“我要把我的资金都投给太阳和太阳能事业。这是多么棒的能源啊！我希望不要等到石油和煤炭资源枯竭了，我们才去攻克利用太阳能的难题。”
――托马斯·爱迪生，于1931年
人类处于危境
气候变化使得出现旱灾、洪灾和暴风雨的风险大增，引发人类的大规模迁徙和相互冲突，威胁着人类的生存。假如工业革命前时期以来的全球气温上升低于2℃，那么上述风险能得到限制。2010年时，世界各国领袖在墨西哥坎昆召开的联合国气候变化大会上同意一起努力达成这一目标。然而，从那时起达成的种种约定并无望达成目标。即使各国履行了承诺，二氧化碳排放量仍然会继续增加。到2035年时，大气中二氧化碳的聚集会让气温上升超过关键性的2℃，依照现行的政策，全球气温最终将比工业革命前时期增加4℃。这还是最中庸的预测结果，气温进一步上升有50%的可能。我们必须采取行动来避免这种危险局面，而手段就是大幅削减全球二氧化碳排放量。
我们必须减少能源的使用量，必须让人类使用的能源变得清洁――也就是不会带来二氧化碳排放。
关键在于清洁能源
假如清洁能源的成本低于那些基于煤炭、天然气或石油的能源，人类就一定能实现上述目标。在那之前，基于化石燃料的能源当然应该就它们造成的破坏征收费用，但最终能源应该变得能够直接按照成本来竞争。
我们面临的挑战来自于技术方面，需要科学家和工程师们一起来关注。而且，这也不容迟缓，温室气体一旦排放出来，会与人类共存一个多世纪。如果人类目前过度投资于那些会造成污染的设施，而那些设施又会很快变得过时，那么结果会是悲剧性的。
过去，当我们的生活方式受到威胁时，各国政府会发起大型科研计划来克服挑战。冷战时期的阿波罗计划把人类送上了月球。这个计划汇聚了当时美国的众多有识之士。今日，我们需要发动“全球阿波罗”计划来克服气候变化，但这一次需要各国一起联手合作，从科学和技术上一起努力，由公共资金和私人资金一起来资助该计划。
人类最近一百年获得的技术进步大多都源自于公共资金资助下的研发项目，比如计算机、半导体、互联网、基因排序、宽带和卫星通讯。然而目前清洁能源获得的资金资助不容乐观。全球范围里，公共资金对于可再生能源研发示范的资助在研发示范资助总经费中只占2%，约为60亿美元。与此同时，全球各国政府对于可再生能源的生产补贴达到1 010亿美元，更不用说还有5 500亿对于化石燃料能源的补贴。同时，能源行业对于清洁能源研发示范的资金投入也还不够。即使在那些生产太阳能和风能发电设备的大型国际公司，研发费用对销售额的比率也低于2%，而家用电器企业的研发费用超过5%，制药业的研发费用在15%左右。
目前的清洁能源主要有三类：可再生能源（尤其是太阳能和风能）、原子能，以及利用了碳捕获与封存技术的煤炭和天然气。这三类清洁能源都要扮演重要角色，具体得视国家而定。比如在印度、非洲和东南亚这样的炎热地区，太阳能可以是主要角色。而在日本、北欧这些地区，原子能可以发挥重要作用，而煤炭和天然气资源丰富的地区，应该倚重碳捕获与封存技术。
此外，为了达到目标，我们还必须掌握以下三种能力：低成本储存能源的能力；低成本传输能源的能力；提高能源效率而减少人类对能源的总体需求。
在某些研究领域，已经有不少努力在进行。比如在核裂变方面，有第四代反应堆国际研究计划；在核聚变方面，有国际热核聚变实验反应堆计划。然而，在可再生能源、能源储存和能源传输领域，研究还远远不够。“全球阿波罗”计划将会把重点放在这三个领域。
做出这一选择，有以下几条原因：未来全球能源需求的增长多数都会来自于那些有着太阳能资源充裕的国家。并且，目前可再生能源的价格已经在下降（尤其是太阳能），这种趋势仍将延续，但下降的速度还不够快，除非有基础性科技研发示范的支持。风能具有间歇性的特点，太阳能只有白天才能获得，如果没有低成本的能源储存和传输技术的话，这些可再生能源永远无法取代化石燃料对于基本负荷发电的作用。将可再生能源纳入电网也需要更加复杂的软件控制。
可再生能源发电
太阳提供给地球表面的能量比人类的能源总需求超过5 000多倍。在亚洲和非洲的发展中国家，太阳能资源尤其充沛，而全球未来的大部分能源需求增长会出现在上述国家。
收集太阳能的一种方法是借助地面（最好是荒地或沙漠）或屋顶上安装的光伏面板。这些面板可以与电网相连，或者将发出的电供本地使用。在缺乏电网的乡野地区，后者尤其能派上用场。随着光伏面板总安装容量每次翻倍，价格都会下降17%。然而随着研究深入，面板的价格可以下降得更加快，正如家用电器的情况一样。
聚光太阳能热发电装置需要直射阳光才能工作，但在沙漠地区有充足的直射阳光，在发展中国家尤其常见。目前，聚光太阳能热发电的成本高于光伏发电，但随着越来越多的部署应用，成本会逐步下降。
目前来说，在所有可再生能源中，岸上风力发电成本最低廉，只要设立在风力充足的地区就行。但价格的下降更为缓慢，需要通过基础研究来让价格下降得更快。
电力储存与智能电网
然而，假如可再生能源要变成主要的能源来源的话，它必须能够在需要的时间和地点得以储存和供给。风力是间歇性的能源来源，太阳光仅限白天才有，而到冬季时晚上的用电需求会达到高峰，这就造成了供需矛盾。这是主要的研究挑战，破解能源储存的难题将会是获得低廉、随处可获得的清洁能源的关键。
对于能量储存技术，目前研究的突破领域在于电池，尤其是那些基于锂离子、钒的电池和其他液流电池。但也有其他可能的突破点，包括储热技术、电容储能、压缩空气储能、燃料泵储能、飞轮储能、熔盐储能、抽水蓄能电站和氢气储能。
氢气作为清洁能源，有着其他潜在用处。它可以成为经济的车辆燃料（直接使用，或者通过甲醇制氢），未来或许可以借助合适物质的光催化，直接从阳光中制造氢气。
最终，为了在电网中高效地使用可再生能源，需要有复杂的操作来平衡供应和需求。要实现高效的清洁电力系统，需要对电网软件和互联装置做出重大改进。
全球阿波罗计划
伦敦政治经济学院的经济学家理查德·莱亚德(Richard Layard)和尼古拉斯·斯特恩(Nicholas Stern)为代表的一群思想家提出了“全球阿波罗”这一国际协调的研究计划，目标是在2020年之时，在全球阳光充足地区实现基于可再生能源的基本负荷发电成本低于煤炭发电成本，并从2025年起在全球实现这一目标。
参与全球阿波罗计划的各国政府要保证从2016年到2015年，每年支出平均0.02%的GDP作为该计划的经费。经费的花费将由各国自己定夺。根据估计，这样全球每年将投资150亿英镑用于清洁能源和能源储存技术的研发和示范。
“全球阿波罗”计划会效仿国际半导体技术发展路线图，后者已经在三十年内让半导体的价格逐年下降。决定参与计划的国家将组成一个委员会，并由其委任一个路线图委员会来确定研究的瓶颈，并协调各国研究来突破瓶颈。亟需攻克的研究领域包括电力储存、传输的技术，风力发电技术和太阳能发电技术。希望“全球阿波罗”计划的管理能与位于巴黎的国际能源署同地协作，但该计划将会包括许多并非国际能源署成员国的国家。
在2014年里，全球各国政府已经私下讨论过“全球阿波罗”计划，技术受到了广泛的欢迎。在5月12日发布的七国集团能源部长会议官方通告中，与会七国承诺将会“彼此通力合作，并与其他看法一致的国家协作，提高全球对于清洁能源研发、示范支出的总体协同度和透明度”。6月7日至8日举行的七国集团会议上也讨论了该计划，希望到2015年年底，全球各个大国都会决定加入。
英国BBC知名自然节目主持人戴维·阿滕伯勒(David Attenborough)爵士表示：“最终出现了一项权威、实际可行、易于理解的计划，它能避免这场威胁到我们星球的大灾祸。”担任过联合国工业发展组织总干事的坎德·K·尤姆凯拉(Kandeh K.Yumkella)博士说：“在改革全球能源体系方面，降低太阳能发电和电力储存技术的成本将会是颠覆游戏规则的变革……全球阿波罗计划是一项重要的提议，我希望各国会贡献出财政资源和技术资源，造福公共利益。”
资料来源www.lse.ac.uk
责任编辑 彦 隐