这篇文章最初发表在Ensia.
对格肖恩·格罗斯曼和埃德·默里来说,1978年是重要的一年。格罗斯曼当时是以色列首要技术研究所Technion的太阳能先驱,他正在发起第一次太阳能应用国际会议。莫里是一位上大学的理想主义者,他加入了加利福尼亚州首府萨克拉门托的一家新贵太阳能供暖公司,他对气候变化有着先见之明的关注,并用他的话说,是“拯救世界”的冲动
对两人来说,兴奋是显而易见的。太阳能热水器正迅速进入市场,太阳能热能显示出广阔的潜力,而这两种能源正乘风破浪。
然而,四十年后,他们生活在两个不同的世界。在以色列,85%的家庭从热水器中获得热水哑铃但在美国,尽管默里和其他人几十年来一直在鼓吹,拥有太阳能热水器的家庭数量还不到1%。在加利福尼亚,许多人甚至不知道这项技术的存在。
美国的太阳能热水供应不足经常被描述为一个历史事故,由变幻莫测的政治和相对便宜的化石燃料驱动。然而,对太阳能热产业前线的学术和商业参与者的采访,以及最近的深入的报告在现已过期的加州太阳能计划-热能(CSI-T)项目中,人们对气候变化的简单“灵丹妙药”解决方案的渴望也在将这项实用技术置于次要地位方面发挥了重要作用。
授权,选举,两条路分开
供暖用水占全球住宅能源消耗的25%,其中大部分是通过燃烧化石燃料来实现的。太阳能热水器在不燃烧的情况下也能工作。与将阳光转化为电能的太阳能光伏系统不同,太阳能热系统以热能的形式收集太阳能。
太阳能热水器将热量转化为储水箱中的水。其他能源,如天然气或电网供电,可作为阴天的备用能源。
通过利用太阳能,太阳能热水器可以减少家庭的水加热燃料消耗50%到70%.以色列只是几十个采用了这种技术的气候多样的国家之一。性能稳定,适用性广,已成为工程降压技术之一50个气候变化解决方案.
那么,为什么太阳能热技术在以色列迅速发展,在加利福尼亚州迅速发展,使格罗斯曼和默里走上了如此不同的人生道路呢?20世纪70年代和80年代的两项政治决定产生了巨大的影响。
1976年,以色列规定所有8层以上的新住宅建筑都必须安装太阳能热水器。
1973年赎罪日战争和随后的石油禁运使能源独立成为全世界国家安全的一个问题,但在缺乏石油生产的国家,这一危机尤其令人痛苦。对以色列来说,这一威胁是存在的;正如以色列前总理戈尔达·梅尔(Golda Meir)著名的调侃所言,“[摩西]我们在沙漠中度过了40年,为了把我们带到一个没有石油的中东的一个地方。“1976,以色列授权的太阳能热水器用于所有八层楼高的新住宅建筑。去年十二月,这项任务扩展到所有的住宅楼。
格罗斯曼现在是Technion的名誉教授,也是尼曼国家政策研究所能源论坛的负责人。对格罗斯曼来说,授权使用太阳能热水器在环境方面是有意义的,甚至超出了以色列的政治议程。“关于使用太阳能热水而不是电加热可以节省多少[能源]的数字,你不能争辩。”
美国也感受到了石油禁运的冲击,担心国内石油即将耗尽。由吉米·卡特总统支持1978年联邦税收抵免到1990年,美国人安装了近100万个太阳能热系统,由200多家美国制造商提供,其中包括格鲁曼航空航天公司和西尔斯罗巴克等领先企业。
在以色列,可再生太阳能为85%的家庭供暖,他们从废弃的“太阳能锅炉”(shemesh)获得热水。在美国,情况就不同了。照片由Yaniv Hassidof提供。
然而,与以色列不同的是,美国对可再生能源的承诺被证明是短暂的。在罗纳德·里根(Ronald Reagan)总统任内,联邦激励措施失效,给太阳能热产业带来了沉重打击。穆雷回忆道:“我们从加州650家安装太阳能热水器的公司发展到大约37家。”穆雷目前是两家致力于制造、分销和安装太阳能热系统的加州公司的总裁兼首席执行官,同时也是加州太阳能和储存协会的主席。
最近试图重振家用太阳能热水器行业的努力收效甚微。CSI-T项目开始于2010年,作为一项更大的推动,旨在激励全州的太阳能安装,旨在增加20万个系统,但根据该项目12月的报告,在10年内只收到6237份住宅改造申请。默里苦笑着说:“我可以在我办公室的前门上贴个牌子,上面写着‘免费太阳能热水’,他们可能还是会成群结队地离开。”
在其他住宅需求不足的情况下,为公寓、酒店、大学和家庭游泳池供暖而安装的更大的装置帮助默里的太阳能热业务维持了运营。具有讽刺意味的是,以色列的商业部门并没有那么强大,因为该国最初的命令只适用于住宅地产——格罗斯曼认为这是一个重大的疏忽。事实上,格罗斯曼认为,工业授权可以使以色列的可再生能源使用量增加5倍。
可再生能源的局限性心理
然而,美国太阳能热水器行业的困境远不止于政治。该行业还面临着一个更为隐蔽的挑战:对普通消费者来说,“使用太阳能”只意味着一件事:太阳能光伏。
太阳能热技术,包括太阳能水加热,提供了一个直接,热力学效率高和具有成本效益的脱碳加热方法。CSI-T的报告说,对于气候温和、电费低的家庭来说,“太阳能水加热可能是使用可再生能源和节省电费的最简单的方法之一。”
但由于制造业的创新和政府的大力支持,太阳能光伏已经迅速进入全球电力行业。利用规模经济,太阳能光伏板的价格下降了超过一个数量级在过去的十年里。在加利福尼亚州,政府制定的太阳能上网电价、廉价融资计划和私营部门投资带来了额外的推动。而且,在行业的一次重大政变中,加州强制使用太阳能光伏发电在2020年开始建造三层以下的新住宅。
加州的家用太阳能热水器行业发现自己陷入了消费需求低、价格高的恶性循环。
另一方面,加利福尼亚州的住宅太阳能热水器行业发现自己处于低消费需求和高价格的恶性循环中。正如CSI-T报告所指出的,“与通常由水管工安装的传统燃气和电热水器不同,太阳能热水器由一系列公司和公共实体安装。”换句话说,消费者必须依靠非标准销售渠道积极寻找太阳能热水器。
这种额外的摩擦减少了除了最积极的消费者以外的所有消费者的需求,导致更高的营销成本,从而推高了客户的底线。默里说,加州的价格因过去的行业失败而进一步恶化,这些失败以消费者满意的名义导致了强有力的、自我强加的监管规定。例如,在1990年加州史无前例的冰冻期,许多便宜的太阳能热水系统被冻结,只有更昂贵的系统被允许通过CSI-T项目。
总而言之,在加州通过CSI-T项目销售的太阳能热水器的平均成本是7400美元,而化石燃料替代品的成本不到1000美元。相比之下,以色列的太阳能热水器只需700美元。
致力于解决碳排放问题的一项技术满足了人类对“魔弹”的需求
今天,想要激发人们对太阳能热的兴趣仍然很困难。根据CSI-T报告对太阳能热水器用户的采访,“一些受访者表示,似乎很难让其他人感兴趣,他们认为光伏在邻居的心目中占主导地位,太阳能热水器几乎没有注册。”
穆雷说:“正是炙热、性感的PV真正吸引了观众。”
投资组合,而不是魔弹
企业家经常警告说:“爱上问题,而不是解决方案。”在这种情况下,问题在于碳排放,而且,与企业家的建议相反,各国政府往往只喜欢一种解决方案。对于以色列、塞浦路斯、夏威夷和其他国家来说,太阳能热水器是解决方案。对加州来说,是太阳能光伏发电。
由于致力于一种特定的技术,政府陷入了一个概念上的错误,科学记者Ed Yong最近称这个错误为“一夫一妻制的解决方案(有趣的是,他认为这一谬论也影响了政府对新冠肺炎的反应。)与其拥抱解决碳排放问题的不断增长的技术组合,不如全力以赴满足人类对“魔弹”的需求
Bärbel Epp是一位德国物理学家出身的记者,拥有近20年研究全球太阳能热市场的经验。他认为,欧洲的绿色协议可能为世界其他地区提供了这样一种“组合”方法的模型。
欧洲的绿色协议可能会为世界其他地区树立这样一种“组合”方式的榜样。
根据Epp的说法,来自欧洲太阳能热市场的代表已经游说欧盟委员会超过十年,以使用太阳能热技术去碳化供暖部门。“我不知道(太阳能热产业)花了多少年,至少10年,不断重复这句话,热量占我们欧洲最终能源消耗的50%。在欧洲游说很困难,但现在很明显,我们必须做些什么来应对高温。”这些努力能否成功地为太阳能热提供一席之地还有待观察。
对格罗斯曼来说,太阳能热水器是以色列产品组合的第一块。在以色列努力实现《巴黎协定》目标的同时,格罗斯曼说,他相信太阳能光伏板将会和太阳能热水器一起出现在以色列的屋顶上。
回到萨克拉门托,穆雷仍在为太阳能热发电而斗争。今年,他游说加州立法机构将该州最近到期的太阳能热补贴计划再延长一年,并以新冠病毒-19为障碍。立法机构还没有做出让步,但默里发誓他会继续努力。他可能比1978年大很多,但理想主义仍然存在。
编者按:Dina Berenbaum和Manoshi Datta作为参与者在Ensia导师计划.这个项目的导师是彼得Fairley.
编者按,11月3日:这篇文章经过更新,提供了更多关于格尔森·格罗斯曼目前角色的信息。