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    雙碳綠色風中,乘勢而起了哪些新能源?

    腦極體 2022-01-06

    原標題:雙碳綠色風中,乘勢而起了哪些新能源?

    近幾年,極端氣候的變化與災難頻繁發生,我們目睹和經歷了許多痛苦的旅途。全球暴雨肆虐、洪水現象頻發,高溫、干旱等自然災害應接不暇;澳洲七個多月的山火幾乎燒盡了森林里的所有,數以億計的動物被燒死;南北兩極的溫度不斷上升,氣溫最高已經突破了20℃的極限值,很多凍土與冰架開始融化。

    據 Nature Communications 今年發表的一項最新研究,到本世紀末,預計每年將有460萬人死于氣候變化。二氧化碳過度排放引發的系列氣候和環境問題,已經嚴重威脅人類的生存。各國都在加快對碳排放的控制。我們也在聯合國大會提出了“2030年碳達峰,2060年碳中和”的目標。

    對于減少碳排放的舉措,總結來說,一方面是在排放端降低碳排,比如降低化石能源在使用過程中的碳排放,研究用非碳類能源進行替代等;另一種方案是對已經排放出的碳進行捕獲、固碳等,比如通過生態建設,土壤固碳,利用工程及技術進行固碳與封存。兩種方案都是實現雙碳目標的重要措施。今天我們討論的也是有關雙碳節能減排中,近年興起發展的科技與綠色減碳產業。

    興起發展的可持續能源

    國際能源署海洋能源系統發布的《2020年科學狀況報告:世界海洋可再生能源發展的環境影響》稱,作為一個新興產業,海洋可再生能源還沒有全面的商業部署,例如我們熟悉的潮汐能、興起的海上風電、波浪能等。這些可再生能源無污染、儲量大、全天候等諸多優點成為眾多國家關注的焦點。

    我們知道陸地常用的可再生能源設施是風光伏等,業界認為風能的開發潛力略小于光伏。各類能源大國的陸上風電技術基本成熟,正處于裝機規模高速增長的階段。而海上風電則仍處于技術完善期,更大功率、更加經濟的海上風機是業界追求的方向。

    根據 WFO 統計,截至2020年底,全球共有26個在建海上風電項目,容量接近10GW;其中約44%的在建容量來自中國。GWEC預計,全球海上風電的年裝機容量將在五年內翻兩番;其在全球新增風電裝機中的份額,將從目前的6.5%增至2025年的21%。

    海上風電場主要由一定規模的風電基礎和輸電系統構成。外觀上,海上風電的機型較陸上風電的機型大,同一地區的掃風面積變大使得海上風機的發電容量也就越高。以10兆瓦風電機組為例,機組輪轂中心高度距海平面約115米,風輪掃風面積相當于3.7個標準足球場,滿發時一小時可以發一萬度電。

    不過海上的各類設施都需要考慮惡劣自然條件和環境條件的影響,例如海洋地質條件、鹽霧腐蝕、波浪荷載、海冰沖撞、臺風破壞等。海上風電的建設成本是陸上風電的2-3倍,但政策會有補貼,這也是近幾年海上風電搶裝潮的主要原因之一。除了海上風力這類的能源獲取外,波浪能也是很多國家與機構開始瞄準的目標。

    波浪能發電可以應用于海水淡化、制氫等,幫助邊遠海島、海洋平臺打破電力困局,也可以為救援設備、水下航行器供電等,有助于人類更加安全、便捷地深入海洋。

    海浪源源不絕的能量為海洋中的常用設備提供了充足“儲備”。波浪能發電是通過波浪能的采集裝置和轉換裝置完成,能量轉換系統將波浪能轉換為機械能,然后再轉換成電能。據世界能源委員會的調查結果顯示,全球可利用的波浪能達20億kW,數量相當可觀。在波浪能流密度高的地方,每1米海岸線外波浪的能流就足以為20個家庭提供照明。

    無論是海上風電還是波浪能的大力研究與開發,都意味著在全球變暖、資源危機愈發嚴峻的大背景下,人們把目光聚焦于能源蘊藏豐富的海洋,海洋資源開發將是人類實現可持續發展的重要支撐。除了能源的開發,雙碳目標戰略的碳固定也是實現雙碳目標的重要舉措。

    捕獲未來的碳捕集

    碳捕捉與封存對于高效減緩氣候變化至關重要。我們知道咱們國家的經濟發展高度依賴煤炭類化石燃料,盡管近期國家限制其在能源結構中的比例,但短期內煤炭仍舊將是主導能源。

    碳捕是煤炭密集型產業(如煤化工、鋼鐵、水泥和煉油廠)減排二氧化碳的唯一選擇,也是唯一能夠大幅(可達90%)減排電力與工業二氧化碳排放的技術。如果不采用碳捕集與封存技術,達到國家減緩氣候變化遠期目標的整體成本將會上升25%。

    很多讀者知道碳捕捉技術可能是因為今年的一次新聞熱搜,冰島的碳捕機正式投入的新聞。這個碳捕捉廠坐落在冰島西南部一個荒蕪的熔巖高原上,由八個大型集裝箱組成,采用高科技過濾器和風扇來提取二氧化碳,其外觀類似于航運業使用的集裝箱。通過這些設備被分離出來的碳與水混合,被泵送到地下深處,在那里慢慢變成巖石。

    冰島的碳捕機工廠每年可從空氣中捕集4000噸二氧化碳,相當于大約800輛燃油小汽車一年的排放量,并且碳捕捉與泵送到地下的能源都是由附近的地熱發電站提供的可再生能源驅動的。國際能源署稱,目前全球有 15 家直接空氣捕集廠在運營,每年捕集超過 9000 噸的二氧化碳。在全球300多億噸的二氧化碳排放量面前似乎杯水車薪,但碳捕捉技術正在逐漸起步,聚沙成塔,大規模的普及也會帶來碳排的變化。

    冰島的這類碳捕機是從空氣中直接捕捉碳,碳捕類技術也有從能源開采應用的過程中施行。

    舉例來說,海上石油開采的過程中,二氧化碳會和原油一起產出地面,如果對這部分的二氧化碳進行有效的固碳處理,將會減少能源開采過程中的大量碳排。

    去年8月中國海洋石油對外宣布,我國首個海上二氧化碳封存示范工程正式啟動,項目設施預計每年可以封存二氧化碳30萬噸,累計封存二氧化碳146萬噸以上,相當于植樹近1400萬棵,或停開近100萬輛轎車。這個海上平臺二氧化碳捕集項目不僅僅是海上二氧化碳封存技術的突破,也開拓了海上二氧化碳封存的新產業和新業態,對海上油氣田的綠色開發具有重要示范意義。

    目前,碳捕獲、利用與封存作為減碳固碳技術,已成為多個國家碳中和行動計劃的重要組成部分。數據顯示,截至2020年,全球正在運行的這類大型示范項目有26個,每年可捕集封存二氧化碳約4000萬噸。

    無論是在大氣中憑空捕獲還是這類對工業生產能源獲取過程中的固碳方式,都對減少二氧化碳的排放作出有效的貢獻。

    齊上陣的“綠色”舉措潛力爆發

    目前,可再生能源發電降低成本的趨勢十分清晰,國際能源署(IEA)發布的《2021年世界能源展望》稱,到2050年,成功實現凈零排放將為風力發電機組、太陽能電池板、鋰離子電池、綠氫等行業創造每年超過1萬億美元的市場,其規??膳c當前的石油市場相媲美。

    拿蘊藏能源豐富的海洋來說,海洋能整體還在發展的初期,在探索諸多更清潔、更高效的新能源產品中,海洋能的潛力巨大。目前潮汐能和波浪能已成為電力成本高的偏遠島嶼上可行的替代能源。全球在建的潮汐流和波浪項目有55%在歐洲。歐盟認為,相較于風能和太陽能,波浪能和潮汐能發電更加穩,可在歐盟脫碳和穩定電網中起至關重要的作用。

    而我們國家也擁有豐富的海洋資源,海洋在國家減排增匯工作中也會發揮重要作用。我們知道海洋覆蓋了地球表面約70%,但其儲碳量則能達到陸地的近20倍、大氣的50倍。以海岸帶植物生物量為例,據悉盡管它只有陸地植物生物量的0.05%,每年的固碳量卻與陸地植物相當。海洋不僅能夠提供豐富的綠色可再生資源,也能夠有效地減少碳排,生物類固碳方式與技術類固碳在海洋減碳排中都發揮出巨大的潛力。

    當減碳排成為大多數國家舉國之力都積極推進的重要事務,它不僅為能源行業帶來巨大的發展空間與產業價值,也為生態環境的改善作出貢獻。乘著雙碳戰略的催化作用,所有的國家、行業、產業都被綁定在同一個發展的目標下,人類命運共同體的目標變得空前的統一。

    “天育物有時,地生財有限”這句老話從口號成為所有產業參與者的具體實踐。在共同生存的生態環境下,綠色可持續能源與固碳成為低碳轉型的磚磚瓦瓦,構建起覆蓋全生態的綠色屏障,阻隔掉威脅生物生存的極端氣候,培育出生物多樣性成長的沃土,在這個綠色保護罩下,后世與萬物山吟澤唱。

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    • 腦極體
      郵箱:caoceng@fromgeek.com
      寫讓你腦洞大開且能看懂的人工智能、流媒體、海外科技
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