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                元宇宙 碳中和 区块链 快讯 正文
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                印度什么时候实现碳达峰(2030年前碳达峰)


                不久前,中国政府郑重承诺,碳达峰将以2030的成绩达到碳中和2060。这对现在和未来都是一件大好事。然而,这种承诺能否实现?让我们来看看应该采取什么样的技术路线来实现碳中和,以及它是否困难。


                碳中和


                我们必须首先澄清一个概念,什么是碳中和。如果一个国家的二氧化碳排放量减去陆地和海洋吸收的部分等于零,这就是碳中和。碳中和与零排放的概念不同:碳中和只考虑二氧化碳的净排放量;净尼古拉斯·零排放指的是所有的温室气体。在相当于二氧化碳之后,净排放量为零。因此,零排放比碳中和有更高的要求。


                中国二氧化碳排放曲线


                世界上大多数国家都有正碳排放。2019年,中国的二氧化碳排放量为115.4亿吨,约占全球总排放量的28%,相当于欧盟、美国和印度三大排放国的总和。预计到2030年,中国二氧化碳排放峰值将达到137亿吨,相当于37.4亿吨。


                不丹的森林覆盖率为72%


                有没有碳排放量为负的国家?真正地不丹就是其中之一。为什么?这个国家水能资源丰富,电力本身用不完,还卖不出去,;森林覆盖率72%;旅游业是经济支柱之一;大工业不多,;不要使用化石燃料。不丹的产业结构、低碳环境保护和森林碳汇能力超过了碳排放量。它是世界上少数几个碳排放量为负的国家之一。因此,没有实现碳中和的先例。关键在于如何使用能源。


                中国森林地图


                据2020年中国学者称《自然》根据该杂志发表的文章,从2010年到2016年,中国森林每年可以吸收11.1亿吨碳,相当于同期中国碳排放量的45%。2019年,中国森林面积占国土面积的22.96%,而世界平均水平为30%。如果到2060年,中国的森林覆盖率达到世界平均水平,仅森林的碳吸收能力就估计超过每年16亿吨。因此,如果中国想要碳中和的话,它只需要减少大约37亿4000万吨的碳排放量估计60%。


                2018年中国碳排放结构


                化石燃料燃烧占中国碳排放的大部分。具体而言,煤炭占43%,主要用于火力发电,石油占25%,天然气占5%,两者合计占63%。换言之,只要化石能源可以被替代,中国的碳中和完全可以达到标准。


                多年来中国的发电


                从发电角度看,以水、风、光为主的可再生能源取代火电,适度发展核电。2019年,火力发电量为52201.5亿千瓦时,占中国75034.3亿千瓦时总发电量的70%。太阳能发电量为2243亿千瓦时,相差20多倍。风力发电量为4057亿千瓦时,不到火力发电量的十分之一。那么,风能和光电能加起来弥补热能的差距吗?


                我国日照资源的分布


                仅从资源角度看,中国是一个阳光资源丰富的国家。中国光伏可开发资源为186万GW,而截至2020年上半年,中国光伏装机容量仅为215.82GW,约为可开发资源的万分之一。如果到2060年,中国光伏装机容量增加到现在的100倍,不仅可以弥补火电缺口,还可以满足新的电力需求。此外,中国的风能资源总量为5000GW。光是光伏和风能资源的开发就可以充分满足中国人民长期的能源需求,更不用说未来的可控核聚变了。


                近年来中国的光伏安装


                当然,要用水、风和光来取代热电并非易事。这些可再生资源也有问题。事实上,中国光伏发电近年来,发展逐渐放缓,弃水、弃光、弃风现象随处可见。从电力消耗的角度来看,水、光和风受天气影响很大。需要电力时不得发电,不需要电力时不得发电;与火力发电不同,它更容易根据电力需求调整发电量。在水、风、光、电资源丰富的地方,当地电力需求通常不高,需要向外输送。事实上,仅从发电成本来看,水电一直低于火电,风电接近火电,光电低于火电。说到建造发电厂,人们仍然更喜欢火力发电。毕竟,热能更方便。


                海上风电场


                因此,用可再生能源替代火电需要解决一系列技术问题。第一个问题是传输。目前,国家正在建设特高压电网和智能电网,以解决远距离输电问题。第二是存储。目前,水电、风电、光电等电力往往无法使用,即所谓弃水、弃风、弃光。如果发电能在需要时进行转换、储存和再利用,就可以解决弃水、弃风、弃光的问题。虽然有这样一种抽水蓄能方式,但它可能不适合每个地方的条件。例如,抽水蓄能不能在干旱地区进行。因此,一种新的储能方式——电储氢应运而生。目前常用的方法是电解法碱液制氢方法。生产一立方米氢气的成本约为4.9-5.1kwh,用于发电的立方米氢气可生产约1.2-1.3kwh。


                电解碱液制氢


                从书中可以看出,电解水制氢技术相当于用4度电换1度电,70%以上的能源被浪费。但从另一个角度来看,风力和轻型发电的成本仍有很大的下降空间。特别是,如果未来光伏发电成本降低70%,即使按目前电解制氢效率计算,光伏电解制氢发电成本也可能低于火电。从2010年到2019年,光伏发电成本降低了82%。根据这一趋势,在未来5至10年内,光伏发电成本可再降低70%氢燃料生产变得足够便宜。此外,目前的制氢技术还处于起步阶段,未来的技术改进空间很大,这也意味着降低成本的空间更大。


                风力发电成本下降趋势


                对于今天的火力发电厂来说,只要稍加修改,它们就可以转化为氢燃料发电厂。因此,一方面,电网将更加智能化,可以将水、风和光的电力传输到需要的地方;另一方面,随着制氢技术的进一步完善,不能消耗的水、风、光、电可以转化为氢供火力发电厂使用,满足发电灵活性的需求。这样,整个发电过程就可以完全摆脱对化石燃料的依赖。


                氢燃料电池汽车


                当氢足够便宜时,氢燃料也可以取代石油,成为相当一部分汽车的燃料。事实上,只要氢能发电的成本低于火力发电的成本,它作为燃料肯定比石油便宜。在保证安全的前提下,氢燃料电池汽车可以作为电动汽车的补充,从而大大降低了油作为汽车燃料的比例。类似地,在工业领域,有大量场合需要化石燃料燃烧,也可以用氢气代替。


                游艇能源观察员


                未来,氢燃料不仅将驱动车辆,还将成为船舶和飞机的动力。2017年,世界第一艘船舶氢能船下水了。这艘名为“能源观察者”的游艇重35吨,有两个帆发电机。同时,船体上还覆盖着太阳能电池板。船上有氢燃料电池驱动螺旋桨,为船上的生活设施提供动力,并对海水进行电解以产生氢气。光靠太阳能和风能还不能完全满足船舶的航行需要,还需要氢燃料。因此,该船同时使用太阳能、风能和氢能。


                仔细看看能源观察家


                氢燃料也可以驱动飞机。2020年,武汉大学的研究人员发表了一篇文章,称等离子体推进可以通过微波加热空气来实现,而微波可以实现与现在喷气发动机相同的推力。这样,电动发动机就可以在不使用化石燃料的情况下驱动飞机。研究人员计划在五年内开发一种实用的电力推进喷气发动机。与此同时,空中客车计划在2035年前实现氢动力喷气式飞机的商业飞行。


                空中客车氢动力飞机概念性效果图


                简而言之,当氢燃料的价格低于化石燃料的价格时,就会出现化石燃料的替代。当然,这并不一定意味着化石燃料将完全退出运输领域。对于对燃料能量密度要求较高的场合,如军用场合,恐怕化石燃料将被长期使用。当然,化石燃料的大部分碳排放是可以消除的。


                碳捕获技术


                事实上,为了减少碳排放,除了化石能源替代之外,还有碳捕获。例如,占中国碳排放量7%的水泥在生产过程中产生碳排放,与化石燃料燃烧无关,但排放的二氧化碳可以通过碳捕获回收。


                氢燃料的储存和运输并不容易


                从上述讨论中,我们可以看出,实现碳中和的关键在于技术进步,无论是取代化石能源还是碳捕获。当氢燃料的成本降低到一定程度时,它将不可避免地开始取代化石能源。对中国来说,智能电网和降低风能和太阳能发电成本都是中国的技术优势。中国在水泥生产的碳捕获技术方面并不差。技术力量的祝福是中国实现碳中和的基础。我们相信中国完全有能力在2060实现碳中和。中国的未来不仅将更加低碳环保,降低能源成本,还将大大提高社会整体生活水平。

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