建築可以使用比較少的混擬土,而達到減碳目的。
  2. 回收再利用: 回收紡織品,再製成環保布料,無須從頭生產,達到減碳目的。
  3. 使用替代熱源: 例如用電來產生熔煉鋼所需的熱,發電來源就可以選擇零排放能源。
  4. 創新發明: 例如發明可以堆肥的新型容器,避免容器最後變成垃圾,只能送進垃圾掩埋場。

淨化工業的關鍵結果

在2050年前,將工業的120億公噸排放量減到40億公噸。

  1. 關鍵結果 5.1 : 鋼鐵業
    • 在2030年前,生產鋼材的整體碳濃度降低50%,在2040年前降低90%
    • 可減少40億公噸碳排放
  2. 關鍵結果 5.2 : 水泥業
    • 在2030年前,生產水水泥的整體碳濃度降低25%,在2040前降低90%
    • 可減少20億公噸碳排放
  3. 關鍵結果 5.3 : 其他工業
    • 在2050年前,來自其他工業(塑膠、化工、造紙、鋁、玻璃與成衣)的排放量減少80%
    • 可減少20公噸碳排放

目標六: 移除空氣中的碳

濾除大氣中的二氧化碳是高難度的技術工程,如果要達到淨零排放,需每年從空氣中移除100公噸的碳,佔全球總排放量的17%左右,現有技術每年都還不能濾除幾十億的二氧化碳,遑論要移除100億公噸,這是極大的挑戰目標。

移除二氧化碳的各種方法

碳移除方案說明
人工造林以及林地復育透過人工造林、復育衰退或被毀的森林來吸收與封存二氧化碳
改善森林管理調整森林管理方式,以增加森林儲存的碳量
生物碳將生物質經過熱降解後剩下的固體殘餘物,摻入土壤中封存
生質能源附帶碳捕捉與封存(BECCS)封存生物質中的二氧化碳,不讓能量轉換時出現的碳釋放到大氣中,而是補集、封存起來
建築材料混凝土養護,採用融合植物纖維與礦化碳的材料
碳礦化將天然或人工鹼性礦物與二氧化碳反應後,形成方解石(calcite)或菱鎂礦(magnesite)等固體碳酸鹽礦物
直接空氣捕捉與碳封存(DACCS)以化學方法從環境空氣中分離出二氧化碳,並永久封存起來
提高海洋鹼度通常是透過溶解礦物或電化學的方式增加海水鹼度,以加強海洋儲存溶解無機碳的能力
土壤碳封存調整土地管理方式以提高土壤中的碳含量,例如減少耕作或是實施農林混做
海岸藍碳利用額外培養的生物質與復育成功的生態系土壤來吸收、封存二氧化碳,例如泥炭地與海岸
海洋生質管理與養殖在海洋生態系中養殖微型或大型藻類,增加海洋生物質封存的碳量;或者改善管理與利用生物質的方式,提高固碳能力的持久度

移除空氣中的碳的關鍵結果

  1. 關鍵結果 6.1 : 自然移除方案
    • 到2025年前,每年至少移除10億公噸,到2030年增至30億公噸,到2040年增至50億公噸。
    • 可減少50億公噸
  2. 關鍵結果 6.2 : 工程移除方案
    • 到2030年前,每年至少移除10億公噸,到2040年增至30億公噸,到2040年增至50億公噸。
    • 可減少50億公噸

碳抵換計畫可行嗎?

“碳抵換”計畫是指讓企業或個人花錢,購買碳排放減量或是碳移除額度的計畫,理論上可以抵銷企業或個人的碳排放量。

在氣候行動的圈子裡,”碳抵換”是具爭議性的,它受到嚴厲的批評,也受到廣泛的應用。

碳抵換可能是一種”漂綠”的作法,讓企業或個人不必為自己的不良行為負責。

有品質的碳抵換可以為氣候帶來正面影響,但效果容易被高估,甚至出現虛報的情況。

  1. 選擇碳抵換計畫之前,須確定以下兩件事情
    • 已經竭盡所能讓作業流程、供應鏈以及產品使用方式得以脫碳
    • 已經盡力改善所有環節的效率?
  2. 被移除的碳需符合以下的條件
    • 外加的
    • 可驗證的
    • 可量化的
    • 持久的
    • 對社會有利的

加速器1: 攻克政治與政策場域

  1. 重要的氣候相關國際會議與協定
    • 1992年6月在里約熱內盧舉行的「地球高峰會」(Earth Summit)
      • 來自178各國家的科學家、外交官與政策制定者,以及117位國家元首都參加了這場為期12天的會議
      • 全球菁英在此集思廣益,思考如何拯救我們的星球
      • 議題涵蓋: 瀕臨危機的熱帶雨林;水資源匱乏;都市擴張侵略鄉鎮郊區;各種毒素,如含鉛汽油、核廢料;科學證據顯示,溫室氣體對於氣候的危害
      • 「全球暖化」名詞開始燃燒
      • 保護生態系統,預計每年投入6000億美元。
    • 1994年,【聯合國氣候變化綱要公約】(United Nations Framework Convention on Climate Change)生效,要求較富裕國家減少人為溫室氣體的排放,並且資助較貧窮國家保護自然資源。
    • 1997年,「京都議定書」簽署,這是第一個明確規範溫室氣體排放的國際協定
    • 2015年,簽署【巴黎協定】,有195個國家簽屬協定,承諾限制全球平均氣溫剩上升的幅度,控制在工業時代之前相比,最多升溫2度的範圍,並努力使升溫幅度減至1.5度內。
    • 2016年,美國川普總統上任後,宣布退出【巴黎協定】
    • 2020年,美國拜登總統上任後,宣布重返【巴黎協定】

攻克政治與政策場域的關鍵結果

KR 7.1 承諾

每一個國家都要履行減碳承諾,在2050年達成淨零排放的目標,並且在2030年至少減少一半的碳排放。

KR 7.1.1 電力

為電力產業設定減碳目標,在2025年減少50%,2030年減少80%,2035年減少90%,2045年必須減少100%。

KR 7.1.2 交通運輸

在2035年前,所有新出廠的汽車、公車與卡車都必須脫碳;在2030年,貨輪必須脫碳;到了2045年,貨櫃車必須脫碳;在2040年前,40%的航班必須實現碳中和。

KR 7.1.3 建築物

在2025年前,所有的新建住宅都必須符合淨零排放的建築標準,新的商業建築必須在2030年前符合這樣的標準,並且禁止銷售不符合標準的建築。

KR 7.1.4 工業

工業生產過程必須逐漸淘汰化石燃料,2040年前至少必須淘汰一半,到了2050年得完全淘汰。

KR 7.1.5 碳標籤

所有商品都必須標示碳排放量的碳足跡標籤。

KR 7.1.6 洩漏

管控天然氣燃除,禁止排放,強制迅速封堵甲烷洩漏。

KR 7.2 補貼

終止對化石燃料公司以及有害農作法的直接與間接補貼。

KR 7.3 碳定價

將各國溫室氣體價格設定為最低每公噸55美元。每年調漲5%。

KR 7.4 全球禁令

禁止使用氫氟碳化物(HFC)作為冷媒。在醫療用途之外,禁止使用所有拋棄式塑膠產品。

KR 7.5 政府研發

用於研發的公共投資至少需增加一倍;美國則需要增加5倍。

加速器2: 把社會運動轉為行動

環保少女格蕾塔·桑伯格(Greta Thunberg)的故事

  1. 2018年5月,15歲的瑞典少女格蕾塔在瑞典一家地方報紙的氣候變化徵文比賽中獲勝。
  2. 2018年8月,她開始在瑞典議會大廈前抗議,發誓要一直抗議到瑞典政府達到世界各國領導人2015年在巴黎達成的碳排放目標為止。她舉著一個寫著 「為氣候罷課」的牌子,開始每逢周五的罷課行動,並呼籲全世界的學生加入她的行列。
  3. 2019年1月,她被邀請到達沃斯世界經濟論壇上發表演講
  4. 2019年9月20日,全世界有400萬人參與有史以來規模最大的一場氣候示威行動。
  5. 2019年9月23日,16歲的格蕾塔·桑伯格在美國紐約市聯合國總部舉行的氣候行動峰會上發言。
  6. 2019年,她被美國《時代周刊》評為年度風雲人物。

Greta 2018年8月在斯德哥爾摩的瑞典議會大樓前,手拿「為氣候罷課」(Skolstrejk för klimatet)標語

把社會運動轉為行動的關鍵結果

KR 8.1 選民

在2025年前,在全球前20大排放國,氣候危機要變成數一數二的投票議題。

KR 8.2 政府

大多數的政府官員,不管是民選或是指派的人員,都要支持朝向淨零排放努力。

KR 8.3 企業

所有【財星】全球前500大企業立即承諾在2040年前實現淨零排放。

KR 8.3.1 透明

所有全球前500大企業秉持透明的原則,在2022年前公布企業的排放報告。

KR 8.3.2 營運

所有全球前500大企業在2030年前實現公司營運(電力、車輛與建築)的淨零排放。

KR 8.4 教育平等

在2040年前,全球實現小學與中學教育的普及。

KR 8.5 健康平等

在2040年前,消除種族與社經群體和溫室氣體相關死亡率的差距。

KR 8.6 經濟平等

全球清潔能源轉型創造6500萬個新工作機會,這些機會將公平分配,且增加速度必須超過化石燃料行業相關工作機會減少的速度。

加速器3: 創新

創新領域的幾個重點

  1. 電池的突破 :研發能量密度更大又更便宜的電池
  2. 長時間能源儲存方案:
  3. 次世代核分裂: 第四代核能發電廠應該納為解決方案的一部分
  4. 核融合技術: 可創造出一個生產大於消耗能量的系統
  5. 碳中和燃料: 研發100%零排放、不會和土地或糧食競爭的合成燃料。
  6. 能源效率的突破: 更輕的材料製造會移動的東西;更有效能的驅動機械、熱泵、水泵與風扇;更節能的建築;減少包裝與材料;使用可回收材料等
  7. 用工程手段解決氣候問題: 主要透過地球工程手段來解決氣候問題

創新的關鍵結果

KR 9.1 電池

在2035年前,每年生產1000億度電,每度電成本低於80美元。

KR 9.2 電力

在2030年前,零排放基載電力每度電0.02美元,用電高峰每度電0.08美元。

KR 9.3 綠氫

在2030年前,由零排放來源製造的氫氣成本降至每公斤2美元,到2040年則降到每公斤1美元。

KR 9.4 碳清除

在2030年前,以工程技術進行碳移除的成本降到每公噸100美元,到2040年則降到每公噸50美元。

KR 9.5 碳中和燃料

在2035年前,合成燃料的成本降到每加侖2.5美元,每加侖汽油則為3.5美元。

加速器4: 投資

清潔能源專案融資不斷成長

近17年來,用於新設施與設備整修的清潔科技專案融資金額,已經從330億美元成長到5010億美元。大部分資金都是用在太陽能與風力發電廠。

專案融資有四個不可或缺的資助者,就是政府、私人公司、銀行與慈善家。

Global investment in energy transition by sector

source: BloombergNEF

投資的關鍵結果

要達成全球淨零排放的目標,每年至少要1兆7000億美元,而且望後還得努力個20年或者更久。

KR 10.1 政府資金獎勵

全球各國政府對清潔能源的補貼與資助,從每年1280億美元增加到6000億美元。

KR 10.2 政府研發

美國公部門的能源研發資金,從每年78億美元增加到400億美元;其他國家應致力於把目前的資金提高到三倍。

KR 10.3 創業投資

對私人公司的資金投資從每年136億美元增加為500億美元。

KR 10.4 專案融資

將零排放專案的融資從每年3000億美元增加到1兆美元。

KR 10.5 慈善投資

慈善投資的資金從每年100億美元增加到300億美元。