天然氣會阻礙綠色創新？我們離碳中和有多遠

早在20世紀70年代，自然資源的損耗就成為經濟觀察家與決策者的重要關注點之一。1970年，羅馬俱樂部委任的麻省理工學院研究小組提交了《米多斯報告》,認為有必要結束由工業革命自1820年啟動的增長過程，讓人類轉入零增長軌道：“鑑於不可再生資源的存量有限且日漸減少，以及地球上的空間有限，我們必須普遍接受如下原理，人口增長最終將導致生活水平下降以及更多的複雜問題。”

克里斯蒂安•戈利耶在頗具啟發性的著作《月末後的氣候》中清晰地指出，直至19世紀初，大氣中的碳濃度一直穩定在百萬分之280(280ppm)以下。海洋與植物的光合作用足以吸收人類活動產生的二氧化碳。然而隨著1820年開始的工業起飛及大規模煤炭開採,這一平衡被打破，大氣中的二氧化碳濃度從那個世紀初的280ppm持續增加，至2018年達到410ppm二氧化碳濃度的急劇提升造成了溫室效應，引起全球氣候顯著變暖。全球變暖對環境有諸多後果：乾旱、野火和洪水變得愈加頻繁與嚴重，生物多樣性明顯減少。全球變暖對人類活動也產生了影響，例如，與氣候有關的自然災害引發的死亡增加，熱浪導致生產率明顯下降等。

自然資源的損耗與迎接氣候變化挑戰的必要性給我們提出了若干問題。著名經濟學家菲利普·阿吉翁等人在《創造性破壞的力量》一書中提出“中間能源陷阱”的概念。如果有中間能源（汙染小於煤炭和石油，但大於可再生能源）可供選擇，我們又該如何向可再生能源轉型？

用天然氣替代傳統能源，合理嗎？

天然氣就是一種中間能源，儘管同屬化石能源，它卻被視為最清潔的碳氫化合物，其燃燒釋放的二氧化碳比石油少30%,比煤炭少50%。因此，頁岩氣這種非傳統的天然氣也作為中間能源重新受到了關注。這裡不對頁岩氣的開採做深入討論，我們只是用它作為例子來闡述利用中間能源的利弊得失。

騰飛的頁岩氣已成為美國天然氣市場上的革命性角色。圖9.4展示了美國頁岩氣產量的變化，我們看到從2008年開始急劇加速（號稱頁岩氣繁榮），產量在2008-2018年間增長了約500%。圖9.5則顯示，從2008年開始，天然氣取代煤炭的速度大大加快。

從煤炭向天然氣轉型對二氧化碳排放有何影響？

圖9.6顯示,二氧化碳密度（即單位能量產出對應的二氧化碳排放量）出現了急劇下降（圖中虛線）。這一下降屬於替代效應的結果：由於高汙染的煤炭被低汙染的天然氣部分取代，單位能量產出帶來的汙染隨之減少。然而，該效應可能被規模效應完全抵消並超過：頁岩氣作為補充能源引入後，會增加能源的總體供給，使能源價格乃至企業生產成本被壓低，從而鼓勵企業擴大產出，排放更多的二氧化碳。圖9.6顯示，實際的二氧化碳總排放量在長期持續攀升後,從2008年起開始減少（圖中實線），說明替代效應占據了主導。

先不管與汙染效應有關的批評意見，我們能否就此認為應該毫不猶豫地大規模開採頁岩氣呢？同樣，如果把創新效應納入考慮,我們就必須重新評估上述推理。

什麼是“中間能源陷阱”？

近期有一項研究提出，如果在一個經濟體中，最終消費品的生產需要三種能源：煤炭、頁岩氣和可再生能源曜煤炭造成的汙染大於頁岩氣，後者又大於可再生能源。企業可以選擇投資於化石能源（煤炭與天然氣）的技術創新，或者可再生能源的技術創新。在上述條件下，頁岩氣繁榮對二氧化碳排放在短期和長期分別有何影響？

在短期內，依靠現有技術，頁岩氣的引入會帶來上文提到的兩種相反效應：減少汙染的替代效應與加重汙染的規模效應。如圖9.6所示，替代效應似乎能佔據主導。那麼在考慮到創新因素，企業需要在化石能源與可再生能源兩類技術之間做選擇時，長期又會產生何種結果？化石燃料繁榮會刺激企業至少暫時放鬆可再生能源的創新，因為化石燃料的市場規模和租金都在增長。事實上，從圖9.7也可以看到:可再生能源的專利數量佔美國全部專利的比例在之前持續提升後，於2008年開始急劇下跌。

所以，頁岩氣繁榮或者會推遲向綠色創新的轉型，或者會因為路徑依賴而完全阻礙這一轉型。受頁岩氣繁榮的影響，化石燃料技術領域的專業知識積累會促使企業無止境地繼續開發這些技術，我們可以稱之為“中間能源陷阱”。在這兩種情形下，頁岩氣的引入都會在長期導致二氧化碳排放量增加和潛在的氣候災難，而在沒有頁岩氣繁榮時本可以避免。