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刘科院士:碳中和误区及其现实路径

刘科院士:碳中和误区及其现实路径 国环生态环境大数据物联网平台
2021-08-12
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导读:点击上方蓝字 关注我们刘科院士围绕“碳中和误区及其现实路径”做了演讲,部分演讲内容如下。当前对碳中和的六大
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line-height: 2em;font-family: -apple-system, BlinkMacSystemFont, "Helvetica Neue", "PingFang SC", "Hiragino Sans GB", "Microsoft YaHei UI", "Microsoft YaHei", Arial, sans-serif;box-sizing: border-box !important;overflow-wrap: break-word !important;">刘科院士围绕“碳中和误区及其现实路径”做了演讲,部分演讲内容如下。

当前对碳中和的六大误区


中国每年排放约103亿吨二氧化碳,人均排放7.4吨,一个三口之家, 每年平均排放22吨二氧化碳。尽管风能,太阳能,二氧化碳转化为化学品,CCS(碳捕集和储存技术), CCUS(碳捕集、利用与封存技术),提高能效都会或多或少的对减碳有些贡献,都值得去鼓励,探索和实施;但对天量排放的二氧化碳减低的比例是相当有限的。当前业内对碳中和的挑战及认知有限,存在几个误区:


  • 第一个误区是认为风能和太阳能比火电都便宜了,因此太阳能和风能完全可以取代火电实现碳中和。事实是每年8760小时,而太阳能每年发电小时数各地不同,平均在1700小时左右;也就是说太阳能大概在1/5 - 1/6 的时间段比火电便宜;而在其他5/6的时间段, 如果要储电,其成本会远远高于火电。尽管中国的风能、太阳能增量巨大,但事实上总发电量与煤电相比仍然是杯水车薪。而且,电网“靠电池储电的概念是非常危险的,据估算,全世界5年的电池产能仅能满足东京全市停电3天的电能。太阳能和风能需要大力发展,但在储电成本仍然很高的当前,在可见的未来无法全部取代化石能源发电。


  • 第二个误区是人们以为有个魔术般的大规模储电技术,但实际上能源行业没有计算机行业的摩尔定律,“人类花了100多年时间的研发,电池的能量密度并没有得到革命性的根本的改变”,迄今大规模GW及的储电最便宜的还是100多年前就被发明的抽水储能技术。


  • 第三个误区是用二氧化碳制成化学品,但从规模上,二氧化碳制成化学品并不具备减碳价值。全世界约87%的石油都被烧掉了,约13%的石油生产了我们所有的石化产品。二氧化碳转化为其他化学品对减碳的贡献是相当有限的。


  • 第四个误区是认为利用CCUS技术能够碳中和。把生产过程排放的二氧化碳进行捕获提纯,再投入到新的生产过程中进行循环再利用或封存,理论上能够实现二氧化碳的大规模捕集,但是“碳中和不光是一个技术的问题,更是经济和社会发展平衡的综合性问题”,刘科院士强调,在目前的技术下成本很高,也无法实现彻底固碳,而且二氧化碳在自然界的补集难度也很大,迄今靠CCS或CCUS减低的二氧化碳排放量是非常有限的。


  • 第五个误区是认为通过提高能效能够实现碳中和。通过增加能效能够显著降低工业流程、产品使用中的碳排放,前20年中国能效确实有显著提高,但同时期,碳排放总量不但没降低,而且增加很多。因此,提高能效是减碳的重要手段,但只要使用化石能源,提高能效对碳中和的贡献也是非常有限的,提高能效确实是减低碳排放的成本最低,最应该优先做的。


  • 第六个误区是希望以电动车取代燃油车来降低碳排放,但事实上电动车与燃油车之争在一百年前就已经开始了。刘科院士表示,“如果能源结构不改变,如果电网67%的还是煤电,那电动车是在增加碳排放,而不是减少碳排放。只有能源结构和电网里大部分是可再生能源构成的时候,电动车才能算得上清洁能源”。



未来如何实现碳中和?



刘科院士提出实现碳中和的几个现实路径:


  • 第一个路径是通过现有煤化工与可再生能源结合实现低碳能源系统。一方面可以让现有的煤化工实现净零碳排放,另一方面是通过太阳能、风能、核能电解水制备绿氢和氧气,合成气不经水汽变换,大大降低煤制甲醇的二氧化碳排放。


  • 第二个路径是利用煤炭领域的碳中和技术——微矿分离技术。在煤燃烧前,把可燃物及含污染物的矿物质分离开,制备低成本类液体燃料+土壤改良剂,源头解决煤污染、滥用化肥及土壤生态问题,同时低成本生产甲醇、氢气等高附加值化学品。


  • 第三个路径是实现光伏与农业的综合发展,将光伏与农业、畜牧业、水资源利用及沙漠治理并举,实现光伏和沙漠治理结合,及光伏和农业联合减碳。


  • 第四个路径是峰谷电与热储能综合利用,火电厂就是半夜也不能停,在半夜12点到早晨6点这个区间,火电厂尽管还在排放大量二氧化碳,但发的电没人用;利用分布式储热模块,在谷电时段把电以热的形式储下来,再在需要时用于供热或空调,可大大降低二氧化碳排放,实现真正的煤改电,再配合屋顶光伏战略及县域经济,进一步减少电能消耗。


  • 第五个路径是利用可再生能源制甲醇,然后做分布式的发电。可以使用甲醇氢能分布式能源替代一切使用柴油机的场景,和光伏、风能等不稳定可再生能源多能互补。


来源:深圳创新发展研究院,有删减


污泥资源化制备非金属陶粒技术


 简介


随着社会经济快速发展和城市化水平不断提高,生活污水、工业污水的排放量日益增多,污水处理厂污泥,河道淤泥,河湖底泥,建筑渣土,工业固废处理迫在眉睫。国家于2020年9月新修订的《固废法》正式实施,提出了法律监管处罚量刑的严格要求。

为彻底解决污泥污染问题,促进成熟先进技术得以广泛推广应用,经过近5年的具体项目工程化验证,新推出“环境友好型绿色领跑者技术——污泥资源化制备无机非金属新型建材陶粒。它是一种具有微孔状的轻质颗粒,呈圆形、椭圆形球体或不规则碎石形,具有质轻、高强、保温、隔音、抗震等作用,可替代沙子、石子作为人造轻集料广泛应用于海绵城市、水体治理、高铁吸音、建筑节能、透水砖,无土栽培等多个领域。


产品特点



资源化再生产品的主要特点为:(1)密度小、质轻;(2)保温、隔热;(3)耐火性优异;(4)抗震性好;(5)吸水率低,抗冻性能和耐久性能好;(6)抗渗性优异;(7)抗酸,碱集料反应能力优异;(8)适应性强。


特殊用途



根据用途不同和市场需要,可以生产不同堆积密度和粒度的陶粒产品(超轻陶粒、结构陶粒),也可生产有特殊用途的陶粒,比如耐高温陶粒、耐酸陶粒和花卉陶粒等。


领域范围



近年来随着无机非金属新材料陶粒制造和应用技术的提高,应用范围更加宽广,重点领域包括四大类:

(1)装配式建筑:叠合楼板、预制楼梯、内墙板等构件,可有效降低建筑自重,同时隔音、保温、抗渗等性能较传统构件大幅提升,是未来建筑业发展的方向;

(2)建筑节能:超轻陶粒制品目前已广泛应用于建筑物墙体保温、屋面保温、隔音等领域,其较低的导热系数,较好的阻燃性能必将在建筑节能领域得到长足发展;

(3)环境治理:围绕陶粒产品所形成的环保产业链,其上游生产环节可以实现协同处置污泥等固体废弃物,下游陶粒产品可应用于土壤修复、水体治理等领域;

(4)海绵城市:陶粒微孔结构使其具有较好的蓄水功能,陶粒本身又具有一定的强度,作为海绵城市蓄水、透水材料施工非常方便,是一种理想的“有强度的海绵体”!

我们的合作模式多元化,基本采取BOT模式(投资,建设,运营),在有条件的城市(日产生污泥量达100吨为起点),镇县办厂。此项目作为地方政府部门招商引资,活跃地方经济的绿色环保项目广受欢迎。

为扩大应用规模,我们竭诚欢迎各个城市政府、招商局,住建、水务,环保等相关部门洽谈合作,共同为我国固废、资源化,变废为宝做出应有贡献。


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