碳中和方法论介绍

发布日期:2024-05-16

“方法论”这个词是我冥思苦想,觉得这是最贴切的词,但方法论不是什么高深的东西,而是那种“点透”了你会发现:“原来如此,不难啊”,这种感觉得东西,才是方法论。

碳中和的方法论,特别像我们准备高考,想考入名校,我们不是先吭哧吭哧使劲学,而是要先定个目标,我们要考多少分数。碳中和的目标——每年510亿吨二氧化碳当量。510亿,好大的数字啊,这是我们人类经营活动每年产生的温室气体,气体哎,换成吨,就不敢想象了,亿吨,就很厉害,我们一年要排这么多气。碳中和的目标呢,就是我们有一天可以用技术手段把这510亿吨每年的温室气体给从大气中拿走,就实现了碳中和。你以为这样就是中和吗?不,当然不是,因为就类似高考,我们得知道我们的分数从哪里来的,比如我们数学要考145分,语文要考130分这种。

510亿吨温室气体的来源都是哪里来的呢?我们要拆解目标,要记住,我们目前有5大温室气体来源:

生产制造-水泥、钢材、塑料:31%

电力生产与储存:27%

种植和养殖-动物、植物:19%

交通运输-飞机、卡车、货船:16%

取暖和制冷-供暖系统、冷却系统、制冷系统:7%

因为这五个来源的碳中和方式不尽相同,所以必须不同方向有各自的碳中和路径才行。

碳中和方法:老路新走

研究发现,发电产生的温室气体达到27%,加之,其他生产过程中也会用到电力,所以电力是个非常重要的碳中和方向。

很多人可能会想,那很简单,咱们少用点电,是不是ok。如果还是沿用原来的发电方式,可能不是一个行得通的道路。因为我们早就习惯一按开关就有电的生活了,没电了就很焦虑。比如手机没电了,怎么受得了,别说手机没电了,手机没wifi都受不了。如果号召人类都少用电,对我们而言仅仅是不太方便,对于贫困地区人口来讲,可能就是不公平。

比如在非洲的一些国家,冰箱里放的不是肉和冷饮,而是疫苗,如果不能有稳定的电力,就不能储存疫苗,就没办法保证接种效果,儿童的死亡率就会很高。所以贫困人口要提高生产效率,会使用更多的电,关于电力,我们只有一条路,就是在保持现在的用电规模甚至是增加用电规模的基础上,减少温室气体排放,那就说明我们得用新的方式去发电。

这就是碳中和的方法论,老路新走,同样是发电,我们得用零碳的方式产生等额的电能。

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零碳发电是否能落地?

零碳发电就是技术问题,发电的原理不难,主要就是我们初中学过的法拉第原理,就是当金属在磁场中转动的时候,就可以发电。所以,不管用什么方式,让发电的涡轮转起来就有电了。

法拉第原理

目前我们发电最主要的温室气体来源在于火力发电。

所谓火力发电就是烧煤等化石能源,烧煤把水加热变成水蒸气,让水蒸气推动涡轮转动发电。火力发电之所以流行是因为煤炭很便宜,然后很稳定,白天晚上都能发电,想发就发,方便控制,且修建电站的地方不太受限制,哪里用电就建在哪里,减少电力运输成本,因为电力运输成本很高,而且很容损耗。但是,很不幸,化石能源燃烧过程中会让炭和氧结合生成二氧化碳。

那么,如果用新的方法发电,会很难么?

一点都不难,不就是让涡轮转么?小时候玩过那种带把手的手电筒么(可能70后、80后会有记忆),用手一按就听到里面有东西旋转,然后手电筒就亮了。别忘了,我们就是需要能量让涡轮转起来而已,这个能量不产生温室气体就行。

零碳发电具体有什么方式呢?

水力发电:

比如修建大坝,把水蓄起来,水位高了之后就开闸,水就会 快速流过闸口,推动涡轮机转动就能发电。这个过程就是势能转化成动能,不产生温室气体。但是,首先你得有水,其次修建大坝的时候需要很对钢筋水泥,生产钢筋水泥会产生很多温室气体。而且可能会破坏生态环境,副作用比较大。

风能发电:

大风那个吹,吹得涡轮机转动就行。

不过你得找个地方,那地方需要经常刮大风。比如我的老家齐齐哈尔,齐齐哈尔就是达斡尔语,大风刮来的城市的意思。齐齐哈尔人有个自嘲的说法就是齐齐哈尔一年刮两次风,一次刮半年。用大风做城市名字的不多吧,不是啥地方都有这种“先天条件”的。

其次,你得需要他刮风的时候就要有风,别我这着急发电,那边风平浪静,那不行。所以现在有一种方式,就是离岸风电,就是在海上发电,因为海上的风能比陆地上丰富的多,效率也不低,其实很多国家如果大力发展离岸风电,完全可以够本国使用的。只是大海上设立风力发电机,难度比在陆地上大很多。

太阳能发电:

太阳能照射在某些特殊物质上,就能产生电能,这就是太阳能发电,很多人家自己都装了太阳能发电的装置,不算什么新技术,这就是我们通常说的光伏发电。

核能:

核能也是非常大的发电能量来源,而且核能的能量密度非常大,同样体积的核物质比煤炭能发的电多多了。不过一提到核能大家就很害怕,就会想到切尔诺贝利和福岛核电站的核泄漏事件。我们不能因为吃饭会噎到就不吃饭了,而是想办法如何做好控制。

当然,我们谈核色变的是核裂变,利用链式反应释放能量,大家之所以害怕,是因为链式反应如果控制不好,就爆炸了,原子弹就这么来的。而且核物质有大量的辐射,会致癌,如果泄露了,半衰期很长,很难消除。但是还有另一种方式,就是核聚变。

核聚变利用的就是在一定条件下,两个氢原子可以聚在一起变成氦原子,然后释放大量的能量。太阳就是核聚变的方式不断产生能量的,所以核聚变发电其实就是人造小太阳。核聚变的好处就是没有核辐射,没有链式反应不怕泄漏等。太好了是不是?不过条件比较难实现,简单来讲就是高温高压,氢弹就是利用核聚变的方式制造出来的,氢弹的高温高压哪里来的呢?是用原子弹做引子来的。我们能用原子弹炸出来一个核聚变发电站么?显然不行,所以是个很好的道路,可惜需要高科技来实现。

碳捕捉:

还有个思路是继续沿用现有的方式去发电,产生温室气体不怕,我们用技术手段把排到空气中的温室气体捕捉回来就行,这种就是我们通常所说的CCS碳捕捉和储存技术。

新方法并不是万金油,存在新问题:


第一个就是稳定性问题 

我们必须想用电的时候就要有电,稳定性很重要。

火力发电就是因为稳定,但是,其他发电方式都有很多限制,最大的限制就是不稳定。

比如太阳能发电,白天没问题,晚上咋办?

让我想起了国产凌凌漆里面,周星驰的一个发明:太阳能手电筒,有光就亮,没光就不亮。

而且由于地轴是偏的,所以夏天阳光充足,冬天阳光就弱,发电效率也低。

所以,我们就要想办法把发出来的电储存起来,大家可能会想到电池,没错,这就是储能设施重要的原因。但是这个电池不是普通的电池,这个电池是要给一个城市供电的,比如如何能白天发电储存起来晚上用,甚至是夏天发电储存起来冬天用。你可以想想你需要多少电池。这都是技术问题。


第二个问题就是成本问题 

我们不是没有新的技术,最大的问题,就是新的技术很贵。

比如普通火力发电成本是5毛钱,新技术发电要1元,你会选择哪个?

这种就叫做绿色溢价。不是不会做,而是要多花钱。就像我们都知道石油的使用会产生大量的二氧化碳,但是我们还得继续使用,为啥?很简单,因为石油特别便宜,同等体积的石油甚至比同等体积的苏打水还便宜。

所以,有很多技术是可以实现的,只是实现了会有很高的绿色溢价,那就不行。所以,关键不在于没有新技术,关键在于我们新技术什么时候能发展到没有绿色溢价甚至是负的绿色溢价。

简单来讲就是特别便宜的实现零碳发电。这些也是技术问题。这些技术的突破会有很多创业公司在尝试,背后也会有很多的资本在涌入和支撑。这就是新能源方向,你能理解为啥新能源这么火了吧?因为哪家公司掌握了这项技术,哪家公司就拥有了未来的“石油”资源。你说国家会不会重视这个领域?毋庸置疑。


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