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摘要：
實作 24/7 全天候無碳能源遠比每年将能源使用量與可再生能源采購量相比對要複雜得多，技術上也更具挑戰性。科技巨頭們正想方設法實作全天候無碳能源這一終極目标。
撰文 | Penn
編輯 | Tang
→這是《環球零碳》的第1118篇原創
面對日益嚴峻的氣候問題，科技巨頭們紛紛制定了自己的氣候戰略。
谷歌提出到 2030 年實作全天候使用無碳能源，亞馬遜計劃到 2040 年實作整個營運的淨零碳排放，微軟更是承諾2030年之前實作負碳排放，并且在2050年前，移除從公司自1975年創立以來全部直接或間接排放的二氧化碳當量。
其中，谷歌、蘋果、臉書分别在2017、2018和2020年完成營運體系的100%可再生能源使用。但這距離24/7 全天候無碳能源 (CFE)這一終極目标仍有不小的差距。
全天候無碳能源意味着每千瓦時的電力消耗都由無碳電力來源滿足，每天每時每刻，無處不在。這既是完全脫碳電力系統的最終狀态，也是加速實作這一目标的關鍵，其要求将一天中每個小時的能源消耗與無碳能源進行比對，并在所消費的能源來自于同一電網的生産。
實作 24/7 全天候無碳能源遠比每年将能源使用量與可再生能源采購量相比對要複雜得多，技術上也更具挑戰性。而善于解決挑戰的谷歌、微軟、亞馬遜們為了可持續的未來，正在全天候無碳能源的征程上加速狂奔，他們都做出了哪些努力？
圖說：谷歌可再生能源采購量與總用電量的比較 來源：谷歌
01
大力購買無碳能源
早在 2010 年，谷歌就簽署了其有史以來第一份協定，購買愛荷華州 114 兆瓦的風力發電。這筆交易使谷歌成為企業購電協定 (PPA) 的先驅，即直接從營運資料中心的電網上的開發商購買可再生能源的合同。從 2010 年到 2022 年，谷歌簽署了 80 多份協定，總計約 10 吉瓦的清潔能源發電能力。
圖說：谷歌資料中心全球零碳能源地圖 來源：谷歌
2022 年，谷歌的所有資料中心（包括由第三方營運的資料中心）實作了約 64% 的全天候無碳能源。在谷歌的 41 個電網區域中，有7個達到至少 90% 的全天候無碳能源，13 個達到至少 85% 的 全天候無碳能源。
科技巨頭亞馬遜在綠電消費方面也是一馬當先。根據BNEF的統計，亞馬遜連續第四年成為全球最大的清潔能源買家，其光伏和風電購買量比後三家公司的總和還要多。
2023年，亞馬遜在16個不同市場宣布了74筆單獨的PPA，總購電量達到8.8GW。其中超過60%的交易為購買光伏發電，其餘則為購買風電。這使得亞馬遜宣布的企業PPA資産組合達到33.6GW，成為了全球第八大清潔能源資産組合，僅次于美國最大電力公司NextEra的34.6GW，盡管亞馬遜自己并不擁有項目。Meta在2023年緊随亞馬遜之後 ，宣布了3GW的PPA。
圖說：全球企業可再生能源購電協定（PPA）亞馬遜位居榜首 來源：BNEF
除了谷歌和亞馬遜，微軟的綠色電力消費實力也不容小觑。2021年7月，微軟延展了“到2025年實作100%采用可再生能源”的承諾，提出到 2030 年，微軟将在100%的時間裡，實作100%的電力消耗與0碳能源采購相比對。
根據微軟最新的可持續發展報告，截至 2022 年底，微軟在其全球業務中已在 16 個國家簽訂了超過 13.5 吉瓦的清潔能源合同。2024年5月1日，微軟更是與博楓資産管理公司宣布簽署一項全球可再生能源架構協定，将投資 100 多億美元開發可再生能源發電能力，以滿足人工智能和資料中心日益增長的需求。
根據協定，博楓将于2026年至2030年期間在美國和歐洲地區向微軟提供超10.5吉瓦的新增可再生能源發電，并有望擴大服務範圍至亞太地區、印度和拉丁美洲。該協定的購電規模幾乎是此前最大單一企業購電協定的八倍，成為了有史以來全球最大的企業級清潔能源采購協定，這也使微軟成為了僅次于亞馬遜的第二大清潔能源企業買家。
圖說：微軟簽署協定投資 100 多億美元建設可再生能源發電能力 來源：blackridgeresearch
02
加速推進新技術
風能、太陽能分布較廣且總量巨大，但受地域、天氣等自然環境影響較大，随機性和波動性等特點比較明顯，電力輸出不穩定，這與科技巨頭們對資料中心持續且穩定供電的要求相悖。是以，谷歌、亞馬遜和微軟都把目光瞄向了可以全天候提供綠色能源的下一代能源技術。
在加快新技術和改進技術的發展方面，谷歌在優化現有 CFE 技術的發電量、管理全球營運的能源需求、加快下一代能源的開發等方面均進行了努力。
其中，在管理全球營運的能源需求方面，谷歌開發了一個 "碳智能計算平台"，可根據當地的 CFE 可用性優化計算任務的時間和位置。進而能夠将資料中心的部分計算任務轉移到當地太陽能和風能最充足的時間段，并在各資料中心之間進行任務的地理轉移，進而實作在可再生能源充足的地區進行更多的計算。
圖說：ENGIE為谷歌資料中心開發的 CarbonMatcher 24/7 分析工具 來源：ENGIE
在加快下一代能源開發方面，2021年5月，谷歌和清潔能源初創公司 Fervo 簽署了世界上第一份開發下一代地熱發電項目的企業協定。Fervo Energy已于2023年11月開始向谷歌供應3.5兆瓦的無碳電力，大約相當于 500 個美國家庭使用的能源。而谷歌也正與 Fervo Energy合作開發人工智能和機器學習技術，以提高下一代地熱能的生産率，使其更有效地響應需求，同時填補可變可再生能源留下的空白。
除了地熱能，谷歌也在核能領域進行了探索。2022年7月，谷歌和雪佛龍參與了核聚變初創公司 TAE Technologies 的2.5 億美元融資。TAE宣布該資金将用于建造名為“哥白尼”的下一代核聚變機器，并表示将于 2025 年完工，該聚變機器使用氫硼作為燃料，并采用光束驅動場反轉配置。
圖說：LM26 的關鍵測試平台的原型 來源：General Fusion
與此同時，亞馬遜開始了核能布局。2021年11月，亞馬遜創始人傑夫·貝索斯 (Jeff Bezos) 和其他投資者參與了淡馬錫領投的加拿大核電公司 General Fusion 1.3 億美元的E輪融資，以支援其追求磁化目标聚變 (MTF) 商業化計劃中的多項舉措和裡程碑。該公司于2023年8月釋出了聚變示範項目Lawson Machine 26 (LM26)，并計劃在2025年和2026年實作的轉型技術裡程碑。
在下一代能源技術領域，微軟也同樣走在了前列。去年5月，微軟與初創公司Helion Energy簽署了核聚變發電領域的首個商業協定。由OpenAI創始人Sam Altman支援的Helion承諾在2028年之前開始通過核聚變發電，并在一年之後為微軟提供目标為至少50兆瓦的發電量，否則将支付罰金。
今年1月，微軟聘請了其首位核技術主管阿奇·馬諾哈蘭(Archie Manoharan)，其職責包括“完善和實施全球小型子產品化反應堆和微型反應堆能源戰略”。這表明，微軟也将進軍小型子產品化反應堆領域。
圖說：Helion正在建造一個原型，以展示通過核聚變生産電力的能力 來源：Helion
03
通過合作和宣傳轉變能源系統
2021年，谷歌與其他合作夥伴共同發起了聯合國全天候無碳能源契約，這是一個緻力于建構加速電網脫碳所需的技術、政策、工具、理念和倡導的全球社群。在歐洲，谷歌與歐洲24/7 CFE 中心合作，該中心與 Eurelectric 合作建立了一個平台，能源購買者、供應商和政策制定者可通過此平台了解有關 24/7 CFE 的更多資訊，并接受技術教育訓練和實施指導。
圖說：聯合國全天候無碳能源契約 來源：UN
如何確定清潔能源購買者在時間和地點上将其消費與清潔能源發電量相比對是實作24/7全天候無碳能源的關鍵，而這其中準确的追蹤能源負荷、能源需求并按小時購買無碳能源比對需求成為了重點。
在改進能源資料和清潔能源跟蹤方面，谷歌正在推動開發先進的清潔能源跟蹤方法，包括基于時間的能源屬性證書。谷歌還與 EnergyTag、Electricity Maps、FlexiDAO 等組織積極合作，努力提高電網電力資料的品質、一緻性和顆粒度。
圖說：粒度證書交易聯盟 來源：谷歌
2023年12月，微軟、谷歌、可再生能源交易平台 LevelTen Energy 以及能源公司 AES 和 Constellation共同發起了 "粒度證書交易聯盟"（Granular Certificate Trading Alliance），該聯盟緻力于建立一個小時證書市場，幫助全天候比對負載與清潔能源，使能源購買者能夠全天候輕松擷取無碳能源，并激勵能源銷售者在最需要的地方和時間生産清潔能源。
而在一年之前的2022年12月，Meta、亞馬遜、英特爾、通用汽車、喜力等公司聯合建立了"排放優先夥伴關系"（Emissions First Partnership）旨在将減排優先于任何特定的時間比對結構。該聯盟倡導的碳比對主張清潔能源購買者計算其消費産生的碳排放量，然後減去其清潔能源采購避免的碳排放量，目标是獨立地制定消費和發電政策，以盡快達到零排放的最終結果。
有些人認為這兩個陣營是直接沖突的。實際上，碳比對和每小時能源比對有一個共同的長期目标：無碳電網。然而，碳比對和每小時能源比對是實作該目标的兩種不同政策，應被視為替代選項（而不是互相排斥的選項），每種選項都比現狀有所改善。
路雖遠，行則将至。雖然現實世界距離24/7 全天候無碳能源 (CFE)這一終極目标仍有不小的差距，但在各方的積極推動下，向 100% 無碳能源網過渡的程序正在加快。
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參考資料：
[1]Google Environment Report 2023
[2]https://sustainability.aboutamazon.com/climate-solutions
[3]https://blog.google/outreach-initiatives/sustainability/google-fervo-geothermal-energy-partnership/
[4]https://blog.google/outreach-initiatives/sustainability/how-do-offices-run-on-247-clean-energy/
[5]https://blog.google/outreach-initiatives/sustainability/new-progress-toward-our-247-carbon-free-energy-goal/
[6]https://cloud.google.com/blog/topics/sustainability/clean-energy-projects-begin-to-power-google-data-centers
[7]https://www.bnnbloomberg.ca/ai-is-exploding-data-center-energy-use-a-google-created-technique-may-help-1.2038994
[8]https://about.bnef.com/blog/amazon-is-top-green-energy-buyer-in-a-market-dominated-by-us/
[9]https://www.bnef.com/insights/33423
[10]https://www.bnef.com/insights/33375
[11]https://www.cnbc.com/2022/07/19/google-chevron-invest-in-fusion-startup-tae-technologies.html
[12]https://www.cnbc.com/2023/09/25/microsoft-is-hiring-a-nuclear-energy-expert-to-help-power-data-centers.html
[13]https://www.un.org/en/energy-compacts/page/compact-247-carbon-free-energy
[14]https://www.wri.org/insights/247-carbon-free-energy-progress
[15]https://www.leveltenenergy.com/post/gctradingalliance-pressrelease
[16]https://sustainability.fb.com/blog/2022/12/13/putting-emissions-first/
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