本文整理自《气候经济与人类未来》，来自微信公众号：中国企业家杂志 （ID：iceo-com-cn），整理：王玄璇，原文标题：《比尔·盖茨：碳中和技术必须满足一个前提｜中企荐读》，头图来自：视觉中国
今年夏天，史无前例的热浪席卷全球。人们想起气候科学家早就发出的警告，随着全球变暖，极端天气会更加频繁，总有一天将演变成难以承受的气候灾难。而我们排放到大气的任何一点点碳，都会强化温室效应。
为了避免这场灾难，“零碳”中和被提上日程。这不仅是一个环境问题，更是一个经济问题。
微软联合创始人比尔·盖茨在2020年出版的《气候经济与人类未来》书中写道，“这是一个巨大的经济机遇，建立起零碳产业的国家，无疑将在未来几十年里引领全球经济。”
碳中和成为近几年最热门的赛道之一。多数国家将碳中和的目标定在2050年，有研究预计，未来四十年碳中和目标将带来百万亿级别的新增投资，每年所需的绿色投资将会占到GDP的2%左右。
放在20年前，比尔·盖茨从未想过自己有一天会公开谈论气候变化问题，更别提写下这本书了。契机出现在21世纪初，盖茨基金会刚起步，比尔·盖茨去撒哈拉以南的非洲国家旅行，了解到全球约有10亿人无法获得可靠的电力。从那之后，比尔·盖茨开始关注能源、气候问题，并在2015年成立“突破能源联盟”，投资新能源方面的创新公司。
在这本书中，比尔·盖茨提出“绿色溢价”这一概念，也就是化石燃料解决方案和“零碳”解决方案之间的成本差。比尔·盖茨分析了5种产生温室气体的人类活动中，有哪些解决方案，并采用绿色溢价概念，帮助政府部门、投资机构和技术人员判断应该把时间、精力投入到哪些解决方案中。
一、绿色溢价的启示
我们首先要认识到，能源革命将是一个漫长、艰难的过程。
尽管现在碳中和赛道吸引了众多资本，但曾经这一赛道让很多投资人碰壁。2015年，联合国大会通过了关于遏阻全球变暖的《巴黎协定》，而此时很多投资绿色技术的机构都已经退出，这一领域的私人资本趋于枯竭，因为投资回报实在太低了。MIT的一项研究曾提到，在2006年~2011年，风险投资对清洁能源的投资超过了250亿美元，但最终损失超过一半。
和投资回报率高的计算机行业相比，摩尔定律促成了计算机行业的快速发展。过去50年，计算机芯片性能提升了100万倍，但我们无法通过技术突破让汽车的耗油量降到先前的百万分之一，过去100年燃油经济性的提升不到此前的3倍。
技术难以快速变革让能源行业形成了很强的惰性，能源行业要想实现突破需要在基础科学上有重大进步，而这些基础科学要想实现突破的成本和时间远超技术行业。
另外，能源行业周期长、成本高，比如花10亿元建了一座电厂，再建一座电厂的成本不会有丝毫减少。而且，社会对能源行业的风险容忍度很低。人们需要可靠的电力，不希望出现停电的问题，也不想承受核电泄漏的风险，这让很多技术无法实施。
更重要的是，现有能源技术是最便宜的，比如汽油，它是生活中少有的价格如此低、能量如此高的东西。化石燃料储量高，易于运输，而且现在的成本计算方式实际上没有把对环境造成的污染等成本计算进去，所以相对于化石燃料解决方案，大多数“零碳”方案会显得贵很多。
这种化石燃料解决方案和“零碳”方案之间的成本差额，就是绿色溢价。比尔·盖茨指出，在考虑哪些领域值得投资时，就可以参考绿色溢价这一概念。
对于绿色溢价较低、甚至为负数的领域，如果零碳方案没有得到大规模推广，就需要考虑其他障碍，比如过时的政策等。
比如，在美国一些地区，采用电热泵系统取代天燃气炉和空调，可能会降低15%左右的成本，但电热泵系统的使用率只有10%。原因可能和过时的政策有关，此前美国政府为应对能源危机，更多从能源效率而不是碳排放量出发考虑，鼓励使用天燃气暖炉取代效率低下的同类电力产品，很多建筑被建得适合暖炉，很难更换成其他设备。
在绿色溢价比较高的领域，额外的绿色成本会阻碍人们的“脱碳”行动，需要更多早期投资者、研发人员进入，把溢价降低至更多国家能承担的范围。
比尔·盖茨牵头成立的突破能源就在投资相关项目，能源研究总监徐熠兴在播客节目《硅谷101》曾谈到，比尔·盖茨想投资的是风险极高的公司，因为他觉得这世界上很多资金和投资人在意的是5~7年的投资周期，风险较小，这个领域已经有足够的资金和投资人，他不想再和这些人竞争，他可以接受15~20年的周期。
比尔·盖茨在书中写道，值得投资的技术必须满足一个前提，这些技术研发成功后，每年要至少可以减少5万亿吨的排放量，即全球排放量510亿吨的1%，不然就应该把钱投到更有效的资源中。
二、五大行业中的零碳解决方案
在日常生活中，碳排放已经无所不在，比尔·盖茨把人类活动中的碳排放分为五种类型，具体介绍如何在各个行业中实现创新。
可能和你一样，在最初了解到这些数据后，比尔·盖茨吃了一惊：因为他读过的大多数关于气候变化的文章都把重点放到了发电上，这让他觉得这一定是温室气体排放的罪魁祸首，实际上这一类型的碳排放量并不是最大的。另外，现在电动车得以普及，而在生产和制造领域的零碳方案却难以推广。
这都是为什么？比尔·盖茨主要从技术和经济角度，解释了各行业零碳方案推行的可行性和动力，以及哪些领域还有继续投资的空间。
1. 生产和制造
这部分活动的温室气体排放量约占总量的三分之一，但具体到某些材料，目前还没有切实可行的零碳生产工艺，能在生产中不产生碳排放，这个问题在水泥这一材料中尤为明显。
生产水泥的一个必要步骤是燃烧石灰岩，石灰岩中含有钙、碳和氧，燃烧后会产生二氧化碳，除了这一工艺之外，没有人知道其他方法。
因此，投资找到新的工艺非常有价值。有一家公司采用的方法是，对二氧化碳进行回收（比如可能是在生产水泥的过程中捕获的二氧化碳），把这些二氧化碳重新注入尚未使用的水泥。这家公司有约几十个客户，包括微软和麦当劳，可以减少约10%的碳排放量，这家公司的最终目标是达到33%。
另外生产制造的两大材料是钢和塑料。仅炼钢一个领域，如果没有新的工艺，到2050年，全球每年将生产约27亿吨粗钢，释放50亿吨二氧化碳。如果采用“碳捕获”技术，也就是在二氧化碳排入大气前把它吸收掉，炼钢成本将上涨16%~29%，塑料成本将上涨9%～15%，这也就是钢和塑料的绿色溢价。
看起来这一绿色溢价并不高，但是假设你在经营一家汽车制造公司，你愿意在钢的采购上多花25%吗？可能不愿意，尤其当竞争对手决定一如既往地使用廉价材料时。25%的溢价可能是维持经营和走向破产的临界点。
这时，一方面通过政策鼓励人们购买零碳方案的产品，另外就是找到新的生产工艺，比如在生产过程尽可能多地使用清洁电力代替化石燃料，有一家公司就在用电力取代煤炭进行炼钢。塑料生产也有类似的创新方式。
2. 电力生产与存储
如果只能在某一个领域取得突破性技术，比尔·盖茨希望是电力生产与存储。因为人们对电力的需求会越来越大，到2050年，世界电力供应需要增加1～2倍。
目前这一领域已经取得较大进展，太阳能和风能发电已经在推广，价格也在逐步降低，绿色溢价非常低。但是，这些清洁能源仍然面临很多问题，包括能源生产具有间歇性，大规模存储电力极其困难且成本高昂，这是未来必须着力解决的。
除了这些较为成熟的清洁发电技术，还有一些潜在的技术突破值得尝试。比尔·盖茨举了几项他认为前景广阔的技术：核能，包括利用核聚变和核裂变，核电厂非常高效，也不受季节影响，虽然其风险问题难以解决；地热，用高压把水注入地下的热岩，水会吸收热量，再从另一个口排出，这些热量可以发电，地热的问题是能量密度低。
在电力存储方面，锂离子电池存在局限性且改进空间非常小，不过也有很多创新性技术。另外，比尔·盖茨还提到抽水蓄能、热能存储、廉价氢能等，这些领域大多还在实验室阶段，不过一旦有某种创新出现，之前的储能理念可能都将成为过去式，氢能可能将扮演这一角色。
3. 种植和养殖
你可能不会想到，牛打嗝、猪排便这些活动会释放大量温室气体，而目前我们还没有找到更好的办法去解决它。
牛的胃有四个腔室，可以消化人类无法消化的草和其他植物。在被称为“肠内发酵”的过程中，牛胃里的细菌可分解植物的纤维素，然后发酵产生甲烷。这些甲烷大部分通过打嗝排到体外，另一些从另一端排出。
全球约有10亿头肉牛和奶牛，它们每年打嗝、放屁排放的甲烷所造成的温室效益，相当于20亿吨二氧化碳，约占全球温室气体总排放量的4%。
现在人们正在采取一些措施，比如通过疫苗控制牛肠内的微生物，选择更少产生甲烷的饲料，以及改良牛的品种。
另一种办法是，减少食用肉类，以植物基人造肉代替，比尔·盖茨就投资了两家相关公司。但是，人造肉的绿色溢价很高，人造牛肉糜比真正的肉糜成本高约86%。而且它最大的问题还不是价格，而是味道。比尔·盖茨指出，要让人造肉真正走进人们的日常生活，可能还需要10年。
减少食物浪费，也是一个办法。比如有公司正在开发隐形的植物基涂层，用以延长水果和蔬菜的保质期，是可食用的。
另外，化肥的生产、运输和使用过程中也排放了大量温室气体，有公司在研究替代化肥的技术，也有公司在开发化肥添加剂，帮助植物吸收更多氮，减少进入地下水或逃匿到大气中的氮。
而最便宜、技术含量最低的“碳捕获”技术，可能就是植树。不过，要想吸收一个美国人一生所产生的温室气体，需要种300亩地的树。
4. 交通运输
电动汽车的绿色溢价非常低，这是目前该行业得以大规模推广的原因之一。在欧洲一些地区，电动车的绿色溢价已经降到0，比尔·盖茨预计美国到2030年大部分电动车的这一数据也会降为0。
在所有交通工具中，小型汽车、摩托车的排放量占比接近50%，另外一半的排放量由中大型车（垃圾运输车、火车等，占比30%）、飞机（10%）、轮船（10%）、火车（10%）带来，因为电池的局限性，这些运输工具还没办法实现电动化。
最好的锂离子电池存储的能量是汽油的1/36，将来电池能量密度可能提升一倍，但和汽油的差距仍然很大。或许可以用先进的生物燃料（由玉米、甘蔗等制成）或碳氢燃料替代汽油，问题在于，这些方式绿色溢价非常高。
比尔·盖茨曾经投资过一家将树木等生物质转化为燃料的公司，但最终因为无法以经济核算的方式大规模进行生产，公司只能关门。比尔·盖茨认为，很多想法都会以失败告终，但仍需要有更多资金投入这一领域，现在该领域的研发资金仍然不足。
5. 制冷和取暖
空调对电力的依赖程度非常高，所以想要让空调“脱碳”，就要让电网“脱碳”，这就回到了电力生产和存储方面的技术突破。
同时，对于制冷剂中的氟化气体，虽然它们只占温室气体总排放量的3%左右，但在一个世纪的进程中，它们所造成的温室效应是二氧化碳的数千倍。因此，很多公司都在开发新的空调技术，寻找危害更低的冷却剂代替氟化气体，这些方法尚处于开发初期。
取暖的零碳路径则和乘用车颇为相近，第一，尽可能实现电气化，淘汰燃气热水器和暖炉；第二，发展清洁燃料，解决热水器和暖炉以外的其他所有热源问题。
目前电气化方面已经可以实现负绿色溢价，但就像前文所举的例子，美国一些地区采用电热泵系统取代天燃气炉和空调，成本更低，但因为各种原因，普及率并不高。所以，“脱碳”是一件非常复杂、需要各角色配合、共同推动的事情。
比尔·盖茨强调，能源革命非常困难，但机遇巨大，高达数十亿美元的市场等待人们去挖掘。在这一过程中，政府也需要制定政策、投入资金。美国国防部的早期投资曾经催生了计算机时代的到来，同样的事情可能也会发生在清洁能源领域。
本文来自微信公众号：中国企业家杂志 （ID：iceo-com-cn），整理：王玄璇