7月15日,澳大利亚国家工程院外籍院士、南方科技大学创新创业学院院长刘科在深圳“科技创新院士报告厅”做“碳中和误区及其现实路径”的专题演讲。

图为我国能源专家刘科院士

  当前对碳中和的六大误区

  刘科院士指出,当前业内对碳中和的挑战及认知有限,存在几个误区:

  误区一:认为风能和太阳能比火电都便宜,因此太阳能和风能完全取代火电实现碳中和。事实上,每年有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。

  误区二: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。

  误区三: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。

  误区四:认为利用CCUS(碳捕集、利用与封存技术)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CO2排放量是非常有限的。

  误区五: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。

  误区六: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”。

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  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CO2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。

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