应对气候危机：不是人类做不到，而是资本主义做不到

编者按：

气候危机，究竟是一场技术难题，还是一场制度危机?除去那些白左政客与激进环保组织的荒诞行为艺术表演，对于这个问题，世界各国主流舆论的态度往往暧昧不清。它们更愿意把危机拆成个人道德问题：少开车、多回收、买绿色产品;或者拆成市场技术：碳税、碳交易、绿色金融。在本章节中，作者并没有陪这种叙事打转。他向我们把账本摊开：若要把升温控制在2°C以内，且只求2/3的概率，全球总碳排放到2037年就必须归零。截至2011年，人类已排放5150亿吨碳，此后十年年均仍超100亿吨。碳预算不是无限透支的信用卡，而是正在倒计时的生存额度。

在欧美主流舆论中，英国常被当作绿色转型的样板。2020年，英国政府为“无煤发电”沾沾自喜，说去年有超过5个月未用煤炭发电。然而作者平静地指出：电力只是总能源消耗的一小部分。煤炭退出电力，不等于经济脱碳。把交通、供暖、工业全算上，全英只有23%的能源来自可再生能源。换句话说，电力部门的“胜利”更像局部止血，而整个经济仍在化石燃料的血管里流动。

于是作者向我们摊开了一份毫不客气的账本。若用电力替代交通、家庭和工业中的化石燃料，并替代发电用化石能源，英国每年需要约1 PWh的额外发电量。投资规模在3000亿至1.748万亿英镑之间，中点约1万亿英镑;若在16年内完成，每年约需600亿英镑。而2018年英国净固定资本形成仅500亿英镑，生产性净投资仅350亿英镑，电力部门总投资约100亿英镑。也就是说，脱碳所需年度投资是当前电力投资的六倍，远超整个经济的净投资能力。自由市场能完成吗?作者给出的答案是否定的。私有化电力行业追逐短期利润，不会为三十年后的气候稳定下注;低工资模式让企业宁可依赖廉价劳动力，也不愿投资省人机器。资本主义不仅制造了气候危机，还以利润逻辑锁死了应对危机的能力。

交通、建筑与材料，更把绿色资本主义的极限暴露出来。电动货车续航短、充电慢，长途货运电气化尚无成熟方案;锂电池可能引发全球资源争夺;铁路效率远高于公路，却需要国家规划。钢铁若回归木炭，英国需约800万公顷林地，而现有森林仅约310万公顷;用氢还原钢铁，每吨钢额外需超3000 kWh电力，相当于再建两座欣克利角C。水泥生产占全球二氧化碳排放约5%，中国更高达7%至9%;“太阳能热电化学水泥”成本是现有方法的两到三倍。技术不是完全不可能，但市场不会主动承担这些成本。

本章给我们的结论不是“人类做不到”，而是“资本主义做不到”。快速脱碳需要的不只是技术替代，而是物质生产方式的结构性变革：能源、交通、钢铁、水泥等关键部门，必须从资本利润逻辑中解放出来，置于社会民主管理之下。民主计划经济不是命令经济，更不是市场经济肉喇叭口中的配给制，而是由劳动者、社区和公众参与制定投资优先序，按生态边界和人类需要配置资源;它要求大规模公共投资、国有化或国家主导的能源部门、公平转型和全球再分配，而不是把成本转嫁给工人和全球南方。新能源不会自动带来新社会，核电站也不会自动带来民主。气候危机时代，真正紧迫的问题不是“有没有替代方案”，而是——谁拥有、谁计划、为谁生产。

作者：P. 科克肖特 · A. 科特雷尔 · J. 达普里希

原文：Economic Planning in an Age of Climate Crisis

编者按：一元弱酸

应对气候变化

前言

本章探讨为应对气候变化所需的物质生产方式的结构性变革问题：假设我们要将气温上升限制在2摄氏度以内，这对未来的碳排放究竟意味着什么?

一份联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)的报告为我们提供了计算所需的信息(Stocker et al. 2013&2014)。研究者们以1860-1880年为基准期，给出了自那时以来累计碳排放量的估算值，这些排放量会使气温上升保持在2摄氏度以下。由于预测存在不确定性，他们给出了这些累计排放量及其所对应的概率。表3.1的前两行是对他们的估计的总结。截至2011年，他们估计我们已排放了5150亿吨碳。随后十年的年均排放量略高于每年100亿吨碳。据此，我们计算出了剩余的排放额度以及全部碳排放额度被用完的时间。

表3.1 对2021年以后的排放额度的计算，使用Stocker等人的研究。表中GtC意为10亿吨碳。

一、发电

关于可再生能源的讨论通常集中在电力供应行业。在2020年，英国政府对其煤炭发电量已降至可忽略不计的水平颇为自豪(UK Government 2020)。他们夸耀说：

“去年，英国总计有超过5个月未使用煤炭发电。在5月，有连续两周多的时间完全未使用煤炭——这是自19世纪80年代以来最长的无煤期。”

图3.1 英国2018年发电数据。煤炭在其中的占比微不足道，并且此后一直在下降。图由统计数据绘制。

截至撰写本文时，2020年英国的完整数据尚未可知，但图3.1给出了2018年的细分数据。煤炭使用量的减少主要是通过三种方式实现：

1;使用天然气联合循环发电厂。

2;扩大风能和太阳能发电的规模。

3;将燃烧煤炭改造为燃烧生物质，主要是木屑。

关于燃烧生物质是否真的属于可再生能源存在一些争议(Sheffield 2021)。很大一部分的生物燃料是从波罗的海周边国家进口的木屑，而我们目前尚不清楚为获取燃料而砍伐的森林是否能以同样快的速度重新种植，以便在避免气温上升所需的时间范围内重新吸收其所排放的碳。但如果我们暂时忽略这一点，并考虑到来自法国核电站的电力进口，那么截至2018年，化石燃料仅占英国电力生产的45%。

图3.2 如果纳入发电之外的能源消费，化石能源在英国能源消费中占据了很大比重。图片由统计数据绘制。
请注意，石油和天然气的数据不能与核能和可再生能源的数据直接进行比较，因为在转化为电力或机械能的过程中存在热效率损失。

在此基础上，我们似乎已经在实现碳中和的道路上走了很远。但问题在于，电力仅占总能源消耗的一小部分。车辆、飞机以及家庭和工业供暖等方面也消耗能源。当把所有这些用途都包括在内时(见图3.2)，进展看起来就不怎么乐观了。从整个经济来看，全英只有23%的能源来自可再生能源。如果我们的经济要实现零排放，那么用于交通、供暖和工业生产过程的所有化石能源都需要被清洁能源所取代。

以当前的公路运输为例。如果要用电动汽车来取代它，国家电网需要有能力输送足够的电力来为所有车辆充电。同样，如果要取消家庭和工业炉的燃气供热，也需要更多的电力。为了了解这项工作的规模，我们必须计算出需要多少额外的发电量。政府最新的能源使用统计数据以百万吨油当量(MTOE)为单位给出了不同来源所供应的能源量(1 MTOE = 11611 GWh)。但消耗1 GWh的电力实际上并不等同于1 GWh的化石能源。只有当两者都用于供暖时，它们才是等效的。由于汽车发动机的效率通常低于40%，如果我们简单地以百万吨油当量来衡量石油释放的能力，那么我们就高估了电动汽车行驶相同距离所需的电量。

为此，我们必须将化石燃料的总使用量细分为不同类别。

1;发电中所使用的化石燃料。所有这些发电站都必须被使用非化石能源的发电站取代。

2;用于工业加热或家庭供暖的化石能源。如果我们假定热效率没有提高，那么这里使用的百万吨油当量可以直接换算成所需的电量。

3;如果我们假设完全电气化，目前用于交通的化石能源必须减少，以考虑内燃机所浪费的能源。

表3.2 为了取代交通、工业和家庭的化石能源使用所需的发电量

表3.2计算了取代英国在交通、家庭和工业用途中为替代化石燃料所需的发电量。它考虑了2018年的使用结构和能源转换效率。将这些因素加起来，这些部门每年所需的总量约为870 TWh。此外，我们还必须取代为发电(150 TWh)而使用的化石燃料。将两者相加，每年所需的额外发电量将以PWh计量(of the order of 1 Petawatt Hour)。

PWh，3.6 × 10¹⁸焦耳，是一种能量单位。在上述情况下，它表明了新的零碳发电模式在一年中必须供应的能量。我们需要将其转换为我们测量发电能力的单位——我们根据风力涡轮机或核电站能够产生的兆瓦数来评估它们。例如，目前正在建设的欣克利角核电站的设计容量为3200 MW。但发电站并非一直可用：核电站存在维护期，而风力发电站在风力条件未达到满负荷时也会停止工作。

表3.3： 2018年英国不同类型已装机电力的负荷效率。根据统计数据计算得出。

表3.3显示，不同类型的发电厂每GW装机容量能够输送的电量数值差异很大。在输送量与容量的比率方面，核能发电效率最高，可再生能源最低。另一个问题是，电力需求也并非恒定不变，而是全年每天都有波动，所以我们要么需要过剩的生产能力来满足高峰需求，要么需要大量储能。如果我们假设所有汽车都将被电动汽车取代，那么部分的平衡工作可以由电动汽车的电池来完成。但这并不影响表3.3中涉及的问题，因为我们考虑的是一年中必须供应的GWh总数，无论其中是否有一部分被储存起来了。

我们现在将尝试讨论，使用不同的可再生能源和核能组合来实现零碳目标所需的投资规模。为简单起见，我们仅考虑四种选择：

1;与欣克利角C完全一样的大型核电站。成本来自Ambrose(的报道?)。

2;小型模块化反应堆(SMRs)。我们以Open-100开源反应堆设计为例。对于成本数据，我们采用Dalton(2020)的说法。

3;海上风力涡轮机。对于风力涡轮机，我们采用EIA(2020)的成本估算。

4;陆上风电机组。

表3.4：不同情景下，英国以电力替代所有碳排放所需的资本投资。

表3.4显示了可能需要的装机容量。它会因选择核能还是风能而有所不同。在这两类发电方式中，根据所选的子选项不同，其成本也存在很大的差异。小型模块化反应堆的预计成本远低于像欣克利那样的大型压水堆。小型模块化反应堆技术的支持者声称，小型标准化机组的大规模生产将大大降低成本。反应堆的建造将在工厂内进行，而非露天，这具有流水线生产的优势。但应该指出的是，这些关于小型模块化反应堆的说法尚未得到证实，并且存在一些争议(Abdulla et al. 2013)。对于风能替代方案，我们已有数百个现成的装置，据此可以计算相对价格。

在未来的快速脱碳计划中，不太可能选择纯核能或纯风能的选项——人们必然会选择某种混合方案。但表3.4中的四项估计至少为我们提供了其部分资本投资额的一个范围，即从£300B到£1748B。下游还会有很多其他的成本，但让我们首先看看这与英国当前的年度投资额相比如何。

2018年的英国国民账户显示，总资本形成额为3810亿英镑。但数据也显示英国的资本消耗为3310亿英镑，所以净形成的固定资本额仅为500亿英镑。如果我们排除住宅建设，仅计算生产性资本，那么净投资将缩减至350亿英镑。2018年电力部门的总资本投资则约为100亿英镑。

我们已经说过，能源脱碳所需的总投资在£300B到£1748B的范围内，其中点为约10000亿英镑。假设这笔钱要在16年期间被支出(见表3.1)。那么实现清洁能源发电所需的年度投资额将约为600亿英镑。这远远超过了2018年的净资本形成额，是目前电力总投资的六倍。换句话说，我们需要投资率的大幅提高，而自由市场经济基本上没有机会实现这一点。

不过，鉴于英国投资水平较低，其生产率增长缓慢也就不足为奇了。图3.3取自Cockshott (2020)，也说明了这样一点：英国采用了一种将自由市场经济与低实际工资相结合的模式。货币工资虽然有所上涨，但在过去十年中，货币工资的上涨完全被物价上涨所抵消(图3.4)。这是有记录以来在和平时期民众生活水平最严重、持续时间最长的下降。

图3.3： 过去半个世纪以来，英国劳动生产率增速持续放缓。
增长率依据英国国家统计局(ONS)全经济每名劳动者产出数据，采用过去5年的移动平均值计算。

图3.4： 英国实际工资的停滞。

在某种程度上，这是对自2010年以来执政的保守党自民党联合政府的严厉批评，但收入下降实际上始于2007年的工党执政期间，所以，原因比哪个政党执政更为深刻。归根结底，低工资会阻碍企业投资：如果劳动力成本低廉，为何还要在节省劳动力的机器上大量投资呢?而如果没有对现代设备和技术的投资，生产力就会停滞不前。自工业革命以来，经济增长主要得益于劳动生产率提高。而现在，这一增长在英国几乎已经停滞——这是两个世纪以来最显著的经济变化之一。自1800年以来，我们已经习惯了资本主义意味着经济进步和技术进步的观念。但在英国，情况已经不同，而气候变化所带来的经济压力即将袭来。

总而言之，我们已经表明，要在短时间内消灭经济中的碳排放，这不仅需要替换现有的发电站，还需要建设大量额外投资。这些投资每年将达到约600亿英镑。这是目前私有化的电力行业投资额的六倍。其发展规模是如此之大，以至于只有国有化的能源部门——或者至少是国家主导的私营部门——才能实现。

二、交通

在上述论点中，我们假设额外的电力需求中的很大一部分是由目前运输中使用的数百万吨燃油。这相当于假设唯一的变化将是从柴油和汽油驱动的车辆转变为电动汽车——需要注意，这仅仅是一个最保守的假设：我们上班的方式仍将保持不变;物流仍将使用卡车和货车;交通连接仍将依赖道路网络。

如果我们不仅计划从碳密集型燃料转向电力，还计划节约能源，那么还需要考虑到道路运输的能源效率低于铁路。仅将柴油火车与柴油货车进行比较，火车每运输亿吨货物所对应的每英里燃料消耗要比货车少两到三倍(Tolliver et al. 2013)。在试图评估电动火车与柴油卡车时，我们会面临比较两种不同类型能源的常见困难。由于转换效率问题，以百万吨油当量计的化石能无法直接转换为以GWh计的电能。不过，我们在计算表3.2时已经考虑了这类转换问题。我们的计算结果是，英国每年需要203 TWh的电力来替代运输中所使用的5000万吨化石燃料。我们假设用于车辆的不同发动机的平均效率为35%，这可能较为宽松。

仅将整个道路车辆的库存转换为使用电池的电车将存在实际问题。在此应注意两个要点：

1;截至2020年在售的电动货车续航里程有限。沃尔沃宣称其27吨的货车续航里程为200公里，适用于城市垃圾收集或配送。雷诺也提供类似的车辆，同样针对城市用途，但其充电时间高达12小时。目前还没有制造商提供适合全欧洲物流所依赖的电动长途货车。

2;目前电池用锂并不短缺。但如果包括印度和中国等快速增长的汽车市场在内的全世界都开始依赖锂电池，如果这种电池还同时在全球范围内用于风力发电，那么锂矿很可能会出现短缺。虽然其他金属也曾用于电池，例如，直到20世纪70年代，铅电池还为许多送货车提供动力，但它们很重且容量有限。原则上，其他碱金属如钠或钙也可以使用——但目前还没有其他金属能像锂那样有效地存储能量。

我们可以预期车辆的续航里程将会提高，充电时间将会缩短。与大幅延长铁路网络以承担更多货运相比，我们用电动货车取代柴油货车的程度，将是国家和欧洲经济规划的一个重要问题。此外，还有必要将为电动车辆建设更多的发电站的固定成本节约与升级铁路网络的固定成本节约进行比较。在每种情况下，都应考虑新道路或铁路车辆建设的额外成本，包括初始成本和更换成本。在没有针对所需新发电厂建设的国家计划的情况下，试图将公路货运转换为电力，只会带来国家电网容量不足的风险。无论采取何种措施，它都必须要基于一项深思熟虑的国家计划。

三、建筑与材料

我们对英国能源使用情况的分析指出，交通和一般工业生产目前是主要的化石燃料消费者。从某种意义上说，我们已经通过将用于工业和工业加热的燃料计入所需的额外电能中，对其使用情况进行了考虑。电力进行加热，乃至熔化钢铁，但它并不总是最佳的解决方案。如果政策依赖风力涡轮机，那么所有使用天然气的窑炉、烤箱、罐头加工厂等都必须改用电动烤箱、窑炉和锅炉。但如果国家政策至少部分地使用核能，将热水从发电站输送过来以供家庭供暖和工业加热可能会更为高效。不过如果我们做出这种选择，就需要投资铺设热水管道——这对英国来说是新事物，尽管自20世纪50年代以来，俄国一直都在使用核能实现区域供暖(Mitenkov & Kusmartsev 1998)。

在一些行业，例如钢铁、混凝土加工和传统制砖行业，碳排放一直是生产过程中固有的。英国传统上是将煤矿废料与粘土混合并烘烤来制造砖块，煤炭废料提供了加热窑炉所需的部分热能。在钢铁生产中，矿石中氧化物的还原是使用碳来完成的。在有记录的历史中，大部分时间人们都使用木炭。不过只要生产的铁量较少，这个过程就是可持续的，不会导致碳排放积累。

在一种被称为萌芽更新(coppicing)的做法中，人们促使树木在接近地面的部位长出萌生枝，这些新枝可以被反复砍伐用作燃料。不断增长的需求最终超过了矮林作业所能提供的量。到18世纪，树木已经告罄，以至于人们转而使用煤炭衍生的焦炭。

图3.5： 萌芽更新是一种在接近地面的位置修剪树木的技术，能够持续供应燃料。
在使用化石燃料之前的炼铁业中，人们使用萌芽林木制成的木炭来还原铁矿石。

如果钢铁行业要转回使用可持续再生的木炭作为碳源，这将意味着大量木材要从其他用途中解放出来。然而，考虑到目前英国用作生物燃料的木材量，如果风力或核能发电站取代生物燃料发电站，这或许是可行的。即便如此，这也意味着要从波罗的海国家大量进口木材，而这种贸易的可持续性尚不清楚(Sheffield 2021)。

英国每年生产约1200万吨钢铁。以每吨产量2至3吨的碳利用率计算，这意味着每年的碳使用量约为3000万吨。考虑到从3吨干木材中可以提取1吨木炭(Saravanakumar et al. 2006)， 在这种情况下，钢铁行业将消耗约9000万吨干木材，而矮林林地每公顷干木材的合理产量则是12吨。所以，面对目前的钢铁生产规模，我们大约需要800万公顷的树林(Dou et al. 2017)。考虑到转型期间所需的固定资本形成率要高得多，这意味着我们需要更多的钢铁，所以这里的数字仍然被低估了。相比之下，林业委员会估计2018年英国的森林面积仅为约为310万公顷。

因此，很明显，即使在英国，恢复以木炭为燃料的钢铁行业这一想法的实际可行性也值得怀疑，在全球范围内更是如此。为此，从使用碳转向使用氢可能是必要的。这已成为国际钢铁行业的一个紧迫问题。例如，Kushnir等人研究了将瑞典钢铁行业转向直接用氢气还原矿石的影响。这个过程将涉及使用电能将水分解成氢气。他们报告说，这样一个过程将需要更多的电力，每吨额外超过3000KWh。这些额外的电力必须纳入计划需求中。以这种方式运营英国钢铁行业将需要大约额外两座的欣克利角C核电站。

图3.6： 使用氢气直接还原铁矿石来生产钢铁，可以消除二氧化碳排放。

从20世纪起，混凝土开始成为主要的城市建筑材料。与钢铁一样，混凝土的生产需要大量能源。水泥粉需要加热石灰石以分解其中所含的碳酸钙来生产氧化钙。这会直接释放二氧化碳。这个过程中每吨的能源需求在4到7GJ之间(Worrell et al. 2011)。目前这种能源由化石燃料提供，并且全球有约5%的工业能源都用于此过程。Worrell等人估计，全球约5%的二氧化碳排放都来自水泥生产。在中国，这一数字甚至达到了约7%至9%(Liu et al. 2015)。

原则上，可以通过太阳能加热熔化石灰石，然后通过太阳能热电化学过程(STEP)进行电解来生产无二氧化碳的水泥(Licht et al. 2012)。通过选择温度，可以实现将碳酸钙直接电解为氧化钙，同时释放出元素碳和氧气。如果这时产生的碳被掩埋，那么整个过程将是碳中和的。不过如果以严格的碳中和方式进行，以这种方式生产的水泥成本将比目前的方法高出两到三倍。而且鉴于它依赖太阳能，这种技术在英国是否可行也值得怀疑。

在混凝土建筑变得普遍之前，还有其他技术。砖和钢铁是19世纪土木工程的基础，两者都可以以低碳方式生产。砖砌可以使用石灰砂浆而不是波特兰水泥。石灰砂浆在制造过程中会释放二氧化碳，但随着砂浆固化会慢慢重新吸收。不过与上述提到的其他几种转变一样，这也意味着建筑行业的实际成本将会上升。