什么是可再生能源?其类型有哪些
可再生能源指的是在自然界可以循环再生,取之不尽,用之不竭的能源。比较常见的可再生能源有太阳能、水能、风能、生物质能、波浪能、潮汐能、海洋温差能、地热能等。
不同类型的可再生能源
通过使用以下类型的可再生能源,我们可以帮助减少对化石燃料的依赖。这不仅将有助于保存不可再生资源,还将有助于减少污染。
1.太阳能
当我们想到可再生能源时,太阳能通常是想到的最早的自然能源之一。每天,太阳以太阳辐射的形式散发出大量的能量。最终,其中一些到达了地球,我们可以以各种不同的方式利用它。
尽管太阳能是最受欢迎的可再生能源之一,但目前在全球可再生能源容量中排名第三。根据IRENA的2019年报告,该报告研究了2018年底的可再生能源发电能力。
太阳能光伏
太阳能光伏(PV)是我们可以用来将太阳能转化为电能的技术。在这里,太阳能电池板被放置成吸收来自太阳的能量。然后,他们能够使用太阳能光伏工艺产生电流。
这样的太阳能光伏板可以发电。
我们可以在家庭或工业规模上使用太阳能。屋顶太阳能电池板是世界上许多家庭的常见景象。它们有助于发电,供家庭使用。太阳能农场是工业规模使用太阳能的一个例子。在这里,大量太阳能电池共同工作以产生大量电能。
太阳能热
太阳能热是太阳能使用的另一种类型。在这里,我们可以利用来自太阳的能量来加热流体(例如水)。该技术可以在家用太阳能热水系统中找到。太阳能集热器是可用于此目的的设备。有两种主要类型,称为“平板”和“真空管”收集器。
太阳能热真空管集热器。
太阳能热电厂也存在,可以利用太阳能热发电。通过集中太阳热能来加热特殊的流体。流体的热量然后转移到水中,然后沸腾并产生蒸汽。然后,蒸汽能够为涡轮机提供动力,涡轮机使发电机转动,从而产生电能。
2.风能
风能是另一种流行的可再生能源。几个世纪以来,我们一直以风船和风车的形式利用风。如今,我们主要利用风力在风力涡轮机的帮助下发电。
许多国家使用风力涡轮机来满足其能源需求。根据它们的位置,它们可以是一种非常有效的发电方式。风电场是风力涡轮机的集合,可以在陆地(陆上风电场)和海上(海上风电场)中找到。
风能的总容量在2018年略高于太阳能。风能占可再生能源总发电量的24%,太阳能达到20%。
这样的风力涡轮机可以发电。
3.地热能
地热是另一种可再生能源。我们脚下的地面包含大量热能。地面靠近地面,从太阳吸收热量。在地球深处,岩浆可以帮助加热岩石。我们可以以不同的方式利用这种能量。
家用地热能系统使用地源热泵来帮助加热房屋的水。这可能涉及将几百米的水管放置在离地面几英尺的地方。当水流过管道时,它吸收了地面的热量,并且另一端的热量要比开始时的温度略高。然后可以重复该过程以增强效果。
地热热泵使用类似的管道来加热水。
地热发电厂是工业用途的一个例子。这些装置中的一些可以挖掘到地下深处的过热岩石中。可以将水泵入井中,然后再产生蒸汽,然后将其抽出以驱动涡轮机。这类发电厂仅在岩浆最接近地壳的区域有效,例如火环。由于这一地理限制,地热发电不如太阳能,风能和水力发电受到欢迎。
4.水能
水能包括利用流动的水来发电。数百年来,我们一直以水车的形式使用该技术。如今,我们主要将其用于发电。
水源可能来自不同的地方。一些最常见的水力发电技术类型包括:
水力发电大坝–这些利用水坝围墙捕获大量的水。然后可以通过水坝的结构释放水,在此过程中旋转涡轮机。
潮汐能–利用水下涡轮机来利用潮汐能。随着潮汐的进出,涡轮机旋转,然后借助发电机发电。
波浪动力–比上面的动力少,但具有利用波浪动能的潜力。在这里,大的管状容器被放置在靠近海岸的地方。当它们在波浪中摇摆时,它们能够将波浪能转化为电能。
在考虑可再生能源时,我们经常忽略水力发电。但是,根据IRENA的2019年报告,到2018年底,水能占可再生能源发电能力的50%。这不仅仅是太阳能和风能的总和!
截至2018年底,水力发电容量最高的三个国家是中国,巴西和美国。中国的装机容量为352,261兆瓦,领先于巴西的104,195兆瓦和美国的103,109兆瓦。
这样的水力发电大坝可以产生大量的电力。
5.生物质能
生物质是另一种可再生资源。它使用有机物来满足各种不同的能源需求。有机物可以包括以下任何一种:
木材–就发电而言,主要来自柳树和杨树。其他来源包括木屑,锯末,原木和树皮。
作物-包括小麦,玉米,甘蔗和土豆等淀粉类作物。它还可以包括油菜作物,例如油菜籽,油菜籽,大豆和向日葵。
动物与人类废物–包括肥料,污水,泥浆和动物垫料。
园林垃圾–尚未完全分解的鲜草屑。
就生物能源而言,我们可以以不同的方式利用以上内容。
生物质能
在这里,木材被燃烧以加热水。然后产生蒸汽,该蒸汽可以驱动涡轮以发电。这与使用煤,石油或天然气的传统发电厂的过程类似。
生物燃料
我们可以使用传统的粮食作物来生产生物燃料,例如生物乙醇和生物柴油。然后可以将它们用于兼容的发动机中,以替代汽油和柴油。
沼气
这使用了称为“厌氧消化”的过程,该过程涉及在密闭腔室内加热动物或人类废物。随着加热,它分解得更快并产生甲烷。然后,我们可以捕获它并存储以备后用。它可以在炉子上燃烧以做饭或取暖,有时用于运输。
像这样的厌氧消化池可以产生沼气。
生物能源问题
关于生物质是否可再生存在一些争论。但是,通常认为它是可再生能源。这是因为只要地球上有生命支持,它所使用的有机物就会一直存在。
当然,生物质确实会带来一些环境影响,应予以考虑。尽管农作物在生长过程中会吸收二氧化碳,但燃烧时会释放到大气中。这可能对空气质量和我们的健康有害。
回顾
随着全球能源需求逐年增加,寻找可持续的能源生产方式现在比以往任何时候都更加重要。利用太阳能,风能,地热能,水能和生物质能可以帮助实现这一目标。
可再生能源与不可再生能源相比具有关键优势,因为它们永远不会耗尽。它们通常对环境也更好。您可以在此处更深入地了解可再生能源的优缺点。
2019年已经过半。变革与不确定仍然是中国的能源领域将要面对的现实,新的机遇和挑战正在加速行业洗牌。面对变革,唯有立足当下厘清趋势,才能把握时代的机遇才能迎接未来的挑战。
那么,2019年,中国的能源领域正在发生着哪些故事呢?
电力体制改革加快跨省电力交易扩大
2018年12月25日,国家电网公司召开发布会,明确下一步将着力抓好10项重点工作,不断把全面深化改革向纵深推进。
次日,国家发改委、国家能源局发布《关于请报送第四批增量配电业务改革试点项目的通知》,明确为加快向 社会 资本放开配售电业务,将继续组织开展第四批增量配电业务改革试点。
2018年12月27日,甘肃、山西电力现货市场试运行启动,由此拉开2019年我国的电力体制改革序幕。随着今年电力体制改革的推进,电力现货市场建设正进一步加快,跨省区电力交易规模正持续扩大。可以说,2019年我国电力体制改革取得标志性成果。有望取得关键突破。
油气体制改革加速管网独立取得突破
2018年,关于“油气管网独立、国家管道公司将成立”的消息频频传出。从国家对能源体制改革基本思路“管住中间,放开两头”来看,管网分离是油气体制改革的必由之路,此举有利于油气公司进一步深化混合所有制改革。要真正有效打破油气领域垄断,推动油气领域纵向产业链的市场化、专业化分工,首先要实现真正的油气与管网的分离,2019年是关键一年。
新能源车逆势上行氢能源是大势所趋
2018年经济下行压力较大,导致 汽车 销量一路走低,但新能源车却保持产销量持续高速增长。氢燃料电池 汽车 因其具有良好的环境相容性、能量转换效率高、噪音小、续航里程长、加注燃料时间短、无需充电等特点,被视为很有前景的清洁能源 汽车 。目前,国内用于示范的氢燃料电池 汽车 已达200余辆,累计运行里程10余万公里。2019年氢能源 汽车 产值将迎来高速发展期。到2030年我国氢能 汽车 产业产值有望突破万亿元大关。
天然气供需仍处紧平衡
中国已于2017年超过韩国成为世界第二大液化天然气(LNG)进口国,超越排名首位的日本已隐约在望。
2019年,国家层面为天然气保供做足了准备。天然气产量和供应量再创新高,储气能力建设进展明显,预计全年天然气增产100多亿方、增供300多亿方,冬季取暖期供应量与去年同期相比,日均增加约1亿方。预计2019年全年,天然气供应量将继续稳步增加,但随着治理大气污染、“煤改气”的继续推进,天然气供需仍将处于“紧平衡”状态。
光伏步入平价时代光储一体渐成趋势
在经历了前两年的突飞猛进后,维持新能源装机的可再生能源基金不堪重负,补贴缺口巨大。光伏的未来取决于是否能平价上网,降成本能力成为该行业核心竞争力。
2019年已经开始“以点带面”,开启光伏平价时代。随着储能技术的快速提升和成本的不断下降,“光伏+储能”将在未来能源领域扮演重要的角色,2019年有更多企业布局这一领域。
风电产业全年回暖海上装机稳步向前
2018年风电行业加快推动海上风电和分布式风电发展步伐,在此前连续两年装机量下滑的态势下,实现了局面的扭转。海上风电曾是行业发展的短板,经过3年多的发展,无论是在可开发资源量上,还是技术政策层面上,我国海上风电目前已基本具备大规模开发条件。目前,风电企业经历两轮周期洗礼,龙头企业的竞争优势十分明显。预计2019年风电装机规模将呈现全年回暖的状态,达到30GW左右的水平。
配额制艰难出台鼓励新能源发展
2018年末,国家能源局再次下发征求《关于实行可再生能源电力配额制的通知》意见函,这是继2018年3月、9月以来,配额制第三次征求意见。可以说,艰难出台的配额制将为新能源发展增添一大驱动力,从地方政府、电网公司的角度,形成新能源发电量、输电量的考核压力,从而鼓励新能源的发展。预计,2019年度配额指标将于上半年发布。
国网混改再提速特高压迎建设高峰
2018年9月,国家能源局下发《关于加快推进一批输变电重点工程规划建设工作的通知》。通知提到,将在2018年、2019年两年间核准9个重点输变电线路,共涉及“七交五直”12条特高压线路,这是继2012年大规模规划建设特高压之后的又一个建设高峰。2018年末,国家电网公司召开新闻发布会,宣布在前期增量配电、交易机构和抽水蓄能电站等混合所有制改革 探索 的基础上,继续加大“混改”范围和力度,推出向 社会 资本首次开放特高压建设投资等一系列举措。
值得注意的是,除国内市场打开外,特高压海外市场前景也十分广阔。一般而言,特高压建设周期在2年—3年左右时间,这意味着2019年会成为交货大年,2020年设备厂商或将迎来业绩高峰。
“三弃”问题有缓解新能源高质量发展
据国家能源局数据显示,2018年前三季度,可再生能源发电消纳情况持续好转,弃电量和弃电率保持下降趋势。预计2019年,全国可再生能源发电利用率进一步提升,弃电量和弃电率保持在合理水平,到2020年基本解决弃水弃风弃光问题。
促关联产业发展
煤化工市场重回快车道
在2018年12月召开的全国能源工作会议上,有关领导强调,科学有序推进煤制油、煤制气等示范项目。在国家能源安全和油价缓慢回升的形势下,煤化工市场正在重回快车道。目前,我国煤制油、煤制天然气等现代煤化工技术尚属新行业,煤化工项目投入和产出规模大,对带动关联产业发展和促进地方经济活力影响深远。同时,由于煤化工项目涉及水资源消耗、土地占用、环境污染,以及产品质量标准、定价、市场准入等问题,我国现代煤化工产业发展面临着产业政策不完善、重视不足等问题,一些核心技术、设备也受制于人。
但作为国家支持的能源行业发展方向,预计2019年,煤制油、煤制气产业政策将逐步完善。
总体来讲,“十三五”时期要积极稳妥地发展水电,全面协调推进风电的开发,推动太阳能的多元化利用,因地制宜地发展生物质能,加快地热能开发利用,同时推进海洋能发电示范应用。另外可再生能源产业发展在供热、燃料、供气等方面也提出了明确的发展目标:供热系统中太阳能热水器80000万平方米,地热能利用160000万平方米燃料产业中生物燃料乙醇年产400万吨,生物柴油年产200万吨供气达到年产80亿立方米。
本文为春节专题文章——“年度 科技 发展态势总结与展望”的第四篇能源篇。
世界能源领域2019年发展态势
全球油气供应安全风险大幅增加。 全球尤其是中东能源地缘政治冲突加剧,大大增加了油气供应的安全风险。4月,美国宣布终止对伊朗石油进口的制裁豁免,重启对伊朗原油出口的限制。7月,英国在直布罗陀海域扣押了伊朗油轮。随后,伊朗在霍尔木兹海峡查扣一艘英国油轮以示报复。9月,沙特阿美旗下的两处重要石油设施遭无人机袭击,原油产量一度锐减570万桶/日,引发了全球油价短期跳涨。此外,卡塔尔退出石油输出国组织“欧佩克”、叙利亚局势震荡也在一定程度上影响全球的油气供应安全。
动力电池梯次利用商业化加速。 德国大众集团推出一款新型移动充电站,其内部电能存储单元由二次回收的电动车动力电池组成,已在德国率先投放使用。日本本田 汽车 公司与美国电力公司(American Electric Power,AEP)展开合作,共同开发一个能够将废旧电动 汽车 电池集成至AEP电网中的新商业模式。中国北汽鹏龙、北汽新能源等企业合伙在河北省黄骅市实施了北汽鹏龙动力电池梯次利用及资源化项目。
世界能源领域2020年趋势展望
全球能源转型趋势愈发明显。 德国将逐渐停止以煤炭作为电力来源,并将可再生能源的发电比重从现在的38%提升至2030年的65%。法国能源部表示,到2030年要将可再生能源在法国能源结构中的比重提高到40%左右。韩国产业通商资源部公布《第三次能源基本计划》草案,提出力争到2040年将可再生能源占比提高到30%-35%,大幅降低煤炭发电比重。波兰公布2040能源政策草案,拟大幅增加核电和可再生能源在能源结构中的比例,以不断降低对煤炭的依赖。
可再生能源市场前景巨大。 国际能源署发布《可再生能源市场分析和2024年预期》报告称,从2019年到2024年,全球可再生能源装机将增加50%。美国能源信息署发布的《2019年度能源展望》报告指出,未来30年,可再生能源发电量(风力、太阳能、水力)将从2018年的5000亿千瓦时增加到2050年的1.5万亿千瓦时。欧洲风能协会发布《我们的能源,我们的未来》报告称,欧盟现在的海上风电装机容量是20吉瓦,到2050年欧盟海上风电装机容量要达到230至450吉瓦,比现有容量增长10倍以上。英国发布的《海上风电产业战略规划》提出,在2030年前将英国海上风电装机容量提高到3000万千瓦,将海上风力发电量提高到总发电量的30%。
先进核技术商业化应用加速。 根据麻省理工学院报告,先进、非常规的核反应堆将在2030年颠覆当前的核能行业。美国首座小型反应堆纽斯凯尔小堆将于2020年9月完成核管会的设计认证,并将于2026年下半年投入运行。俄罗斯首座浮动式核电厂“罗蒙诺索夫院士”号将于2020年4月开始全面投运。英国投资两亿英镑建造全球首个商用核聚变发电厂,并拟于2040年实现核聚变能源生产的商业化。加拿大启动核能研究倡议,加速推进小型模块堆的研发应用,并计划于2026年前在乔克河(Chalk River)建成首座小堆。
作者简介
张欢欢,国务院发展研究中心国际技术经济研究所 研究四室 研究助理
研究所简介
国际技术经济研究所(IITE)成立于1985年11月,是隶属于国务院发展研究中心的非营利性研究机构,主要职能是研究我国经济、 科技 社会 发展中的重大政策性、战略性、前瞻性问题,跟踪和分析世界 科技 、经济发展态势,为中央和有关部委提供决策咨询服务。“全球技术地图”为国际技术经济研究所官方微信账号,致力于向公众传递前沿技术资讯和 科技 创新洞见。
地址:北京市海淀区小南庄20号楼A座
电话:010-82635522
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自2015年丰田推出氢燃料电池汽车Mirai后,氢能再一次进入公众视野。在氢能的应用方面,根据普氏能源(Platts Analytics)数据,2019年的氢气用途主要用于精炼(3850万吨)与制氨(3330万吨),还有475万吨用于其他用途,市场总需求共约7600万吨。
除开传统的精炼与制氨用途,目前无论国际还是国内,均以氢燃料电池为主要的表现形式,其中又以氢燃料电池汽车为落地应用,因此造成了“提氢能必提氢燃料电池汽车”的现象。国内各地发展氢能产业,也基本以氢燃料电池汽车作为载体,示范应用几乎全部都是氢燃料电池汽车。
氢能的应用十分广泛,可以大规模用于电力、石化、航空、航天、航海、石化、工业气体等等各种领域,是一个没有上限的产业,不应该只给民众留下一个“汽车”的单调印象。
氢云链整理了2019国内外在氢能应用上取得的应用突破,并简要介绍国外的氢能应用发展案例,希望能够展现一个丰富多彩的氢能社会和氢能经济。首先是国内方面的应用。
储能电站
氢燃料电池与电力行业有天然的密切联系。储能项目近年来成为电网建设的热门方向,但国内已经建成或在建的电化学储能项目几乎都是基于锂离子电池体系,燃料电池的身影并不常见,大容量氢燃料电池储能项目更是在2019年才实现了突破。
2019年8月,安徽省六安市1MW分布式氢能综合利用站电网调峰示范项目在金安经济开发区成功签约。该氢能源储能项目由国网安徽综合能源服务有限公司投资建设,六安明天氢能公司合建,总投资5000万元,占地10亩。该项目主要建设1MW分布式氢能综合利用站,是国内第一个兆瓦级氢能源储能电站。
氢能电站项目是电网调峰的新模式,是能源综合利用的新途径,对氢能产业和能源互联网的发展均有重要意义,已被国家电网列入2019年科技项目指南,在全国具有典型的示范宣传效应。
氢能自行车
共享模式有利于扩大产品应用规模,并同时降低消费者的体验成本。国内有厂商根据氢燃料电池目前成本高的特点,将共享经济模式使用在了氢能产业上,尝试通过共享氢能自行车推广氢能应用。
2019年10月,永安行正式推出氢能助力自行车。永安行氢能源助力自行车全车30公斤左右,续航总里程目前是60公里,未来将达到100公里,氢燃料加气3分钟左右完成。
12月20日,永安行科技股份有限公司正式向部分体验者开放共享氢燃料电池助力车,据永安行介绍,这也是全球首款氢燃料电池助力车。
氢能摩托车
有自行车自然就有摩托车。2019年4月,摩托车巨头宗申动力广州氢能与燃料电池及加氢站设备展览会上展出了一款氢燃料电池摩托车发动机,但并未展出整车产品。截止目前,宗申动力仍未推出燃料电池摩托车整车产品
此外,在2020年1月,安徽省淮北市伯化氢能也推出了“氢风侠”氢能摩托车。在具体参数方面,最大功率800W,最高时速60km/h,加满氢气可以续航100公里,充满氢气只需15分钟,若采取换瓶方式,更换一个氢气罐只需30秒!
现氢能动力船舶
航运有典型长途、重载的特征,在船舶电动化上,氢能有独到的应用优势。近年来,国际上正在逐步加大对氢燃料电池船舶的应用研究
2019年12月,中船集团在展台举行了全国首台500KW级船用氢燃料电池系统的首发仪式。据负责研发的武汉船用电力推进装置研究所相关负责人介绍,该系统由船用燃料电池发电模块、船用燃料电池监控装置、船用有机液体制氢装置组成,每升有机液体可制氢50-80克、可靠性好、集成度高、补给便捷,适用于各类船型,补给时间小于1小时,可续航200-500公里。
“与储能量同样10MWh的锂电池方案相比,船用氢燃料电池系统的重量从100吨减至30吨,占地面积从300平方米减至50平方米,补给时间从4-8小时缩短至1小时,而成本基本持平。”该负责人在首发仪式上透露,以船长21米、航速8节、储能380KWh的新疆天池游船为例,采用该系统后续航力可达4小时。
氢能炼钢
2019年蒂森克虏伯启动了全球第一例氢能炼钢实践项目,标志着钢铁产业步入了新的时代。国内的宝武集团、河钢集团、酒钢集团等钢铁企业在2019年都发布了氢能炼钢相关的规划,其中以宝武集团的“核能制氢+氢能冶金”最为令人瞩目,据了解,宝武集团已经初步确定了氢能炼钢的选址,不久将开展氢能炼钢的实践。
此外,河钢集团与特诺恩集团签订协议,携手发展氢能冶金,酒钢集团则成立了氢冶金研究院。国内氢能冶金领域将紧跟国际步伐。
氢能轨道车
11月29日,世界首条商业运营氢能源有轨电车——高明氢能源有轨电车上线仪式举行。据介绍,有轨电车的最高运行时速为70公里,最大载客量可达360人。线路初期配备了5辆有轨电车,车辆为100%低地板的现代有轨电车,车辆的续航能力能达到100公里。此外,有轨电车每侧设置6个双开门,每列车安装6个储气瓶,储氢瓶额定工作压力为35MPa,储氢量为20千克。
天然掺氢
9月30日,国家电投2019年重点项目--朝阳可再生能源掺氢示范项目第一阶段工程圆满完工。该项目是国内首个电解制氢掺入天然气项目,通过验证电力制氢和氢气流量随动定比掺混、天然气管道材料与氢气相容性分析、掺氢天然气多元化应用等技术的成熟性、可靠性和稳定性,达到全面验证示范氢气"制取-储运-掺混-综合利用"产业链关键技术的目的,打破国外技术垄断,填补国内天然气管道掺氢规范和标准的空白。
氢能叉车
目前最大规模的移动燃料电池应用,并非乘用车、也并非客车或卡车,而是叉车。在美国,有超过2.6万台燃料电池叉车正在安全地运营,而国内在燃料电池叉车上仅有极少数的样品,市场上的产品更是空白。
2019年11月,清大股份与深圳汽航院在高交会场签订了战略合作框架协议。根据协议双方将在新能源智能汽车领域的战略研究、技术需求、协同研发等方面展开深入合作,并成立全国首个“燃料电池智能叉车联合创新中心”。该中心将汇聚国内外高端燃料电池智能叉车产业创新资源、产业资源,率先打造中国首款燃料电池智能叉车。
氢医疗仪器
氢医学研究已经越来越得到医疗领域关注,至今全世界发表的有关氢医学论文已超过13000多篇,已成为最有应用前景的先进医疗手段,日本厚生省在2016年已经认定氢医疗为先进的医疗手段B类进入医疗体系。
在 CMEF 2019上,展出了一台“氢氧气雾化机”,该设备将纯水电解产生氢氧混合气供人体吸入,对各类慢性疾病的防治具有辅助作用,改善人们的健康状况。
“这是一台世界首创的氢氧气雾化机,具有体积小、产气量大的优势。氢分子医学落地到临床作为呼吸设备是中国人首先提出的,希望能够进入千家万户,为老百姓的健康事业作出贡献。” 设备厂商工作人员这样说道。
目前,氢氧雾化机已经获得三类医疗器械批号,具备了在医疗机构也就是在医院中给住院患者使用的资格,并在武汉抗击新型冠状病毒肺炎的战役上提供了支援。
除了上述的国内氢能方面的应用之外,在国外氢能应用也非常广泛,具体详情如下:
电动汽车充电器
2019年底,英国AFC公司推出世界上第一款基于氢燃料电池技术的电动汽车燃料电池(EVFC)充电器CH2ARGE。该方案将燃料电池产生的能量传输到EV充电器的逆变器,通过燃料电池将储存在现场储罐中的氢气用于为40kW电池充电,并将能量输送到电动车辆。
家用氢能锅炉
日本的家用天然气燃料电池锅炉已经应用多年,但家用氢能锅炉却迟迟未能投入使用。
2019年6月25日,世界上第一台氢动力家用锅炉将在荷兰Rozenburg的现实生活中投入运行。该锅炉由BDR Thermea集团开发,BDR是智能热舒适解决方案的领先制造商,其愿景是开发和生产几乎不含二氧化碳(CO2)排放的加热解决方案。
燃油加氢
在全球排放政策日趋严格的情况下,如何帮助存量庞大的内燃机减排成为迫在眉睫的问题,市场上出现了甲醇、生物乙醇等替代燃料解决方案,但由于各种原因,其推广情况并不十分理想。2019年,福特又退出了一个新的替代燃料方案,即使用加氢处理的植物油(HVO,Hydrotreated Vegetable Oils)。 目前,福特已经批准在欧洲一些全顺面包车中使用加氢处理的植物油(HVO)。
液氢运输船
12月11日,日本川崎重工发布消息称,全球首艘液氢运输船从该公司位于日本神户港的船厂下水。这是世界上第一艘运输液化氢的海上运输船,其技术将极大地扩大绿色能源的货运能力。该运输船命名为“SUISO FRONTIER”。全长116米,总吨位约8000吨。计划2020年秋季前后竣工。
海上风电制氢
基于Q13a平台的PosHYdon项目是世界上第一个海上风电制氢项目,由荷兰多家企业、机构共同承担,以促进减排事业,在北海建立新的能源模式。Nepture Energy的Q13a平台是荷兰北海首座完全电气化的油气平台,在PosHYdon项目中将被改造为制氢平台。集装箱式的制氢设备体积很小,绝大多数海上平台都可以容纳。目前阶段,平台电力暂时由陆地上的电网通过海缆连接供应(并按波动的海上风电发电量来模拟),未来将改由附近的海上风电场供应。
氢能小区
丰田汽车在即将开幕的2020年国际消费电子展(CES)前夕表示,丰田汽车公司将在日本富士山脚下建造一座175英亩的氢燃料电池来建造一座“未来之城”。该开发项目将在一个封闭的工厂现场建造,称为“编织城市”(Woven City)。 建筑物将主要由木材制成,将使用传统的日本木工结合机器人生产,屋顶将被光伏板覆盖,以产生氢能和氢燃料电池产生的电能。
于此同时,工程咨询公司Arcadis,概念开发商LiveFree和Hoogeveen市政府宣布建设荷兰的第一个以氢气为基础能源的住宅区:范德文庭院(Van der Veen)。这个小区的16栋建筑将配备太阳能电池板,低温供暖系统和储氢罐。
本文来源于汽车之家车家号作者,不代表汽车之家的观点立场。
1月12日,国际环保组织绿色和平发布报告称,互联网企业具有极强的低碳转型潜力,应在节能减排方面发挥作用,力争在2030年实现100%采用可再生能源目标。同时,可再生能源发电成本下降,低碳转型也将成为企业控制电力成本的重要手段。
云计算中心资料图。新华社 图
中国互联网 科技 产业具有极强低碳转型潜力
1月12日,国际环保组织绿色和平发布了《迈向碳中和:中国互联网 科技 行业实现100%可再生能源路线图》研究报告,认为随着中国2060年前实现碳中和目标的提出, 科技 行业转向100%可再生能源已成为必然趋势。
碳中和是指企业、团体或个人测算在一定时间内直接或间接产生的温室气体排放总量,通过植树造林、节能减排等形式,抵消自身产生的二氧化碳排放量,实现二氧化碳“零排放”。我国已明确提出争取二氧化碳排放于2030年前达到峰值,2060年前实现碳中和的目标。
报告指,在中国2030年前碳达峰的大背景下,预计“十四五”期间,碳达峰压力及目标将分解到具体产业。中国互联网 科技 行业规模仍在高速扩张、碳排放持续增长,如果不采用可再生能源,仅依靠提升节能技术将难以实现碳中和目标。
报告解释,互联网 科技 企业碳排放主要来自电力使用,其中数据中心、云计算中心等大型互联网基础设施的电力使用为主要能耗来源。企业100%使用可再生能源,意味着其用电均来自风能、太阳能、水能等对环境无害或危害极小的能源。
据南都此前报道,复旦大学经济学院教授、复旦大学能源经济与战略研究中心主任吴力波则提出,数据中心等大型互联网基础设施的能耗很高,2018年我国数据中心的用电总量已经超过了整个上海市全 社会 的用电总量,达1500亿千瓦左右,占中国全 社会 用电量的2.35%。吴力波测算,如果按照现在的趋势发展,到2030年数据中心能耗最高可以达到1.4万亿千瓦,占全 社会 能耗的20%。
报告称,全球约41家率先设立长期100%可再生能源目标的 科技 企业,其中约20%已经实现了100%可再生能源目标,另外的约50%企业将实现100%可再生能源目标设置在2030年前,44%企业在2019年达到了60%或以上的可再生能源利用。
而目前在中国,仅有秦淮数据集团一家互联网 科技 企业设立了在2030年实现100%可再生能源目标。绿色和平项目主任叶睿琪表示:“数据中心、云计算领域的脱碳发展是中国实现碳中和的重要一环。中国互联网 科技 产业具有极强的低碳转型潜力,应该成为实现中国碳达峰、碳中和目标的排头兵。”
参考国际情况及中国在2060 年前实现碳中和的雄心,报告建议,互联网 科技 企业应结合自身业务发展的需求,将目标定为在2030年前达到100%使用可再生能源,最晚不应晚于2050年。
绿色电力成为企业减排、控制成本重要手段
要实现100%使用可再生能源目标,企业应当如何做?报告介绍,随着中国可再生能源市场的发展,企业采购可再生能源的方式越来越多样化。市场化绿电交易、“绿色电力证书”认购、分布式和集中式可再生能源电站投资等已成为主要方式。
市场化绿电交易指不依靠政策强制要求,用户自愿从供应商处购买可再生能源转化成的电能,即绿色电力。例如,2019 年,某互联网企业位于河北张家口的数据中心通过采购当地的风电与太阳能发电,实现数据中心40%由可再生能源供电。
2017年,国家发展改革委、财政部、国家能源局三部委发布了《关于试行可再生能源绿色电力证书核发及自愿认购交易制度的通知》,绿色电力证书市场在中国正式启动。每张绿色电力证书(简称“绿证”)相当于1000度电。企业购买了证书后可视为采购了相应的绿色电力,资金将用于支持发电方相应的度电补贴。
此外,企业还可以在屋顶或园区内建设分布式可再生能源发电项目,如分布式光伏和分散式风电,直接获取和使用绿色电力。例如,2020年,某企业位于上海的数据中心在墙体外立面增设太阳能电板,每年可减少消纳传统火电9万千瓦时,相当于减少二氧化碳排放 63.3 吨。报告显示,投资建设分布式项目的收益率为8%,投资大型风电、光伏等集中式项目的收益率为9%-12%。
苏联的天文学家卡尔达舍夫曾经设想出了一种文明等级,将宇宙文明划分为7级,而判断一个文明发达与否的关键,就是能源和技术,一个文明拥有的能源越多,就能创造出更多有用的技术。
想象一下,能源无限的世界会是什么样?
首先,所有的电器不再有插头了,无线充电技术得到普及,虽然我们现在也实现无线充电技术,但能量会以电磁波的形式耗散严重,但对于能源无限的世界来说,这点耗散不算什么。
用于充电的电磁感应会充斥整个城市, 汽车 可以在空中飞行,不用加油,地下可能建起了巨大的城市,因为不需要再使用化石燃料,地球环境回到了工业革命之前,到处都是一片美好,这种生活离我们遥远吗?
但当下的我们,可能会面临另一种未来,那就是,严重的环境污染、全球变暖、气候异常。
这都与传统资源的使用脱不开干系。煤炭和石油是远古生物在地层中形成的化石,这种化石的形成过程非常漫长,需要经过几千万年甚至是几亿年,而且它们是不可再生的。
与此同时,我们消耗煤炭和石油的速度还在不断增加,根据美国《油气杂志》发布的2019年全球石油产量和油气储量报告,全球石油剩余探明可采储量大约是2300亿吨。据估计,这些石油大约只够我们地球人在开采47年。
不过随着技术的发展,原先难以开采的陆上深层石油或深海石油,将来也许可以轻松开采了,所以也有观点认为,石油的开采年限应该远远不止47年。
当然,地球也蕴含着可再生、无污染、无碳排放的新能源。
但是,就目前来说,新能源并不能完全取代传统能源。拿水力发电来说,现在,动辄数万吨的水力发电大坝已经阻塞了世界三分之二主要河流,拦截了生态系统运行所必需的营养流,还阻断了鱼类的迁徙路线。除此之外,水电的输出容易受到天气变化的影响,建设成本也很高。
再来看看太阳能发电。
在非洲一片浩瀚的沙海中,有着世界上第一个可以从太空中看到的能源公园,埃及本班太阳能公园,它的占地有37平方公里,总装机量为1800兆瓦,这个功率,完全超过了当初切尔诺贝利核电站的反应堆功率,在不少埃及人看来,这座太阳能公园将在本国的能源转型中发挥“大作用”。
要知道,埃及国内超过90%以上的电力供应都来自传统的发电模式,但发电的成本一直在增加,为此,太阳能资源丰富的埃及一直希望能将这一清洁能源运用起来。
埃及终年阳光普照,一年四季都干旱少雨,而且全境96%的面积都是沙漠,每平方米每年的太阳直接辐射就达到了2000-3000千瓦时,所以利用太阳能,确实是改造整个国家能源现状的最佳解决方案。
但仔细想一想,非洲的撒哈拉沙漠是932万平方公里,是可以容纳近25万个这样的太阳能公园,有学者称,要是真能把撒哈拉沙漠建成一个电厂,光是撒哈拉沙漠一天生产出的电量,就相当于每天生产80到130亿桶石油,而一年的发电量,就是全球用电量的100倍。
但电力的输送并不是一件简单的事,要想将电力输送到欧洲或者美国,成本太高。最关键的是,无法绕开撒哈拉的沙尘暴天气,沙尘会覆盖镜子或光伏面板,导致发电效率迅速降低。
而要把这些沙尘清干净,又需要大量的水和人工,这都是撒哈拉沙漠急缺的,所以想在撒哈拉建太阳能电厂的计划搁浅了。
风能也是现在力推的清洁能源。目前全世界最大的风力发电厂是我国甘肃的酒泉风电基地,这是我国第一个千万级风力基地的启动项目,远超三峡水电站,而且在投入费用上,只有三峡水电站的三分之一,所以酒泉风电基地一度号称“陆上三峡”。
在2020年,它的装机容量就已经增加到2万兆瓦以上,放眼望去,数千座带有巨大叶片的风车在旋转,不仅把新能源辐射到西部地区,还远销中东部省份,并且出口到中亚等国家。
但是,风能发电的供应量也是不稳定的,有时候风力比较大,有时候比较小,每年不同的季节里,风力风速也都在变化,甚至可以说这一秒和下一秒的风速都是不一样的,这会造成风力发电提供的电力有时候富裕,有时候又不足。
而且这里的电能要进行远距离传输的话,就需要建设输变电站和远距离的特高压电路,这样一来成本就更高了,对其他地区的电力用户来说不划算。
再来看看潮汐发电。这是一种利用海水的潮起潮落发电的方式,潮汐能蕴藏量极大、取之不尽,用之不竭,不需要开采和运输,是完全洁净无污染的可再生能源,发电原理和普通的水利发电相似,通常在有条件的海湾或者感潮口建筑堤坝、闸门和厂房。
目前世界上最大的潮汐能发电站是韩国的京畿道安山市始华湖潮汐能发电站,装机容量有254兆瓦,每年为韩国节省了1000亿的原油进口费。
据海洋学家计算,世界上潮汐能发电的资源量在10亿千瓦以上,也是一个天文数字,但和上面所说的可再生能源一样,存在难以运输,供电不稳定的情况。
根据2019年全球能源消费总量来看,石油、天然气、煤炭的消费占比达到了84.3%。虽然比例在下降,但可再生能源要追赶上来,也不是一朝一夕的事。
那么我们还能寄希望于哪里?
地球上的能量,无论是化石能源,还是风力、水力,最终的来源都是太阳,我们还是得依靠太阳的力量,研究出可控核聚变这种制造恒星的技术。否则在未来,人类可能还是被禁锢在地球上,以相互伤害的方式自生自灭。