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离碳中和还有39年 现在都在忙活什么?

来源:极客公园2021/11/2 11:35:42我要投稿

北极星碳管家网讯: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。

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,华为数字能源技术有限公司与山东电力建设第三工程有限公司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%。

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。

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。

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。


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