在狂风大作的日子里，丹麦哥本哈根海岸的风力涡轮机的发电量已足够丹麦全国使用，同时还有结余
不久前，玛娅·费利西亚·本特森（Maja Felicia Bendtsen）曾花费了大量时间来确保在波罗的海的这个风中小岛上事情不会失控。她的雇主，丹麦Ostkraft能源公司，设有35台风力涡轮机，帮助向博恩霍尔姆岛上的41 000名居民提供电力。但有时候这些飞速旋转的叶片所产生的电量，已超过了岛上的电力所需量。所以，Ostkraft公司的工程师们不得不采取快速行动，有时甚至在狂风咆哮的半夜里也不例外，为涡轮机刹闸，以免使过量的电力将岛上的电线熔化。这个例行工作是令人沮丧的：Ostkraft公司所被迫扔掉的资源基本上都是免费的可再生资源。
而如今该公司则节俭多了。借助本特森及助手们发起的一项名为生态格网（EcoGrid）的项目，Ostkraft公司较好地利用了先进的智能电网技术，能够更有效地利用其丰富的风能。例如，当电力需求较低时，该公司利用多余的电力为住宅热水系统加热，使其比常温高几度，储备能量以供日后使用。这些策略使得Ostkraft公司之前被迫为涡轮机刹闸的次数降低了80%。
这似乎听起来不是什么大成就，但它标志着向两大目标迈出了重要步伐：一是博恩霍尔姆计划到2025年要完全摆脱化石燃料，二是整个丹麦也要在未来完全停止对化石燃料的使用。这个拥有550万人口的资源匮乏的小国家，已为自己设定了世界上最为宏大的环保目标：到2050年成为一个“碳中和”国家。各国代表齐聚巴黎商讨全球应对气候变化的协议，同时很多代表们希望通过对博恩霍尔姆和丹麦的了解学习来探究自己国家应如何快速转变能源系统。“丹麦模式真的很重要。”加州大学伯克利分校的一名能源政策专家丹·卡门（Dan Kammen）说道，“究竟我们现在能做些什么呢？丹麦模式为我们提供了很好的借鉴。”
但博恩霍尔姆也在强调环保之路潜在的技术和政治障碍。丹麦一直努力将其大胆的减排目标同税收经济政策匹配起来，然而为实现碳中和所作的有些方面努力在政治上已变得颇有争议。位于哥本哈根的丹麦能源协会常务董事拉尔斯·奥格尔德（Lars Aagaard）说：“这绝非是轻而易举之事。”
丹麦的能源变革之路
在此番气候变化的关注热潮之前很久，丹麦就已经开始了能源变革。二十世纪70年代，丹麦受到了阿拉伯国家石油危机的冲击，由于其缺乏足够的石油和煤炭储量，先是丹麦的农民，后来政治官员也一道呼吁推动可再生能源的开发利用。虽然丹麦没有湍急的河流可供水力发电，也无较强的阳光来进行太阳能光电利用，但在北海和波罗的海沿岸有大量的风能可以利用。
2012年，丹麦领导人承诺在电力和运输部门使用100%的可再生能源。如今，可再生能源占据了丹麦全国能源消耗总量的四分之一，与此同时对煤炭、石油和天然气的消费量正在下降。2014年，大约2 500台风力涡轮机为丹麦提供了39.1%的电量，在未来五年中该比率有望达到50%。曾经依靠燃烧煤炭或石油的发电厂如今在使用可再生的草和木材。由于家庭改造项目和更严格的建筑法规所带来的效率增益，自2007年以来丹麦整体的能源消耗量降低了12%。
一直以来，博恩霍尔姆都为丹麦其他地区的发展提供了很好的借鉴。历史上，这里的城镇风景如画，鹅卵石砌成的街道，红砖瓦墙，城镇上的居民靠耕作和捕鱼为生。然而到了上世纪80年代，渔业衰退，年轻人亦成群结队地离开了。岛上居民数量越来越少，老年人所占比例不断增加，人们也愈加贫穷。为了寻找帮助居民省钱的办法，岛上最大的城市伦讷市的市长，说服了附近的五个自治市，建立起一个区域性供热系统。它利用岛上中央发电站所产生的余热来将水加热，并输送到附近家庭供居民使用。其他绿色能源项目紧随其后，包括两个新型的以草为燃料的供热站，一个将发酵的农业废料转变为天然气的沼气设备和首批风力涡轮机。2007年，岛上的居民委员会迈出了更大的一步，计划到2025年实现可再生能源的完全供给，勾画出“明亮绿色岛屿”的美好蓝图。
看起来是颇有成效的。如今，风能和其他可再生能源提供了博恩霍尔姆岛上43.4%的电力供应。如果再加上用于地区供热和发电而燃烧的生物燃料，上述比例数据则更高。同时，Ostkraft公司继续以较快的步伐加速研发新型风力涡轮机，升级太阳能电池板以及开发其他可再生能源的来源。明年，公司将把电力工厂中的煤燃烧器替换成木屑燃烧器。但是木屑燃烧仍会产生二氧化碳――主要的温室气体。因此Ostkraft公司正在尝试着做进一步的努力，把燃烧木屑转变成使用风能和太阳能。
早些时候，一些持怀疑态度的人曾担心，由于风能和太阳能取决于天气和时间，存在不稳定性，因而无法提供可靠的电力来源。奥格尔德回忆说：“工程师们曾预计如果我们将可再生能源在系统中的比例再增加2%~3%，那么系统可能会崩溃。”
生态格网项目
本特森的生态格网研究项目可以帮助证明上述观点是错误的。在过去三年中，该项由欧盟资助的项目已经将博恩霍尔姆变成了世界上最大的智能电网技术的实验室之一。当可再生能源丰富的时候，这些在幕后工作的自动化系统就会最大限度地使用电力，相反，如果可再生能源不足时，就会减缓对电力的消耗。例如，每5分钟，生态格网就会将更新的电价发送到大约1 200户家庭和100家企业的已安装的智能控制器上。可以通过设置智能控制器，使其在电价昂贵时，减少电力的使用，而在电价便宜时，增加对电力的消耗。智能控制器不会关掉人们生活所必需的电器，如电灯，但可以将冰箱下一次的制冷推迟到电价下跌的时候。本特森说：“我们的目标是未来可以提供无形的服务，消费者将看不到我们，但仍能获得自己想要的一切。”
今年早些时候，位于灵比的丹麦技术大学的一位电器工程师，雅各布·奥斯特哥德（Jacob Ostergaard），及其同事们曾分析了生态格网对于转变电力需求所产生的影响。他们的结论是，生态格网使得Ostkraft公司对于可再生能源的利用率提高了8%。尽管岛上只有6%的家庭参与生态格网项目，同时该项目还存在一些技术上的缺陷，但收益亦十分明显。本特森透露，如果参与家庭范围扩大，生态格网就将使家庭获得更多的收益。
在博恩霍尔姆的这个大型实验同时还带来了其他好处，包括有助于将电能的频率稳定在50赫兹以上。当电力需求激增时，传统的电力系统通过启动更多的发电设备，使频率下降，从而避免了会对电器造成损害的频率波动。生态格网的智能计量技术通过调控电力供给电器的时间，从而降低了实时发电的需求，同样可以避免频率波动。奥斯特哥德说：“我们可以得到类型完全相同的反应，甚至与改变发电设备相比，我们的质量水平更高。”
支持者一致认为，可再生能源正在为博恩霍尔姆，乃至整个丹麦，带来经济和环境效益。随着空气污染减少，丹麦的国内生产总值自1990年以来增长了38%，甚至整体能源使用量及温室气体排放量也在下降。如今绿色能源技术占据了全国出口额的近7%，为社会创造了数千个就业机会。
丹麦技术大学电力实验室的研究者们正在密切关注博恩霍尔姆岛上的电流情况，这个位于波罗的海的小岛已经成为可再生能源的实验场地
能源变革遭遇瓶颈
以上都是好消息。但在经历了能源变革初期之后，当博恩霍尔姆和丹麦想要推动其进一步发展时，却面临着更多的困难。本特森说：“我们已经完成了初步简单的工作，未来我们要走的路布满荆棘。”
一个很大的挑战就是，要说服欧洲邻国升级电网，以便更容易地分享可再生能源。分析人士指出，这对于丹麦在2050年实现成为碳中和国家的计划而言，是极为关键的。该计划意味着，2050年即使仍有部分化石燃料被燃烧，丹麦将开发足够的碳排放为零的能源来承担全部能源供给预算。当能源匮乏时，强大的电网连接将使得丹麦可以进口低碳能源，以减少对化石燃料的需求；同时使得丹麦能够将过剩的绿色能源有效出口，有助于降低国内运输业、制造业及电力部门的碳排放。
丹麦已经与其近邻瑞典、挪威和德国北部建立起良好的电力能源往来关系。例如，当国内的太阳能和风能产量较低时，丹麦就从挪威宏大的水坝系统进口水电。但是丹麦在尝试将其日益增长的绿色能源出口方面，则可能遇到瓶颈。
目前，过量的绿色能源通常被运输到德国（德国已承诺到2050年实现其所有的电力均由可再生能源提供）。但德国的大部分人口和工业位于南部地区，其同北部地区的大型电网连接相对较少。与此同时，德国北部居民反对增建新的大型电网，因为这将有益于丹麦人或是德国南部居民，而对他们自己并无甚好处。
负责指挥哥本哈根“生物改进联盟”项目的能源分析师，安妮·格蕾特·侯丝哈德（Anne Grete Holmsgaard）认为，除非能够清除这些障碍，否则丹麦所设定的关于可再生能源的远大目标在2020年之后根本没有意义。
更严峻的挑战
对于丹麦的政策制定者来说，一个更为严峻的挑战来自于仍主要靠内燃机驱动的交通运输业，其所排放的温室气体约占整个国家排放总量的四分之一。博恩霍尔姆岛上的居民承诺将于10年之内彻底摆脱由天然气和柴油驱动的汽车和卡车。但是本特森预计这将无法实现。
本特森的预计不无道理。部分原因要归结于丹麦并没有国内汽车制造商，其人口数量也并不多，不足以影响国外汽车制造商去生产清洁能源驱动的汽车。国内税收政策使问题进一步复杂化。当丹麦人为自己购买的新车注册登记时，需要支付的税金比该汽车价格的两倍还要高。较高的税收有助于改善国家的福利状况，同时有利于自行车和公共交通运输的推广。但是税收法规也阻碍了电动汽车的销售推广，而目前电动汽车是燃油汽车最好的替代品。
几年前，丹麦政府曾免除了对电动汽车的征税，以此刺激其销售。同时，交通部门亦花费了数百万美金来创建遍及全国的充电站，足以驱动10万辆电动汽车。但是这些政策仍收效甚微，电动汽车的年销售量只有几千。即使有了如此突破性的税收优惠政策，电动汽车的价格仍相对较高，而价格稍便宜的则行程较短，使得大多数消费者犹豫不决。那些富裕的丹麦人能够购买得起昂贵的行程较远的电动汽车，当然他们也可以获得购买高端的特斯拉电动汽车时的补贴。这激怒了很多丹麦的选民，因为他们认为自己是被迫对富人补贴。对此政府官员的回应就是，他们恢复了对电动汽车的征税，并威胁要完全铲除其销售。位于哥本哈根的丹麦电动车联盟负责人，安德斯·杰斯普·本森巴赫（Anders Jelstrup Besenbacher）说：“这不是一个成功的政治案例。”他本人支持对价格较便宜的电动汽车实行免税政策。
丹麦的可再生能源之路，还面临着其他的税收问题。国家对能源使用征收很高的赋税，丹麦人被迫支付高于批发成本价近6倍的电力税。奥格尔德认为，这种高额的能源赋税好处就是促进人们对能源的保护。不利的影响则是阻止人们在取暖和烹饪时对使用的能源进行从天然气到电力的转变，同时也限制了电动汽车的使用。奥格尔德说：“目前的挑战不是如何产生更多的可再生能源发电，而是消费使用问题，即如何提高全社会对可再生电力的使用量。现行的税收制度已经完全不合适了。”
可能的解决方案
对于上述这些发展过程中的问题，有一些可能的解决方案。例如，欧盟委员会正致力于创建“能源联盟”，旨在对欧洲大陆28个能源市场的电网连接进行升级。分析人士指出，在丹麦国内，储备可再生能源的电网规模技术的普及，将有利于减少对电力进口的需求。这些技术有很多是现已存在的，包括飞轮和利用电力压缩空气以驱动涡轮机的系统。但目前大多数技术都很昂贵。最便宜的储能方法是利用电力泵把水抽到山上，日后再通过涡轮机将水排放。但不幸地是，丹麦地势平坦，并无高山。
实际上，丹麦拥有大量的地下盐穴，已被用来储存天然气。今年早些时候，研究者们在《能源与环境科学》上提出，盐穴也可以用来储存由可再生电力产生的沼气。该研究团队表明，可利用可再生电力将水分解产生氢气，再将氢气置入被叫做固体氧化物燃料电池（SOFCs）的设备中，与二氧化碳相互作用以生成甲烷。日后，可将甲烷通过在SOFCs的管道传输中发生的逆反应，以产生电力，成本约为每度电3美分，和泵水系统的发电成本是一样的。丹麦技术大学，Riso国家实验室的莫恩斯·穆根森（Mogens Mogensen）是该研究团队的负责人，他认为这些结果表明，丹麦在向碳中和目标努力的过程中，很多不同的技术都有发展空间。
迎接挑战
要实现其2050年的目标，丹麦需要迅速采取行动。成本并非主要障碍。去年，研究人员同丹麦能源署一道，对放弃绿色承诺并坚持化石燃料（未来最便宜的选择）的成本，同坚持四项绿色能源方案的成本作了比较。他们展望了未来复合型绿色能源技术的发展远景：首先重点发展风能，其次继续发展可生成热量、电力及生物燃料的生物质能，再次依靠生物质能和风能生成氢能。研究者们得出的结论是：可再生能源变革会增加成本开支，但不是大幅度增加，因为丹麦已经迫切需要更换其陈旧的煤炭、石油和天然气厂。丹麦能源署估计，总体来说，从现在起到2050年，更加绿色环保的方案需要每年花费60亿~290亿丹麦克朗，即9亿~42亿美元。这一数据等同于目前丹麦人每年在可再生能源方面所增加的开支――4%。
丹麦能源署认为，较大的挑战是时间。要实现2050年的碳中和目标，丹麦领导人需要尽快决定路线政策，因为考虑到新安装的能源基础设施通常有几十年的使用周期，路线决策时间不应晚于本世纪20年代初。现在由右翼政党――自由党控制的丹麦议会，预计将于明年开始讨论2020~2030年的新的能源计划。届时也许就会有早期的政策线索。问题是丹麦的自由党领袖能否支持由前任政府所设定的2050年目标。
与此同时，来自世界各地的专家继续登上渡轮前往博恩霍尔姆岛上一探究竟，学习经验。总部设在华盛顿的世界资源研究所透露，在巴黎气候大会前期，世界十大经济体中的八个已经宣布计划到2030年对可再生能源的使用翻倍。关于丹麦的清洁革命，有一点是显而易见的，侯丝哈德说：“总体而言，丹麦人对于绿色能源发展是很自豪的，但是现在我们遇到了一些发展中的困难。”
资料来源 Science
责任编辑 遥 醒
关键数据
人口：550万
年温室气体排放量：相当于51.1兆吨 CO2（全球排名75）
碳强度：相当于213吨CO2 /一百万美元GDP（全球排名167）
人均温室气体排放量：相当于9.2吨CO2/人·年（全球排名46）
巴黎气候大会承诺：从1990年到2030年将国内温室气体排放量减少至少40%
以上数据源自2012年，未考虑土地利用变化及林业