我們可以談碳中和的幾個(gè)現實(shí)路徑。
第一是通過(guò)現有煤化工與可再生能源結合實(shí)現低碳能源系統。一方面可以讓現有的煤制甲醇實(shí)現近零碳排放,另一方面是通過(guò)太陽(yáng)能、風(fēng)能、核能電解水制備綠氫和氧氣,合成氣不經(jīng)水汽變換,這樣讓煤制甲醇廠(chǎng)不在排放CO2;再用甲醇取代汽柴油開(kāi)車(chē),或甲醇和水在線(xiàn)制氫發(fā)電推動(dòng)燃料電池汽車(chē)或作為電動(dòng)車(chē)的充電寶;這樣可大大降低交通運輸業(yè)的CO2排放,也可以部分解決中國石油不夠的問(wèn)題。因為太陽(yáng)能風(fēng)能電解水既可以生產(chǎn)制備甲醇需要的氫氣,又可以生產(chǎn)煤氣化制甲醇需要的氧氣;而且我們的微礦分離技術(shù)可以用廉價(jià)的劣質(zhì)煤結合太陽(yáng)能一起制甲醇,成本上在碳中和的背景下也會(huì )有競爭力。這樣把中國強大的太陽(yáng)能風(fēng)能發(fā)電能力釋放出來(lái),把風(fēng)能和太陽(yáng)能以甲醇液體的形式儲存下來(lái);是值得去探索的另外一條儲能戰略,讓太陽(yáng)能,風(fēng)能能夠大力發(fā)展減碳。(圖5)
圖5 儲能的另外一條途徑:通過(guò)太陽(yáng)能、風(fēng)能、核能電解水制備綠氫和氧氣,合成氣不經(jīng)水汽變換,制備甲醇無(wú)CO2排放。
第二是利用煤炭領(lǐng)域的碳中和技術(shù)——微礦分離技術(shù)。在煤燃燒前,把可燃物及含污染物的礦物質(zhì)分離開(kāi),制備低成本類(lèi)液體燃料+土壤改良劑,源頭解決煤污染、濫用化肥及土壤生態(tài)問(wèn)題,同時(shí)低成本生產(chǎn)甲醇、氫氣等高附加值化學(xué)品。
因為傳統的煤炭使用方式燃燒二氧化碳排放產(chǎn)生的灰渣有10%的碳,不光是浪費能源而且現在變成了固廢,整個(gè)內蒙古的電廠(chǎng)粉煤灰成災。通過(guò)分離之后,該做燃料就做燃料,該做土壤做土壤,分流以后,這邊釋放二氧化碳,更多的森林長(cháng)起來(lái)把二氧化碳吸回來(lái),這樣做了完全可以達到碳中和。(圖6)
圖6 微礦分離技術(shù)效果示意
當CSF產(chǎn)量達到25萬(wàn)噸時(shí),我們每年碳排放大約69.5萬(wàn)噸,根據治理的面積大約可以吸回來(lái)20.8萬(wàn)噸,在施用SRA條件下,可以吸回來(lái)48.7萬(wàn)噸、61.9萬(wàn)噸,甚至74.9萬(wàn)噸。(見(jiàn)上表)
這是比較現實(shí)的碳中和的路徑,而且不需要那么高的成本,適當花一點(diǎn)錢(qián)就可以做到的。
第三,實(shí)現光伏與農業(yè)的綜合發(fā)展,將光伏與農業(yè)、畜牧業(yè)、水資源利用及沙漠治理并舉,實(shí)現光伏和沙漠治理結合,及光伏和農業(yè)聯(lián)合減碳。
西部缺水,水一澆就漏下去了,因此,我們可以采用非常保水的材料。但是西部再保水,大太陽(yáng)曬還是長(cháng)不出來(lái),怎么辦?有了太陽(yáng)能板,底下的揮發(fā)減少了,就可以種東西。太陽(yáng)能有一個(gè)最大的好處,就是要定期沖這個(gè)板,有了發(fā)電,大家可以花一點(diǎn)錢(qián)拿PVC管子接點(diǎn)黃河水過(guò)去,每幾周給光伏板沖水,同時(shí),水資源寶貴,沖過(guò)的水我們還可以用來(lái)給農作物做滴灌。這樣,發(fā)電的同時(shí)還可以把底下全部變成綠色,變好了再把太陽(yáng)能板搬個(gè)幾百米,一片片土地可以治理出來(lái)。(圖7)
圖7 利用微礦分離副產(chǎn)的土壤改良劑讓光伏與農業(yè)及沙漠治理綜合發(fā)展
第四,峰谷電與熱儲能綜合利用?;痣姀S(chǎng)是半夜也不能停的?,F在中國的火電廠(chǎng)在半夜12點(diǎn)到早上的6點(diǎn)電這個(gè)區間,盡管還在排放大量CO2,但發(fā)的電沒(méi)人用,是浪費掉的。怎么辦?電不好儲存,可以用熱的形式儲存下來(lái),利用分布式儲熱模塊,在谷電時(shí)段把電以熱的形式儲下來(lái),再在需要時(shí)用于供熱或空調,這樣可以讓1/4甚至是1/3的時(shí)間的電不至被浪費,可大大降低CO2排放,實(shí)現真正的煤改電,再配合屋頂光伏戰略及縣域經(jīng)濟,進(jìn)一步減少電能消耗。能量不僅僅是電能,國內儲能領(lǐng)域對于儲電關(guān)注較多,但實(shí)際上大多數的能量從消費端來(lái)看都是用在了熱能領(lǐng)域,儲熱技術(shù)也是需要我們去關(guān)注和發(fā)展的。(圖8)
圖8 現實(shí)的碳中和路徑4:峰谷電與熱儲能綜合利用
第五,利用可再生能源制甲醇,然后做分布式的發(fā)電??梢允褂眉状細淠芊植际侥茉刺娲磺惺褂貌裼蜋C的場(chǎng)景,和光伏、風(fēng)能等不穩定可再生能源多能互補。用甲醇液體作為太陽(yáng)能及風(fēng)能的載體,甲醇和水制氫再發(fā)電取代柴油發(fā)電機做分布式熱電聯(lián)供,結合屋頂光伏及儲熱及熱泵技術(shù)在廣大農村取代燃煤,不僅低碳,環(huán)保而且可以減碳。(圖9)
最后提一下結論與展望,在“碳達峰、碳中和”的時(shí)代背景下,需要對一些誤區進(jìn)行澄清,同時(shí)認清技術(shù)的發(fā)展邏輯,找尋現實(shí)發(fā)展路徑,我在這里總結了以上的碳中和可能的幾個(gè)現實(shí)路徑供大家參考。
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