日前，在距離科隆市30公裡外，德國航天中心的一個防輻射房間裡，德國科學家啟動了一個超大型的「蜂巢」。「蜂巢」由149盞大號聚光燈組成，功率達350千瓦，用於模擬太陽光，因此被稱為「世界最大的太陽」。它的作用，是探索製取未來清潔能源——氫氣的新方法。
這個耗資380萬美元的「大太陽」僅是德國新能源運動中的最新嘗試——2011年7月，默克爾政府制定了雄心勃勃的「能源轉型計劃」，旨在用太陽能、風能以及其他可再生能源取代煤炭、天然氣等化石燃料，減少碳排放。2016年，德國可再生能源利用佔比達32%，在每年5月的某一天，德國全境的能源供應都來自可再生能源。
與此同時，德國也為新能源付出了巨大的代價。
1 尋找氫氣
氫氣燃燒時不排放碳，被廣泛認為是一種清潔的「未來燃料」，可為汽車、飛機等提供動力。「如果我們希望飛機和汽車不產生二氧化碳，就需要數十億噸氫氣。」主持「大太陽」研究的德國航天中心主任霍夫施密特說。
但地球上氫氣稀少，電解水是目前常見的人工獲取氫氣的方式，其過程需要消耗大量能量。科學家希望能夠利用太陽光、風力等可再生能源產生的能量來分解水，得到氫氣。
「大太陽」使用的是電影院內常見的短弧氙氣燈，這些燈組成了近14米高、16米寬的燈牆，能將燈光聚焦在20釐米見方的區域內。當所有燈都打開並聚焦後，所在的實驗室將變成一個大熔爐，溫度瞬間可達3000℃。
一旦用350千瓦人造光來制氫的技術成熟，這一過程可以10倍放大，達到發電廠的技術水平。「我們的最終目標是利用太陽能製取氫氣，而不是人造光。」 霍夫施密特說。
然而，「大太陽」本身的運轉就耗能巨大——目前，這個系統在4小時內就耗費一戶四口之家一年的用電量。「大太陽」項目就如德國整個「能源轉型計劃」的縮影——前景誘人，代價巨大。
2 清潔能源
當初，德國政府執意推廣太陽能時，一名傳統電力公司高管就嘲笑這無異於「在阿拉斯加種菠蘿」——德國全年光照充足的時間也就和美國的西雅圖相當，地理條件上來說實在不是搞太陽能的合適區域。但憑著德國人的技術精神，他們做到了。
技術的成功
可以說就技術而言，「能源轉型計劃」或許是成功的，而在50Hertz輸電公司負責輸電的德國東北部，這種成功體現得淋漓盡致。在50Hertz輸電公司的電網範圍內，包括從波羅的海沿岸到捷克邊境的地區，2015年清潔能源的供電比例達到49%，而其中的38%來自太陽能和風能，這是世界上任何其他地方無法比擬的。
這種成功源自精密的科技——在50Hertz輸電公司總部的監控室裡，有一個屏幕不定跳動，時刻監控著太陽能和風能的實時發電量。公司從7家公司購買了風力風向預測報告，從另外5家公司購買了太陽強度預測報告，使得他們對風力預測的準確率達到96%~98%，對太陽強度預測的準確率達到93%~95%。因為太陽能起步比風能晚，同時影響太陽光照的因素也比風力多，如霧和雪，因此對太陽強度預測的準確率會稍遜。
即便如此，精確的預測還是讓德國避免了2015年的「日食電力大崩潰」。2015年3月20日，從德國當地時間9時28分起，德國開始日全食，在接下來的一個半小時裡，月亮漸漸遮住太陽，擋住了德國82%的陽光。這意味著德國境內光伏發電功率瞬間減少6千兆瓦，影響相當於6座核電站同時退出運行；當太陽從月亮後面鑽出來後，在陽光的突然照射下，短時間內13千兆瓦的光伏發電量又進入電網，相當於12座核電站突然接入。但由於提前6個月的準確預測、預案和協調，德國並沒有發生大面積停電。
3 全民運動
大量的光伏電力從哪裡來？從普通德國民眾的屋頂來。在德國接近法國和瑞士邊境的奧普芬根山區，農民杜梅爾的農場上，四座屋頂上的太陽能電板閃閃發光，這些電板產生的電量每年為他掙得4萬歐元的收入，抵得上他全年農場經營收入的40%。
對我很好，對德國很糟
自從「能源轉型計劃」啟動對安裝太陽能電板和風力發電設備的補貼以來，龐大的消費者大軍加入了「太陽能屋頂運動」，杜梅爾正是其中的先行者；在另一個僅有800人口的村莊普洛斯科姆，居民積極響應補貼政策，利用風能和太陽能發的電可供1.5萬家庭使用。從2013年5月起，德國又正式啟動對太陽能電池系統儲存的補貼政策。如果個人為太陽能裝置購買新的儲存電池，將從國家那裡得到最多660歐元/千瓦的補貼。
杜梅爾拿著政府補貼的錢，既沾沾自喜又暗自內疚——「能源轉型計劃」以20年固定價格收購個人或公司提供給電網的光伏電量，當時這個價格是普通電價的幾倍。「這對我個人來說當然是好，但對德國人民來說卻很糟糕。」杜梅爾說。
電價飆升 電量浪費
2013年，德國對清潔能源的財政直接補貼達到180億歐元，2016年更達到250億歐元，清潔能源已經成為政府財政的沉重包袱，轉而又成為普通民眾的沉重負擔——在這250億歐元的補貼中，230億歐元來自於民眾的電費單，德國戶均電費已從2007年的500多歐元飆升至2016年的1060歐元，漲幅高達50%。
還有電量浪費的問題，在陽光和風力充足的時候，光伏電量和風力電量會顯得「過量」，這時，電網就要選擇讓傳統電力公司少發電——這會造成電力公司利潤下降，電網需要付給電力公司補貼；或者，電網會通知光伏電量和風力電量發電者停止把電量接入電網——但電網還是要按他們每小時瓦特的電力產量付費。上述操作，按照行話說，叫「擁擠管理」，換成大白話就是「浪費錢」，這些浪費到頭來還是轉嫁到民眾頭上。
4 尷尬補充
風能和太陽能也並不總是充足的。風能和太陽能最大的弱點就是不穩定性，完全依賴天氣和自然條件——風大時產生的電量就多，當風突然停止時電力供應就極為緊張；光照充足時發電多，陰天時發電少。為了應對清潔能源發電的波動以及關閉大量的核電站的影響，德國必須重啟燃煤電廠。
德國能源巨頭意昂集團在法蘭克福以東一個小鎮的5個煤電機組原計劃要遭淘汰，卻被緊急通知「必須保留」，以保障電網穩定。未來幾十年，德國仍需煤電站確保能源供應，2014年，德國還在新建產能110億瓦特電力的煤電站，全國約550億瓦特的產電量不會縮減。
這時，國際能源市場也發生了變化：由於美國頁巖氣生產快速發展，美國過剩的煤炭被運往歐洲，壓低了歐洲市場煤炭的價格，而俄羅斯的天然氣價格依舊堅挺。如此一來，德國重新掀起了使用煤炭的熱潮，其中褐煤為德國提供了15%左右的電力，而褐煤是所有化石能源中汙染最嚴重的。
二氧化碳排放量反升
根據數據，2012年德國1627家參與碳排放交易的企業的二氧化碳排放量達到4.524億噸，比2011年的4.503億噸有所增加。德國《可再生能源法案》規定，到2030年，德國的二氧化碳排放量將較1990年下降55%。但現實是，德國2012年的二氧化碳排放量反而較上一年增加了2%，直到2016年，排放預期還是上升的。
儘管代價巨大，儘管對全球環境實際影響甚微——德國二氧化碳排放量僅佔全球排放量的2%，但德國還是堅定不移地走在新能源的路上，德國希望樹立的是一個示範效應：自己做成了，其他國家就有信心跟進，這就會對改善全球環境產生積極影響。