早在20世纪70年代，自然资源的损耗就成为经济观察家与决策者的重要关注点之一。1970年，罗马俱乐部委任的麻省理工学院研究小组提交了《米多斯报告》,认为有必要结束由工业革命自1820年启动的增长过程，让人类转入零增长轨道：
“鉴于不可再生资源的存量有限且日渐减少，以及地球上的空间有限，我们必须普遍接受如下原理，人口增长最终将导致生活水平下降以及更多的复杂问题。”
克里斯蒂安•戈利耶在颇具启发性的著作《月末后的气候》中清晰地指出，直至19世纪初，大气中的碳浓度一直稳定在百万分之280(280ppm)以下。海洋与植物的光合作用足以吸收人类活动产生的二氧化碳。
然而随着1820年开始的工业起飞及大规模煤炭开采,这一平衡被打破，大气中的二氧化碳浓度从那个世纪初的280ppm持续增加，至2018年达到410ppm二氧化碳浓度的急剧提升造成了温室效应，引起全球气候显著变暖。
全球变暖对环境有诸多后果：干旱、野火和洪水变得愈加频繁与严重，生物多样性明显减少。全球变暖对人类活动也产生了影响，例如，与气候有关的自然灾害引发的死亡增加，热浪导致生产率明显下降等。
自然资源的损耗与迎接气候变化挑战的必要性给我们提出了若干问题。著名经济学家菲利普·阿吉翁等人在《创造性破坏的力量》一书中提出“中间能源陷阱”的概念。
如果有中间能源（污染小于煤炭和石油，但大于可再生能源）可供选择，我们又该如何向可再生能源转型？
用天然气替代传统能源，合理吗？天然气就是一种中间能源，尽管同属化石能源，它却被视为最清洁的碳氢化合物，其燃烧释放的二氧化碳比石油少30%,比煤炭少50%。
因此，页岩气这种非传统的天然气也作为中间能源重新受到了关注。这里不对页岩气的开采做深入讨论，我们只是用它作为例子来阐述利用中间能源的利弊得失。
腾飞的页岩气已成为美国天然气市场上的革命性角色。图9.4展示了美国页岩气产量的变化，我们看到从2008年开始急剧加速（号称页岩气繁荣），产量在2008-2018年间增长了约500%。
图9.5则显示，从2008年开始，天然气取代煤炭的速度大大加快。
从煤炭向天然气转型对二氧化碳排放有何影响？图9.6显示,二氧化碳密度（即单位能量产出对应的二氧化碳排放量）出现了急剧下降（图中虚线）。这一下降属于替代效应的结果：由于高污染的煤炭被低污染的天然气部分取代，单位能量产出带来的污染随之减少。
然而，该效应可能被规模效应完全抵消并超过：页岩气作为补充能源引入后，会增加能源的总体供给，使能源价格乃至企业生产成本被压低，从而鼓励企业扩大产出，排放更多的二氧化碳。
图9.6显示，实际的二氧化碳总排放量在长期持续攀升后,从2008年起开始减少（图中实线），说明替代效应占据了主导。
先不管与污染效应有关的批评意见，我们能否就此认为应该毫不犹豫地大规模开采页岩气呢？同样，如果把创新效应纳入考虑,我们就必须重新评估上述推理。
什么是“中间能源陷阱”？近期有一项研究提出，如果在一个经济体中，最终消费品的生产需要三种能源：煤炭、页岩气和可再生能源曜煤炭造成的污染大于页岩气，后者又大于可再生能源。
企业可以选择投资于化石能源（煤炭与天然气）的技术创新，或者可再生能源的技术创新。在上述条件下，页岩气繁荣对二氧化碳排放在短期和长期分别有何影响？
在短期内，依靠现有技术，页岩气的引入会带来上文提到的两种相反效应：减少污染的替代效应与加重污染的规模效应。
如图9.6所示，替代效应似乎能占据主导。那么在考虑到创新因素，企业需要在化石能源与可再生能源两类技术之间做选择时，长期又会产生何种结果？
化石燃料繁荣会刺激企业至少暂时放松可再生能源的创新，因为化石燃料的市场规模和租金都在增长。
事实上，从图9.7也可以看到:可再生能源的专利数量占美国全部专利的比例在之前持续提升后，于2008年开始急剧下跌。
所以，页岩气繁荣或者会推迟向绿色创新的转型，或者会因为路径依赖而完全阻碍这一转型。受页岩气繁荣的影响，化石燃料技术领域的专业知识积累会促使企业无止境地继续开发这些技术，我们可以称之为“中间能源陷阱”。
在这两种情形下，页岩气的引入都会在长期导致二氧化碳排放量增加和潜在的气候灾难，而在没有页岩气繁荣时本可以避免。
如何利用好中间能源？这是否表明人们应该忽略中间能源，或者说有更好的办法，能让我们利用它们在短期的积极效应，但尽量减小其对创新的长期危害？
我们认为，如果在模型中采用合理的参数值，则最优政策选项是在利用页岩气繁荣的同时大力补贴可再生能源创新，并显著但不过度地提高碳税（增幅2~3个百分点）。这样的政策可以成功避开中间能源陷阱，加速向绿色创新的转型。
天然气等中间能源的利用可以在短期内减少二氧化碳排放，但可能让创新焦点陷入中间能源领域，从而妨碍向清洁能源转型。这里需要政策制定者发挥作用，选择合适的政策组合，以防止各国在能源转型的中间位置停滞不前。
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