今年春天，加州发生了一件近乎奇迹的事情。从三月初开始，几乎每天的某个时间段，太阳能、风能、地热能和水力发电的结合已经满足了加州 100% 以上的电力需求。有些下午，仅太阳能电池板产生的电力就超过了加州的用电量。而在晚上，过去几年安装的大型公用事业电池通常是电网最大的单一供电来源——将下午储存的多余电力输送回全州的消费者。这股浪潮经过了多年的建设——以及萨克拉门托坚实的政治领导——才慢慢形成，但突然间它就达到了顶峰。加州是世界第五大经济体，在短短几个月的时间里，该州已经证明，依靠清洁能源可以运行一个繁荣的现代经济。
马克·雅各布森的家是观看这一壮举的好地方——这是一栋光线充足的两层现代风格住宅，他和家人住在斯坦福大学校园边缘一条典型的郊区死胡同尽头，他是斯坦福大学的土木工程和环境工程教授。部分原因是因为这所房子是节能的典范；它的太阳能电池板产生的能源足以满足他的使用，尽管它仍然与电网相连。车库里有两辆特斯拉汽车（包括一辆 2009 年的 Roadster，车牌上写着“无温室气体”）和一对该公司的 Powerwall 电池。雅各布森带你参观的第一站是机械室，这里的空气交换器从排出房屋的污浊空气中回收了 97% 的热量。接下来是厨房，与燃气相比，电磁炉可以减少 60% 的能源消耗，尽管它烧水的速度是燃气的两倍。 他还向我展示了手机上的一款应用，每隔几秒钟就能监测屋顶太阳能电池板的用电量。“昨天，我家屋顶的发电量有 17% 被用在了车库的电池中，”他说。“其中 8% 我在家里用了，79% 卖给了电网。”
但去看雅各布森的真正原因是，他说这种转变是可以而且将会发生。首先 一篇文章 他合著了 《科学美国人》2009 年，他一直在为实现百分之百的可再生能源而努力。这并不容易——在他因 2015 年的一篇阐述这一愿景的论文获得美国国家科学院奖后，21 名能源研究人员撰写了一份 分析 该学院杂志指责他建模错误，并做出了“难以置信且缺乏充分证据的假设”。因此，如果将“得意洋洋”定义为几乎每天都发布可再生能源激增的图表，那么雅各布森今年春天在社交媒体上得意洋洋是可以理解的。
“去年，我们几次达到了 100% 的发电量，”当我们坐在他的客厅里时，他告诉我。“但是，今年，太阳能发电量增加了 32%”，因为大型新太阳能发电场已经投入使用，“风能发电量增加了 11%。”而电网对电力的需求下降了 3%——主要是因为许多人在屋顶上安装了太阳能电池板，这样他们就可以像雅各布森一样供应大部分电力。可再生能源在加州已经到达了一个转折点，那里有足够的装机容量开始展示其真正的实力，这一信息正在全国范围内传播。从 1 月到 4 月，可再生能源 记账 占美国电网新增电力的 99%。雅各布森上周在推特上表示：“形势已经逆转。化石燃料、煤炭和核能正在迅速成为‘替代能源’。”
这不仅仅发生在美国。 报告 英国能源智库 Ember 的数据显示，到 2023 年，欧盟（部分原因是受到俄罗斯入侵乌克兰的刺激）一个月内可再生能源发电量首次超过化石燃料发电量。5 月，Ember 已报告 风能和太阳能现在的增长速度比历史上任何能源都要快，甚至超过了核能在二十世纪六七十年代的鼎盛时期的增长速度。尽管本周公布的新数据显示去年全球碳排放量仍小幅上升，但落基山研究所在上周发布的一份报告中宣布，全球化石燃料使用量可能在今年达到峰值，因为可再生能源的激增甚至可以解释亚洲经济体不断增长的能源需求。落基山研究所发现，在过去十年中，“太阳能发电量增长了 12 倍，电池存储量增长了 180 倍，电动汽车销量增长了 100 倍”。这一增长由中国引领，“太阳能发电量增长了 37 倍，电动汽车销量增长了 700 倍”。中国“有望成为第一个电力大国”。
雅各布森带领斯坦福大学的一个研究小组，他们制定了到 2035 年让 149 个国家实现 100% 风能、水能和太阳能发电的计划。今年春天，最新加入到他数据库的国家包括马达加斯加、卢旺达、乌干达和斯威士兰。雅各布森为每个国家都建立了一个模型，可以每三十秒预测一次未来几十年的天气，并将气候变暖的预测考虑在内。如果在 2050 年的某个六月，马达加斯加山区的温度将达到华氏 80 度，而你希望室内温度达到华氏 70 度，他可以计算出那里普通住宅建筑墙壁的隔热值，并显示降温需要多少能量。然后他可以准确地显示风能、水能和太阳能的哪种组合可以提供这种能源。偶尔，他会发现一个地方土地非常稀少，以至于无法在自己的土地上生产所需的能源。 （他将用于太阳能和风能发电的土地面积限制在一个国家领土的 2% 左右。）“新加坡、直布罗陀，诸如此类的地方，”他说。“然后我们去海上。”为了电网稳定，他试图将风能和太阳能以相对相等的比例结合起来。“这是因为在热浪中，你会有高压，阳光充足，但风力往往会减弱，”他说。“然后低压来了，随之而来的是风暴，这会切断太阳能，但压力梯度意味着强风。”水力发电是一种可靠的能源——本质上是他电网中最大的电池，因为电力可以很容易地储存起来，以便在需要时调度——但是当干旱导致其可用性下降时，这几乎肯定意味着阳光充足。“在世界各地，我们都能找到通过供应和储存来满足能源需求的方法，”他说。
当然，关键问题不是这种转变是否会持续增长——它会的，因为太阳能、风能和电池的成本继续大幅下降。问题是它的增长速度是否足以让我们开始赶上全球变暖的无情物理规律。（全球范围内，5 月份是连续第 12 个月创下历史新高。）而这里的消息不那么乐观：根据国际能源署的一项新研究，按照目前的速度，到 2030 年，我们的可再生能源产能将增加一倍以上，但为了实现巴黎气候协议设定的目标，我们将 必须增加三倍正如国际能源署署长法提赫·比罗尔所说：“增产三倍的目标虽然雄心勃勃，但可以实现，尽管只有各国政府迅速将承诺转化为行动计划。世界各国都有重大机会加快步伐，建立更安全、更实惠、更可持续的能源系统。”
然而，政府是善变的，即使是民主党的蓝州政府也是如此。本月早些时候，纽约州州长凯西·霍楚尔取消了一项拥堵收费计划，该计划旨在对进入曼哈顿的汽车收费，为该市的公共交通系统筹集资金。在加利福尼亚州，州长加文·纽森 受到攻击 削减对屋顶和社区太阳能发电的支持，转而支持大型公用事业规模的项目。与此同时，唐纳德·特朗普承诺，如果在 11 月当选，他将“钻探钻探”，并在“第一天”停止海上风电。根据雅各布森的计算，即使是拜登政府，也将《通胀削减法案》中约 40% 的资金用于昂贵的计划，例如“碳捕获”，旨在让化石燃料行业继续燃烧碳，尽管“用这笔钱建造更多的太阳能要便宜得多”。
雅各布森说，有时，批评者看到加州的电价在全美最高，就认为可再生能源是导致这一现象的原因。但事实上，“情况恰恰相反”。加州的电价上涨，主要原因是野火，这些火灾往往由电线引发，以及圣布鲁诺和阿利索峡谷的天然气灾难。雅各布森告诉我：“如果没有可再生能源，我们的电价会高得多。”（他的数据显示，其他可再生能源普及率较高的美国州——主要是爱荷华州和南北达科他州等中西部风电大州——的电费是全美最低的。）“现在的秘诀是部署、部署、再部署。我们拥有所需技术的 95%。”
加州奇迹的规模可以从雅各布森这样的房子中衡量出来。（根据我的经验，大多数太阳能房屋的业主都是福音传道者，他们第一次看到电表倒转时就改变了主意。）但你也可以在其他地方衡量它，包括奥克兰工业区一个杂乱无章的小型研究实验室。丹尼·肯尼迪是一位资深的可再生能源专家，也是新能源联盟的负责人，该联盟是一家帮助引领化石燃料转型的公司的非营利性组织。肯尼迪最近一直坚持让我去看看奥克兰一家成立两年的初创公司，名为 Magrathea Metals，他说，该公司“利用阳光从海水中制造金属”。
我们在一间翻新过的仓库里找到了实验室，旁边就是加州必去的一家小型啤酒厂和咖啡烘焙厂。我们一走进去，一个戴着焊工头盔的人喊道：“小心，我们正在往这边倒熔融的金属！”我们赶紧跑进大楼深处，遇到了两个年轻人，亚历克斯·格兰特（Alex Grant）曾是锂技术开发人员，雅各布·布朗（Jacob Brown）是剑桥大学的化学工程师。他们是 Magrathea 的创始人，他们身上洋溢着硅谷企业家的活力。但他们生产的不是应用程序，而是镁，镁是世界上第三大最常见的结构金属，尽管它远远落后于钢和铝，主要是因为镁的传统制造成本更高。
