实现碳中和的关键

要实现碳中和,首先得知道二氧化碳的排放总量是多少。据统计,年我国二氧化碳排放总量大约亿吨,其中煤炭、石油、天然气贡献的排放达到95亿吨,占到总排放量的92%。剩余的8%是一些小的如沼气、生物质燃料产生的排放。由此我们可以得出,要实现碳中和,主要是控制煤炭、石油、天然气这三类化石燃料的碳排放量。

目前我国的经济仍在高速发展,而经济的发展需要大量能源的推动。以太阳能、风能为代表的可再生能源作为化石燃料的替代品,虽然可以替代一部分的化石燃料使用,减少碳排放量。但是这些清洁燃料所产生的能量不足以支持现阶段的经济发展所需,仍需大量的化石能源,化石能源仍是目前最主要的能量来源。所以,如何在对经济影响最小的前提下,实现碳中和,这是碳中和问题的关键。

从自然角度看,碳中和的实现也需要自然方法。通过造林和再造林,或者是对现有森林的修复经营,森林能够吸收固定相当数量的二氧化碳,与此同时,森林能够有效降低因人类活动所带来的对自然环境的影响,特别是在应对气候变化、抵御自然灾害、保护生物多样性等多方面,森林都能起到重要的作用。森林是自然界最原始的空气净化器,是“地球之肺”。利用自然方法吸收二氧化碳,也是实现碳中和的重要方法。

实现碳中和的误区

要实现碳中和需要通过多种技术渠道及各种努力去减碳,且每个行业的减碳路线都有所不同,这是一个非常复杂的系统工程。然而,大众对于碳中和的挑战和认知存在一定的局限,会有以下几个误区。

误区一:只要可再生能源的发电成本下降了,就能够完全替代火电实现碳中和。

以太阳能发电为例,一年有个小时,而全国太阳能平均每年发电时间在小时左右,不同地方的发电小时数因地而异。也就是说,即使太阳能发电比火电便宜,那么也只是在1/6的时间段比火电便宜,其余5/6的时间由于要储电,其成本会远高于火电。再以风力发电为例,每年能发电的时间大约在小时左右,比太阳能发电略多。但是供电是需要24小时持续供电的,这一点上,风能和太阳能发电最大的问题就是非稳定供电。目前解决这个问题的办法,最常规的做法就是发展储能,用电池或其他方式把多余的电储备下来,待到用电高峰再转换供到电网上。但是电网真的可以靠储电的方式供电吗?据估算,目前全世界电池生产商5年多的电池产能仅能满足东京全市停电3天的电能。如果说我们有5/6的时间要靠电池储电,这是不可想象的。所以目前的光电风电能源大约能占电网总量的15%,不能做到完全替代,因为其发电是不稳定的。

误区二:认为实现能源革命的技术实现路径主要靠大规模的发展储电技术。

实际上,自铅酸电池发明的一百多年以来,花费了上千亿美元的研究经费,才将电池的能量密度从90千瓦时/立方米增加到今天特斯拉的千瓦时/立方米。电池的研发升级是十分困难的。目前大规模的(十亿瓦特发电装机容量)储电技术还是最便宜的一百多年前就有的抽水蓄能技术。而不同行业的进步不一样,计算机行业由于有摩尔定律所以一直发展很快,而能源行业目前还没有找到类似摩尔定律一样的规律。电池技术的革新可能需要等待相当长的一段时间,是未知的不确定的,而碳中和还是必须选择现实可行的路线来推进。

误区三:多余的二氧化碳可以转换成各种各样的化学品,实现减排。

通过这些转换,既能够实现减排减碳,又能够获得利润。但是这些没法从根本上解决二氧化碳排放的问题。

误区四:可以大规模利用CCS技术,在生产过程中完全实现二氧化碳捕捉和贮存。

这一点在短期来说,成本太高。虽然在先进性和环保性方面具有优势,但是不具备经济性,普及推广起来难度较大。相比之下,发展安全高效的核能似乎是更加经济可行的一个做法。高成本的发电意味着消费端的电价会被抬高,大众不一定能接受。碳中和不仅仅是技术的问题,更是经济和社会平衡发展的综合性问题。目前的CCS技术,还有待进一步发展。除了利用人工碳捕捉技术外,其实运用自然手段进行碳捕捉也是可行的。通过植树造林吸收二氧化碳是公认的最便宜的碳捕捉技术,相对于工业碳捕捉价格成本美元一吨,植树造林吸收二氧化碳的价格成本在15美元一吨左右。林业碳汇对于吸收二氧化碳有着重要的作用。

误区五:通过提高能效可以显著降低工业生产中的碳排放,并实现碳中和。

这个观点本身并没有问题,关闭大批的高污染低产出的企业对保护环境有较大的保护作用。通过降低生产每一单位产品所耗费的产能,节约能源消耗,也是这样的道理。从历史数据上看,我们国家的能效一直在提高,而且提高了很多。但是从能源消耗上看,却在不断地增加,年的中国煤炭消耗是13.8亿吨,年近40亿吨,高速的发展需要大量的能源。所以,要实现碳中和,仅靠能效提高是不够的。

误区六:单靠使用电动车替代燃油车,可以降低碳排放。

发展电动车的主要原因,是因为石油不够。我国的石油73%靠进口,但我国的汽车行驶总量却在不断增长,石油的需求缺口必将越来越大。而我国目前已建成的超强的发电能力,能够很好满足电动车的能源需求。电动车的大规模应用既能减缓对石油的需求,并且能够利用目前过剩的发电能力,这一点是对电动车发展有利的。电动车对于环境更具友好性。但是,从全生命周期的碳排放分析来看,生产电动车电池过程中的碳排放,以及发电电网里的火电机组的碳排放,仅从单一替代燃油车的角度,电动车对于减缓气候变化的影响十分有限。只有能源结构,也就是使用煤炭、石油等化石能源发电的能源结构改变了,电动车才算是真正的意义上的碳中和交通工具。

碳中和是一个复杂完整的概念,涉及到社会生产的方方面面。不仅需要工业减排,提高能效,改善能源结构,还需要通过自然手段吸收二氧化碳,实现环境的生态功能。对于碳中和事业我们要有一个科学理性的对待,对实现碳中和的有效路径必须持续探讨和研究。

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