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离碳中和还有 39 年,现在都在忙活什么?

【发布时间:2021-11-30】

在有些遥远的碳中和概念下,近处的目标怎么实现? 

采写 | 郑玥

编辑 | 靖宇

听了快一年的「碳中和」,在你的感知里,「碳中和」还只是一个概念?还是已经在改变着你的生活?

九月下旬,东北拉闸限电,很多人被拉回到关于停电的遥远记忆中。

慌乱的讨论后,碳中和、「能耗双控」政策被推向舆论中心。限电的主要原因,被认为是电力市场的供需错配,也有地方政府对于能耗问题的「急刹车」「补作业」,对煤电企业限产甚至直接关停。

「2030 年 碳达峰 2060 年 碳中和」的「双碳」目标发布一年,没想到小目标就需要「硬着陆」了。离 2060 年还有 39 年,接下来的路怎么走才是靠谱的,而不是「运动式减碳」呢?

其实实现碳中和,「靠谱」的方法有很多。

01

造大型「充电宝」

碳中和概念火起来后,清洁能源理所当然受到瞩目

仿佛清洁能源发展这么多年,这下终于有用武之地了。在能源使用过程中不排放二氧化碳,这么好的事情,为什么没有让清洁能源早就代替了「脏」能源——化石能源呢?

因为没有成熟的大型「充电宝」——储能设备。

光伏发电

最近储能领域动作频繁。华为刚刚拿下了全球规模最大的储能项目,10 月 16 日,2021 全球数字能源峰会在迪拜召开,会上,华为数字能源技术-万博体育NBA(中国)官方网站·App Store与山东电力建设第三工程-万博体育NBA(中国)官方网站·App Store成功签约沙特红海新城储能项目,储能规模达 1300MWh。

过去几年,清洁能源已经得到阶段性较大发展,但储能产业目前还处于商业化应用的初期,即将迎来重要发展时刻。

今年以来,国家出台了系列政策支持储能产业发展。4 月 21 日,国家发改委、国家能源局发布《关于加快推动新型储能发展的指导意见 (征求意见稿)》,首次提出到 2025 年,实现新型储能装机规模达到 3000 万千瓦(30GW)以上。据测算,到 2030 年,储能市场空间可达 1.2 万亿元以上。

自 2020 年初至今年 10 月,十多个省份陆续发布了新能源强制配备储能的要求,大致包括「储能规模在项目容量的 10%—15%」「连续储能时长 2—3 小时」等条款。

中国工程院院士杜祥琬曾公开表示,「储能技术是未来能源系统具备柔性、包容性和平衡功能的关键节点。」

储能之所以制约着清洁能源大规模应用,是从能源的根本需求上看,清洁能源都有致命的问题——不稳定。风、水、太阳能都有间接性和区域性的问题,时间和空间上分布严重不均。

如果依赖这些电力,必须进行大量的储能。而储能难点在于需要占用大量的场地,需要考虑严重的损耗,必然会造成不同时间不同区域的电费差距巨大的问题。

设想中,储能技术可以将在阳光充足的夏季生产的太阳能储存起来用于冬季,将多风季节的风力储存起来用于少风时期。实际上,储能技术远未达到实现这一目标,风光水能长期存在着浪费和不均的问题。

当前,国内外主要运行的储能项目以抽水蓄能为主。数据显示,截至 2020 年,抽水蓄能在全球储能的装机占比高达 89.3%,但抽水蓄能有强地区性。其次是电化学储能,占比达 9.2%。在电化学储能中又以锂离子电池为主,占比高达 88.8%。

抽水蓄能水电站

目前电化学储能当中,锂电池储能综合性价比最高。但锂电池适合分钟至小时级别的储能,未来跨季节的储能还需要可再生能源制氢储存,以及其它不同的方案。

美国、日本、韩国、欧洲和澳洲是主要电化学储能市场。据中金研究数据,美国电化学储能项目占全球项目总数高达 44%,太阳能热发电熔融盐储能项目西班牙占 28.5%,日本在电化学储能项目上占据 7.7%。相比之下,我国在电化学储能项目上仅占全球总量的 5.5%,是美国的 1/8。

近年来,中国储能电池市场增速较快。数据显示,2020 年,中国储能电池市场出货量为 16.2 GW(10亿瓦),同比增长 71%。2019 年 5 月至 2020 年 7 月,全球新增发电侧电化学储能项目 113 个,中国新增发电侧电化学储能项目 59 个,增速据世界前列。

世界各巨头一直对储能领域摩拳擦掌。2019 年,特斯拉与太平洋天然气和电力公司达成一项合作,将在加州一社区,部署数个名为 Megapack 的巨型电池储能设备。该设备的能量储存能力非常强大,将能为「旧金山的每个家庭提供 6 小时的电力」。

不过储能的技术进步仍然极其困难。致力于气候问题解决的比尔·盖茨也看到这一领域的重要性,但他曾在自己的书中说道,「我从来没有想到我会在电池投资上亏损这么多钱」。

02

大楼里的碳中和

人们能感知到的能源消耗场景都已有「碳中和」动作,每日工作生活的办公楼、小区也藏着「碳中和」。

在传统楼宇的建造和使用两个部分中,都有太多工业碳排放和能源消耗。

中国建筑节能协会能耗统计专委会公布的数据显示,2018 年全国建筑全过程碳排放总量为 49.3 亿吨二氧化碳,占全国碳排放量的 51.3%。如果继续细分,建筑材料占比 28%,运行阶段占比 22%,施工阶段占比 1%。

水泥等建材生产过程就充满碳排放,每生产 1 吨水泥就会产生大约 1 吨二氧化碳。建材的隐碳含量也是楼宇无法碳中和的「原罪」,影响着建筑物全生命周期内的碳排和能源足迹。

上海绿色建筑 LEED 标识

实现碳中和,低碳水泥的发展将十分必要,一些公司正在致力于改变高碳建材的问题。

美国新泽西一家创业公司 Solidia 生产的水泥,生产过程排放二氧化碳比过去减少 30%。这一工艺来自于罗格斯大学,比传统工艺加入更多黏土和更少的石灰石,且温度要求更低,使得碳排放减少。

加拿大蒙特利尔 CarbiCrete 公司,则完全剔除了混凝土中的水泥成分,用钢铁冶炼的副产品钢渣来代替。

中国的房地产企业和机构也进入了绿色建筑的打造推广行动中。朗诗万科等房地产企业从建筑全流程,致力于使用低碳清洁的材料。

在楼宇使用过程中,建筑管理者的任务,是需要考虑如何在建造初期就通过数字化产品实现智能配电,达到长期的节能减排目标。

美的格力海尔等电器企业,以及特斯联 AI 碳中和云等智能管理系统,都在为楼宇设计整套系统节能减排技术,对新型建筑进行综合能耗管理。

楼宇管理者可以通过智能用电系统实现数据可视化管理,通过图形和图标直观地展示每个房间的耗电量等,追踪能源使用情况,优化能源使用效率,实现能源精细化管理等。

而已建造的传统建筑,则需要进行改造配电系统,空调系统和热力系统等。

成都三里屯太古里将在 2018 至 2024 年间,将现有水环热泵系统逐步改造为更高效节能的冷水机组+燃气锅炉系统,预计改造完成后,项目中业主区域和租户区域每年总共可节约 1340 万千瓦时(度)用电。

小区住户和楼宇使用者的减排任务,可以通过智能家居实现。通过数字化的能源监控、统计和管理,可以更科学地实现楼宇的减排。

智能家居系统可以根据需求调整用电时间,切断非必要活动的用电需求,还可以在用电高峰期时,提升用电的稳定性。

03

「捕捉碳」和「消除碳」

但就算一滴化石能源都不用,一口肉都不吃——何况这并不可能——人类还是会产生碳排放,碳中和的真正实现,还需要将这些不得不排放的碳处理掉。

碳清除主要有自然气候解决方案即种树、土壤封存等,以及碳清除负排放技术,是直接从空气中去除碳。

种树被诟病在于从树的全生命周期来看,吸收和排放的碳几乎持平,并不能真正消除碳,另外还需要大量场地和成本。

碳清除负排放技术用来将空气中的二氧化碳过滤收集,再封存起来。微软就投资并使用了这项技术。

沙特阿美碳捕集技术试点项目

微软为一家空气碳捕获和储存公司 Climeworks 在冰岛的首个商业规模、完全可再生的工厂提供了资金。微软也是其客户,以每吨 600 美元左右的价格购买捕获的二氧化碳,购买一吨就抵消一吨碳排放。

在 2020 年,微软排放了相当于 11,164,000 公吨的二氧化碳。如果用捕获碳实现碳中和,微软面临近 67 亿美元的账单。

可以看出这种技术目前成本较高,普及推广还需要时间。

还有一种碳捕集和封存技术是将二氧化碳封存在混凝土中。加拿大一家公司 CarbonCure,就将其他工业流程中产生的二氧化碳矿化,储存于混凝土中。

谷歌 CEO 桑达尔・皮查伊在今年 6 月份的一次直播讲话中表示自己非常焦虑。他说,「我们希望,人们发出的每一封 Gmail 电子邮件,在谷歌搜索框中进行的的每一次查询,都完全不含碳。这是我们的『登月计划』,这令我倍感压力。」

不管我们对碳中和的感知是概念还是实际,39 年后的碳中和目标拆解到当下已经并不遥远,甚至已经迫近,需要更多的人「倍感压力」的同时,再不必担心停电。


转自-36氪

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