挪威Statkraft将增加更多风能能源战略
路透社报道称,由于两种可再生能源都具有成本竞争力,挪威国有公用事业公司Statkraft将产生更多的陆上风能和太阳能,作为其长期能源战略的一部分。
Statkraft主要从水力发电大坝发电,也将致力于探索使用电解产氢作为航运,运输和工业可再生燃料解决方案的选择。
该公司首席执行官在一次新闻发布会上表示,“在没有补贴的情况下,陆上风能项目够实现盈利,再加上太阳能,它们是非常具有成本竞争力的可再生能源。目前,我们正在更新战略,使其成为不可或缺的部分。”
他表示,该公司的氢气目标处于研发阶段,但它选择的电解生产方法比天然气替代品更环保。他补充说:“尽管从天然气生产氢气可能更便宜,但我们是一家可再生能源公司,注入二氧化碳将使其成为更昂贵的选择。”
该公司首席执行官表示,Statkraft还正在与特定公司进行谈判,以在挪威南部的泰勒马克和桑德峡湾地区建立大型数据中心。
近日,五大国禁售燃油车似乎成了一个新能源汽车即将爆发的信号,但事实上,电动车销量依旧惨淡,在刚刚过去的六月,全球电动汽车销量占比不足2%。
不过有一个国家却像一个另类:挪威6月电动汽车销量占比高达42%,位居全球第一。
挪威作为世界第三大的石油出口国,石油工业一直是国民经济的重要支柱,然而却宣布2025年禁售燃油车,这让人不得不好奇,挪威新能源究竟发展到了哪一步?
事实上,挪威一直号称新能源汽车的天堂。从2009年挪威政府调整电动车发展策略,开始大规模进口国外车型以来,该国的电动车市场便开始迅速膨胀。短短几年间,挪威的电动车销量占比已经达到了它国不敢想象的高度。
2014 年,新能源汽车占汽车销量比重约为 12.5%;2015 年,这一数值提升至22.3%;2016年,该比例继续提升至 29.28%,而今年6月已飙至42%。
走在挪威街道上,各种电动车型随处可见,仿佛传说中的电动时代已经到来。其中保有量最多的是日产Leaf(参数|图片)和特斯拉Model S(参数|图片),另外三菱i-MiEV、标致iOn(参数|图片)、雪铁龙C-Zero(参数|图片)、大众e-up以及宝马i3(参数|图片)这些国内罕见的车型也都占据一定份额。
1、从地理环境上看,水力资源发达,人口相对集中。
2、从配套设施上看,密集的充电设施解决了里程焦虑。
3、从政策上看,挪威早在1990年就开始布局零排放。
新年刚过,币圈又迎来了新一轮打击,继很多国家之后,科索沃也对比特币矿场出手了。
2021年9月,中国率先出台了全面清理比特币矿场的禁令,国内大量矿场被迫出海寻找生路,很多矿场盯上了绿色能源富集的北欧国家,还有一些则瞄准了哈萨克斯坦、伊朗、科索沃等盛产煤炭和天然气的能源国家,连小小的阿布哈兹都吸引了不少矿主。到了2021年秋天,全球已经有超过四分之一的比特币(Bitcoin)产自哈萨克斯坦和伊朗的矿场。
不过最近几个月,一些曾经对比特币表示欢迎的国家也开始大批驱赶矿主了。原因无他,这些比特币矿场都是耗电大户,给所到之处造成了电力短缺甚至大面积停电,连德黑兰和阿拉木图这样的首都城市也未能幸免。这对那些相信比特币行业一定能够通过可再生能源解决污染问题的人可以说是“啪啪”打脸。连可再生能源极其丰富的北欧国家都表示,如果任由比特币挖矿业消耗掉越来越多的风能和地热能,北欧国家自身或者都将无法实现它们的清洁能源目标。
最近又一些地方被这些“挖矿游击队”盯上了。这些地方应该对此保持警惕,认真思考这些矿场为什么不容于中国、哈萨斯克斯坦和伊朗等国。比如最近,很多矿场都登陆了美国的得克萨斯州,这里已经成了矿圈当前最热的目的地。荷兰经济学家亚历克斯·德·弗里斯经营着一个名叫Digiconomist的追踪比特币能耗的网站,他说:“美国得州人的想法是,有了新的需求之后,就能够修复该州脆弱的电网了。这是我听过的最荒唐的想法。冬天和夏天一般是电网用电需求最大的时候,而比特币采矿只会造成电力供给更加捉襟见肘,结果一定不会好看。”
现在,对比特币采矿业出手的国家越来越多,这对美国得州、纽约州、肯塔基州以及德国、爱尔兰等仍然欢迎比特币采矿的一些欧洲国家来说是一个值得警惕的信号。让我们看看近期有哪些国家明确表示将打击比特币,首先从新年前夜突袭比特币的科索沃开始。
科索沃重拳打击比特币
近年来,科索沃的火电厂生产的廉价电力吸引了不少比特币矿主。科索沃总共有180万人口,比特币挖矿业主要集中在科索沃北部地区,尤其是在年轻的塞族人口中较为流行。塞族人是科索沃境内的反对势力,他们不承认科索沃是一个国家,而且拒绝缴纳电费。最近几个月,由于当地多家火电厂停机断电,科索沃当局只得从欧洲邻国进口了大量昂贵的天然气用于发电。目前,科索沃有大约40%的能源依赖国外。科索沃已经宣布全境进入60天的紧急状态,在此期间将限制家庭和商业用电。而禁止比特币采矿正是科索沃应对能源危机而打出的一记重拳。
2021年12月31日,科索沃当局宣布“全境禁止生产虚拟货币”。希望比特币禁令颁布后,释放出的多余电力可以帮助科索沃度过这个寒冷的冬天。科索沃传递出的信息是明确的:现在全球能源越来越稀缺,而且越来越多的国家都在质疑,将大量能源用于一种几乎没有什么实际用途的货币,这到底有什么意义吗。
伊朗再次出手
2021年5月,伊朗各大城市轮番遭遇停电。为了缓解发电厂的压力,并且给广大家庭储备更多电力,伊朗政府宣布暂停比特币挖矿四个月。不过在短期解禁后不久,伊朗政府于2021年12月28日(也就是科索沃决定打击比特币的前三天)再次决定暂停比特币挖矿。从官方统计看,比特币挖矿的耗电量大致相当于伊朗全国发电量的3%到4%。这项禁令将持续到2022年3月中旬,届时伊朗政府可能会再度允许挖矿,以换取伊朗政府急需的外汇。不过伊朗的挖矿业最大的问题是,超过60%的挖矿都是在非法的“黑作坊”里进行的,就连一些工业级的矿主也在违法“黑挖”。伊朗前总统哈桑·鲁哈尼曾经亲口承认,这些“黑作坊”很难限制,而且会继续占用大量家庭和商业用电。现在伊朗对比特币的态度显然已经趋于负面,因此在禁令到期后,伊朗是否会继续允许挖矿业存在,还是非常值得怀疑的。
哈萨克斯坦态度转向
除了美国之外,哈萨克斯坦也是从中国离开的矿主们的黄金目的地之一。2021年秋天,剑桥大学(Cambridge University)发现,哈萨克斯坦的比特币产量已经达到了全球总产量的22%。据估算,在中国颁布比特币禁令后,短短几个月内,就有大约9万台矿机被转移到哈萨克斯坦,昼夜不停地进行挖矿。在该国最大城市阿拉木图,采矿业的规模从2021年5月到11月中旬翻了一番。一般来说,哈萨克斯坦的用电量平均每年会增长1%到2%。但是在2021年,由于大量矿场从中国涌入,加之比特币价格飙升吸引来了大量新人加入挖矿业,导致哈萨克斯坦的全国用电量较上年提高了8%。
哈萨克斯坦拥有巨量的石油储备,2021年年初,该国还表示有很多富余的电力产能。不过才几个月,比特币就将该国的发电能力打回了原型。到2021年7月,全国各地都出现了停电。为此,政府在9月出台了新规,对50家注册矿场的用电量作出限制。两个月后,政府又颁布了一项法律,将所有新矿场的用户量限制在极低的水平。自此以后,哈萨克斯坦的挖矿热潮开始迅速消退。
冰岛对挖矿者说“不”
冰岛坐拥丰富的廉价地热能,这使它近几年吸引了大量挖矿者前来淘金。中国香港的Genesis、Bitfury和加拿大的Hive等挖矿公司都在这个岛国拥有庞大业务。但冰岛的铝冶炼厂和数据中心产业也很发达,这些产业也有巨大的电力需求。现在,冰岛遭遇了能源瓶颈问题,而比特币挖矿正是导致冰岛能源短缺的主要原因。这场能源危机甚至迫使政府削减了对支柱产业的能源供给。2021年12月7日,冰岛的国家能源公司Landsvirkjun宣布,它将不再接受新的虚拟币矿场的用电请求。
瑞典想拉上欧盟一起禁比特币
2021年11月12日,瑞典的两名高级官员给该国监管机构写了一封公开信,并向欧盟(EU)提出要求。此举很有可能影响很多人畅想的“绿色比特币”计划——比如埃隆·马斯克和杰克·多尔西都认为,清洁能源能够让比特币摘掉污染的帽子。写这封信的人是瑞典的环保署署长和金融监管机构负责人,他俩呼吁瑞典领导人叫停境内的所有比特币挖矿行为。他们还呼吁欧盟27国共同签署比特币挖矿禁令。不过他们的理由并非是比特币挖矿的碳足迹问题,而是因为比特币挖矿消耗了大量可再生能源,从而阻碍了传统行业的绿色转型。瑞典有超过50%的电力来自风能、太阳能和水力,它也是世界上绿色能源占比最高的国家之一。由于电价低廉,它也吸引了众多从中国离开的矿商。这两位官员指,从2021年4月到8月,该国比特币挖矿业消耗的电力已经增加了好几倍。
这两位官员认为,比特币挖矿消耗的这些电力,原本可以用于一些有益民生的项目,例如给电动 汽车 充电。他们指出:“如果瑞典允许虚拟币挖矿产业,那么我们的可再生能源或许将不足以实现我们所需要的气候转型。”比如在炼钢和电池制造等产业推动清洁能源等等。他们认为,禁止比特币挖矿,对于实现《巴黎协定》(The Paris Agreement)的气候目标至关重要。他们还举了一些例子,称瑞典比特币挖矿业的耗电量相当于20万个家庭的用电量。“开采一个比特币的耗电量,足以让一辆中型电动 汽车 行驶180万公里。”他们的结论也很直白——比特币“不是可再生能源的合理利用方向”。
瑞典禁了,挪威大概率跟进
就在瑞典官员的这封公开信发表几天后,一名瑞典高官也加入了他们的阵营。瑞典地方政府与地区发展部部长比约恩·阿里尔德·格拉姆称:“看了瑞典监管部门提出的方案后,挪威目前正在考虑制定相关政策,以应对与虚拟币挖矿产业相关的挑战。”格拉姆还表示,和瑞典一样,挪威也需要大量绿色能源,才能够推动炼钢和炼铝等行业摆脱化石能源。随着近年来铝价飙升,炼铝行业的电力需求也水涨船高。最近,挪威还新建了一些电缆项目,未来将具备将可再生电能出口到欧洲其他国家的能力,这将为挪威带来一笔不小的收入。但另一方面,挪威将能源产量下降至仅满足国内市场使用的水平——而且不包括比特币。目前还不清楚挪威是否会跟随瑞典的脚步对比特币进行限制,但是关于欧盟是否可以在容许比特币挖矿业的前提下实现其极其激进的气候目标则已经成了一个热门话题。
弹丸之地阿布哈兹
位于黑海(Black Sea)边陲的阿布哈兹是20世纪90年代中期才从格鲁吉亚分裂出来的一个蕞尔小国。但是它早在伊朗和哈萨克斯坦之前就经历了比特币挖矿业的危害。阿布哈兹一共只有25万人口,但2020年这里却出现了625个比特币矿场,很多矿机就架设在老百姓的厨房和卧室里。比特币挖矿业的崛起使2020年当地的用电量增加了20%左右。2020年11月中旬,当地家庭和工厂都陷入了停电。政府在当年年底正式颁布了比特币挖矿禁令。为了防止有人“黑挖”,政府还派人突袭企业和民宅,踹门撬锁,搬机器剪网线,一时搞得人人自危。
将比特币拒之门外的国家越多,欢迎它的国家自然就会越少,而这些国家的电网承受的压力就会更大。目前仍然欢迎比特币挖矿的美国得克萨斯州、肯塔基州和加拿大艾伯塔省等地很快就要面临这种挑战。可能首先你会听说矿商与当地的电力公司建立了合作关系,而电力公司则表示将提高发电总量,而矿场也会在用电高峰时段关闭,好把更多的电力留给家庭和企业。
对这个问题,冰岛国家能源公司的首席执行官总结得最到位:“没有人会为比特币专门建一个发电厂,它的未来有很多不确定性。”比特币矿商赚钱最多的时候,就是它们昂贵的矿机马力全开的时候。“所以他们绝对没有动力在用电高峰时停机,甚至根本不会去这样做。”
归根结底,比特币挖矿最大的问题,就是它提高了对能源的需求,而这个世界的能源本来就不够用。(财富中文网)
译者:朴成奎
12月7日,联合国气候变化大会如期在哥本哈根拉开帷幕,来自192个国家和地区的代表出席了这次峰会。几日下来,大会火药味十足,俨然成吵架大会。
虽然各国的“减排目标”还处于拉锯战中,如何达到这些减排目标将是接下来各国关注的问题,于是,“碳捕捉技术”再次成为媒体关注焦点。
相对于人造火山或是太空反光镜这类不靠谱的科技狂想,二氧化碳捕集封存技术(CCS技术)被认为更能拯救地球。众所周知,人类为防止气候变暖需要节能减排,特别是减少二氧化碳的排放。减排路径有许多,但对于以燃煤为主要能源的国家,减少燃煤使用代价高昂,因此CCS成为重要替代选择,因此对那些不愿改变能源消费结构的国家来说,这有极大吸引力。
国人也许对碳捕获技术稍感陌生,殊不知它“正是当今世界上国际最热门的气候变化领域最前沿、最重大的话题之一,国际政治领袖们无不投以巨大关注”。早在去年年底,央行行长周小川就曾畅谈过“碳捕获”的深意,并认为金融业在这方面大有可为。而根据浙大相关专家的看法,国外许多科研机构早已经从中嗅到了巨大的利益诱惑,并悄悄把目标瞄准了国内碳排技术市场。
原始大气中二氧化碳的浓度非常高,并不适宜人类生存,地球是通过把二氧化碳固化后埋在地下(即成煤成油的过程),从而降低了大气中二氧化碳的浓度,变得适宜人类生存了。现在的情况,正好相反,人类通过开采煤、油,把埋在地下的二氧化碳挖了出来,再排放到大气中,大气的二氧化碳浓度就增加了,随之而来的就是温室效应带来的一系列影响。
这实际是对工业革命,化石能源疯狂利用的一种嘲讽和报复。后工业时代注定要解决工业革命的麻烦。
1850年全球CO2排放量仅为2亿吨,到2005年则增加到259亿吨。这其中,全球化石燃料的消费主要集中在工业、电力和交通运输部门,其CO2排放量约占全球CO2排放总量的63.09%~72.96%。
现在,全球各国首脑希望人类在2050年时,把气温控制在不超过1850年时多2摄氏度。
如何减少大气中的二氧化碳排放量,科学家们已经想了各种办法。
第一步是“碳捕获”。据方梦祥教授介绍,目前国际上比较成熟的是化学吸收法,简单来说就是利用CO2和某种吸收剂之间的化学反应,将CO2气体从烟道气中分离出来,目前科学家已经找到了多种性能优良而环保的吸收剂。还有一种方法叫“膜”分离法,化石燃料燃烧后的烟气在通过膜时被分类处理了,有的会溶解并通过,有的却通不过被“拦截”了。为了提高二氧化碳的减排效率,科学家还发明了一种富氧燃烧法,用纯氧燃烧使得排放的CO2纯度更高。据悉,目前国际上像美、英、挪威包括中国都有一些碳捕捉试验项目,其中碳的捕捉效率可以高达90%。
“捕碳”还不是最难的,而且,“就算是把捕捉到的CO2再利用,拿去生产碳酸饮料,最后CO2还是排到了大气中”,科学家需要把CO2安全而永久地“封存”起来,这种碳捕捉与储存技术被称为CCS(即Carbon
Capture and Storage的缩写)技术。
科学家目前主要的思路是“封到地下”,包括深海存储和地质储存。先说“深海存储”,要知道,海洋是全球最大的CO2贮库,其总贮量是大气的50多倍,在全球碳循环中扮演了重要角色。将CO2进行海洋储存的方式,主要是通过管道或船舶将CO2运送到海洋储存地点,然后将CO2注入海底,在海底的CO2水最后会碳化并保存下来。这个方法也有一定隐患:“CO2是通过船舶用高压打入海底的,万一CO2发生泄漏后果不堪设想,特别是海震时常发生。”
目前科学家认为相对可行的是地质储存,把CO2打入地下1~2千米的盐水层,在这样的深度,压力会将二氧化碳转换成所谓的“超临界流体”,并缓慢固化,就像地下的煤炭石油一样。在这样的状态下,二氧化碳才不容易泄漏。“另外,这片岩体的结构要好,有足够多的空间来容纳二氧化碳,而且具有连续性,面积够大。据预测全球盐水层的储量达到10万亿吨,可以储存1000年。
到现在为止,全球共有三个成功的CCS项目在进行中。美国Weyburn-Midale项目填埋的是北达科他萨斯喀彻温省一座废弃油田的煤炭气化厂产生的二氧化碳。英国石油公司经营的阿尔及利亚萨拉油田项目把从当地生产的天然气中提取的二氧化碳输入地下。挪威大型石油天然气公司国家石油公司也在北海有两处类似的项目。另外,全球有上百个CCS项目正在建设中。
在国内,继北京的华能高碑店项目后,华能石洞口第二电厂碳捕获项目7月份在上海开工,该项目总投资1.5亿元,今年年底将建成,预计年捕获二氧化碳10万吨,并号称是全球最大的燃煤电厂碳捕获项目。
虽然目前CCS技术仍在实验阶段,其技术能否收到预期效果还有待证实,但成本之高已经叫人咋舌。根据麻省理工大学去年发表的一份报告,捕捉每吨二氧化碳并将其加压处理为超临界流体要花费30-50美元,将一吨二氧化碳运送至填埋点埋藏需要花费10-20美元。这也就是说,发电厂每向大气中排放一吨二氧化碳就要支付40-70美元,欧盟现行的碳价格则为8-10欧/吨,这一数字也接近联合国政府间气候变化专门委员会建议的碳价格的中间值。
方梦祥教授也给记者简单算了一笔账:比如,燃烧1吨煤要排放出2吨的CO2,现在的煤价按600元/吨计,加上碳排放增加的600多元,成本增加了一倍,而燃烧1吨煤可以发电300度,摊到每度电上,就是电价增加70%-90%,而如果把生产、运输、销售中增加的碳价格核算到每件商品上,最后就能算出该商品的碳排放价。“如果征收起碳税来,这个数字将是很可观的。”无怪乎,有专家称石油交易之后碳排放交易最具潜力,全球碳排放市场将成为未来最大的市场。
与此同时,各国资本已经开始觊觎这个产业,欧盟委员会已明确表示,欧盟计划直接投资80亿欧元用于CCS领域的技术研发。“这对我们来说,既是挑战也是机遇,现在,国外许多机构早已经瞄准了国内碳排技术市场,像我们浙江大学已经跟欧盟、美国能源部、英国等建立起技术合作关系,其实,我们国内的碳捕捉技术成本相比国外要低廉很多,如果可以抢占一些市场份额还是大有可为的,可惜,目前国内企业很少能有这样的眼光。”方梦祥教授说。(青年时报)
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碳捕获技术简介
目前,主要有四种不同类型的CO2收集与捕获系统:
燃烧后分离(烟气分离)、燃料前分离(富氢燃气路线)、富氧燃烧和工业分离(化学循环燃烧),每种捕获技术的技术特点及其成熟度见下表。
在选择捕获系统时,燃气流中CO2浓度、燃气流压力以及燃料类型(固体还是气体)都是需要考虑的重要因素。
对于大量分散型的CO2排放源是难于实现碳的收集,因此碳捕获的主要目标是像化石燃料电厂、钢铁厂、水泥厂、炼油厂、合成氨厂等CO2的集中排放源。
针对排放的CO2的捕获分离系统主要有3类:燃烧后系统、富氧燃烧系统以及燃烧前系统。
燃烧后系统介绍
燃烧后捕获与分离主要是烟气中CO2与N2的分离。化学溶剂吸收法是当前最好的燃烧后CO2收集法,具有较高的捕集效率和选择性,而能源消耗和收集成本较低。除了化学溶剂吸收法,还有吸附法、膜分离等方法。
化学吸收法是利用碱性溶液与酸性气体之间的可逆化学反应。由于燃煤烟气中不仅含有CO2、N2、O2和H2O,还含有SOx、NOx、尘埃、HCl、HF等污染物。杂质的存在会增加捕获与分离的成本,因此烟气进入吸收塔之前,需要进行预处理,包括水洗冷却、除水、静电除尘、脱硫与脱硝等。
烟气在预处理后,进入吸收塔,吸收塔温度保持在40~60℃,CO2被吸收剂吸收,通常用的溶剂是胺吸收剂(如一乙醇胺MEA)。然后烟气进入一个水洗容器以平衡系统中的水分并除去气体中的溶剂液滴与溶剂蒸汽,之后离开吸收塔。吸收了CO2的富溶剂经由热交换器被抽到再生塔的顶端。吸收剂在温度100~140℃和比大气压略高的压力下得到再生。水蒸汽经过凝结器返回再生塔,而CO2离开再生塔。再生碱溶剂通过热交换器和冷却器后被抽运回吸收塔。
富氧燃烧系统介绍
富氧燃烧系统是用纯氧或富氧代替空气作为化石燃料燃烧的介质。燃烧产物主要是CO2和水蒸气,另外还有多余的氧气以保证燃烧完全,以及燃料中所有组成成分的氧化产物、燃料或泄漏进入系统的空气中的惰性成分等。经过冷却水蒸汽冷凝后,烟气中CO2含量在80%
~98%之间。这样高浓度的CO2经过压缩、干燥和进一步的净化可进入管道进行存储。CO2在高密度超临界下通过管道运输,其中的惰性气体含量需要降低至较低值以避免增加CO2的临界压力而可能造成管道中的两相流,其中的酸性气体成分也需要去除。此外CO2需要经过干燥以防止在管道中出现水凝结和腐蚀,并允许使用常规的炭钢材料。
在富氧燃烧系统中,由于CO2浓度较高,因此捕获分离的成本较低,但是供给的富氧成本较高。目前氧气的生产主要通过空气分离方法,包括使用聚合膜、变压吸附和低温蒸馏。
燃烧前捕获系统介绍
燃烧前捕获系统主要有2个阶段的反应。
首先,化石燃料先同氧气或者蒸汽反应,产生以CO和H2为主的混合气体(称为合成气),其中与蒸汽的反应称为“蒸汽重整”,需在高温下进行对于液体或气体燃料与O2的反应称为“部分氧化”,而对于固体燃料与氧的反应称为“气化”。待合成气冷却后,再经过蒸汽转化反应,使合成气中的CO转化为CO2,并产生更多的H2。最后,将H2从CO2与H2的混合气中分离,干燥的混合气中CO2的含量可达15%~60%,总压力2~7MPa。CO2从混合气体中分离并捕获和存储,H2被用作燃气联合循环的燃料送入燃气轮机,进行燃气轮机与蒸汽轮机联合循环发电。
这一过程也即考虑碳的捕获和存储的煤气化联合循环发电(IGCC)。从CO2和H2的混合气中分离CO2的方法包括:变压吸附、化学吸收(通过化学反应从混合气中去除CO2,并在减压与加热情况下发生可逆反应,同从燃烧后烟道气中分离CO2类似)、物理吸收(常用于具有高的CO2分压或高的总压的混合气的分离)、膜分离(聚合物膜、陶瓷膜)等。
碳捕捉与封存技术
碳捕获和封存(以下简称CCS)是一种将工业和能源排放源产生的CO2进行收集、运输并安全存储到某处使其长期与大气隔离的过程。CCS主要由捕获、运输、封存三个环节组成。
碳捕获
CO2的捕获,指将CO2从化石燃料燃烧产生的烟气中分离出来,并将其压缩的过程。
对于大量分散型的CO2排放源是难于实现碳的收集,碳捕获的主要目标是化石燃料电厂、钢铁厂、水泥厂、炼油厂、合成氨厂等CO2的集中排放源。目前针对化石燃料电厂的捕获分离系统主要有三种,即燃烧后捕获系统、燃烧前捕获系统和氧化燃料捕获系统。
CO2捕获已经在一些工业应用中采用,马来西亚一家工厂采用化学吸附工艺,每年从燃气电厂的烟道气流中分离出0·2×106t的CO2,用于尿素生产。美国北达科他州煤气化工厂采用物理溶剂工艺,每年从气流中分离出3·3×106t的CO2,用于生产合成天然气,捕获的一部分CO2用于加拿大的强化采油项目。
碳运输
CO2的运输,指将分离并压缩后的CO2通过管道或运输工具运至存储地。第一条长距离的CO2输送管道于20世纪70年代初投入运行。在美国,有超过2,
500公里的CO2输送管道,通过这些管道,每年有大约40×106t的CO2被运输到德克萨斯州用于强化采油。
碳封存
CO2的存储,指将运抵存储地的CO2注入到如地下盐水层、废弃油气田、煤矿等地质结构层或者深海海底或海床以下的地质结构中。
这个过程涉及许多在石油和天然气开采和制造业中研发和普遍应用的技术,如用泵向井下注入CO2,并通过在井底部的凿孔或筛子使CO2进入岩层。
此外CO2回注油田可以提高采油率,在煤层中注入CO2,可以回收煤层气,这个过程也就是通常所说的强化采油(EOR)和强化采煤层气(ECBM)。目前有三个工业规模(大于1×108tCO2/a)的项目在采用这种技术:北海的斯莱普内尔(Sleipner)项目、加拿大的韦本(Weyburn)项目和阿尔及利亚的萨拉赫(Salah)项目。
碳运输技术简介
在CO2运输方面,目前最可行的办法是利用管道输送。
管道是一种已成熟的市场技术,将气态的CO2进行压缩可以提高密度,从而可降低运输成本。也可以利用绝缘罐将液态CO2装在罐车中进行运输。在某些情况下,使用船舶运输CO2从经济角度讲更具有吸引力,尤其是需要长途运输或需将CO2运至海外时,但由于这种情况需求有限,故而目前运输规模较小。在技术上,公路和铁路罐车也是切实可行的方案。然而,除小规模运输之外,这类运输系统与管道和船舶相比则不经济,不大可能用于大规模运输。
目前,美国等国家在管道运输技术方面已很成熟,需要解决的问题是如何降低运输成本。
运输成本主要取决于管道长度和管道直径,而由于捕获(包括压缩)成本非常高,使得运输成本在整个成本中所占比例较低。因此只要捕获和封存成本较低,或为了获得其他一些收益(如提高油田采收率),许多国家不惜长距离运输的高成本远距离输送CO2。
例如美国为提高原油采收率,采用远距离输送高压液态CO2,最长的输送管是绵羊山脉(Sheep
Mountain)运输管道,它将南科罗拉多州的CO2运至得克萨斯的二叠纪盆地,距离为656km。
碳封存技术简介
碳封存是指将捕获、压缩后的CO2运输到指定地点进行长期封存的过程。
目前,主要的封存方式有地质封存、海洋封存和碳酸盐矿石固存等等。另外,一些工业流程也可在生产过程中利用和存储少量被捕获的CO2。
但是,从普通电厂排放、未经处理的烟道气仅含有大约3%~16%的CO2,可压缩性比纯的CO2小得多,而从燃煤电厂出来经过压缩的烟道气中CO2含量也仅为15%,在这样的条件下储存1t
CO2大约需要68m3储存空间。因此,只有把CO2从烟气里分离出来,才能充分有效地对它进行地下处理。
在将CO2封存到地下之后,为了防止CO2泄漏和或迁移,需要密封整个存储空间。因此,选择一个合适的具有良好封闭性能的封存盖层也十分重要,它可以起到一个“盖子”的作用,以确保能把CO2长期地封存在地下。
比较有效的办法是利用常规的地质圈闭构造,它包括气田、油田和含水层,对于前两种,由于他们是人类能源系统基础的一部分,人们已熟悉他们的构造和地质条件,所以利用它们来储存CO2就比较便利和合算
而含水层由于其非常普遍,因此在储存CO2方面具有非常大的潜力。
根据碳封存地点和方式的不同,可将碳封存方式分为地质封存,海洋封存、碳酸盐矿石固存以及工业利用固存等。其中,每种封存方式又包括不同的具体技术,他们的发展现状见下表。
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碳捕捉与封存技术的发展现状
现在,
CCS技术已受到国际科技和产业界的密切关注。由于其与现有能源系统基础构造的一致性,受能源资源条件限制较小,该技术尤其受到工业化国家的广泛关注与密切重视,美国、欧盟和加拿大等都制定了相应的技术研究规划,开展CCS技术的理论、试验、示范及应用研究。根据国际能源署的统计,截至到目前,全世界共有碳捕获商业项目131个,捕获研发项目42个,地质埋存示范项目20个,地质埋存研发项目61个。其中,比较知名的有挪威Sleipner项目、加拿大Weyburn项目和阿尔及利亚In
Salah项目等。
近年来,欧美国家又开始把火力发电厂排放的CO2作为主要储存对象,开始进行地下储存的实验。2002年11月开始,美国能源部在西维吉尼亚新港口美国电力能源公司(AEP)的山顶电厂开展利用地质学方法存储CO2的研究项目
2003年2月,欧盟委员会资助的“二氧化碳储存”研究项目在丹麦、德国、挪威与英国开展储存发电厂排放的CO2储层性质的研究目前,在示范项目方面,全球范围内已有几个250MW规模的IGCC燃煤电厂建成。在CCS实验项目方面,
2004年9月14日在澳大利亚墨尔本召开的世界碳固存领导人论坛上,国际合作推动的10个实验改进技术项目得到确认,与会的国家对碳固存的国际合作均表示出浓厚的兴趣。
以上述已经进行的项目和实验说明,
CCS技术是一项极具潜力的减少CO2排放的前沿技术,该技术有可能在经济发展与环境保护两个方面实现双赢局面。因此,我国也应密切关注CCS技术的研究现状和最新进展,及早开展相关技术研究规划和理论与试验的示范与应用。
案例:
以美国为例,美国于2000年开始由美国能源部主持正式开展CO2封存研究和发展项目,其中将地质封存和海洋封存列为主要研究领域,同时研究陆地生态系统(森林、土壤、植被等)对二氧化碳的隔离作用,并制订了详细的技术路线图,详情见下表
2005年美国已开展了25个CO2地下构造注入、储存与监测的外场试验,并已进入验证阶段。
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我国碳捕集与封存技术发展前景及行动
中国的国情、发展阶段和能源结构决定了碳捕集与封存技术(CCS)是中国应对气候变化的一项重要战略选择,也是全球碳捕集与封存最具潜力的市场;虽然该技术仍处于研发和示范阶段,但国内高校、科研机构和企业已积极行动,取得进展,中国CCS中心筹建的可行性研究也在进行之中;全面认识CCS技术本身及发展中存在的问题,对于中国提高技术研发能力、应对气候变化能力和综合竞争力具有重要意义。
中国应对气候变化的重要选择:碳捕集与封存
《京都议定书》的生效为人类共同应对气候变化提供增添了希望,但通过提高能效、使用可再生能源等来减少二氧化碳排放的技术手段仍比较单一,而以能源驱动的现代社会,化石燃料仍将继续是主要的能源供给,二氧化碳等温室气体的减排面临巨大压力。要实现温室气体浓度稳定在一定水平,还需要采用综合的减排措施,在这样的背景下,IPCC特别推荐碳捕集与封存技术,以期来共同灵活应对温室气体到减排。
所谓二氧化碳的收集与储存,及时收集化石燃料燃烧产生的二氧化碳,并在天然地下储层中长期储存,以减少二氧化碳向大气排放。这项技术手段不但是全球温室气体减排的重要选择,而且是减少大气中二氧化碳浓度的根本措施,能够真正实现能源利用的近零排放。
近年来,中国快速的经济增长对能源的需求日益增加,温室气体排放量已位居世界前列,而中国又是一个深受气候变化影响的发展中国家,极端天气事件频发。目前以煤炭为主的一次能源和以火力发电为主的二次能源结构,使碳捕集与封存在中国应用前景极其广阔,也必将成为中国碳减排和应对气候变化的重要技术选择。
中国CCS:仍处于研发阶段
从20世纪70年代起,我国开始注意二氧化碳提高石油采收率的研究工作。但与国际先进的做法相比,中国的CCS研究与开发还处于前期。二氧化碳捕集只适用于一些二氧化碳纯度高、比较容易捕集的炼油、合成氨、制氢、天然气净化等工业过程。整体看,目前我国的二氧化碳捕集与封存仍处于实验室阶段,而且大都采用燃烧后捕集的方式,工业上的应用也主要是提高采油率。
但是近年来中国在CCS的研究上作了很多工作,从2003年开始中国政府就参加了碳捕集领导人论坛。“973计划”、“863计划”在内的国家重大课题都对CCS进行了研究。此外,华能和神华等大型公司也对CCS进行规划、研究和示范。2008年7月16日,我国首个燃煤电厂二氧化碳捕集示范工程——华能北京热电厂二氧化碳捕集示范工程正式建成投产,标志着二氧化碳气体减排技术首次在我国燃煤发电领域得到应用。
作为发展中国家第一个CCS中心,煤炭信息研究院将与国际能源署合作开展筹建“中国CCS中心”的工作。它将积极推动中国CCS技术的研发与示范、技术转移和信息共享。
CCS面临的现实挑战
虽然CCS作为一种消除温室气体的根本技术途径,具有很大的发展潜力,但它的应用将极大地改变传统的能源生产方式,影响经济成本;对地质结构、海洋生态、人体健康和地球循环系统具有极大不确定性,影响人类生存环境;它的应用还将改变人们现有认知、现存法律法规及政策,影响社会承受度。所以,CCS面临一下问题:
成本太高。目前估计CCS的应用将使发电成本增加大约0.01-0.05美元/千瓦时,并消耗20%以上的能源,这将阻碍CCS的发展。
健康、安全和环境风险。在CCS的应用中,将存在管道运输相关联的风险、地质封存渗漏引发的风险、二氧化碳注入海洋的风险等,这些风险将不可预见地影响人体健康、安全和生态环境。CCS所具有的潜在风险一直是社会难以接受的主要顾虑,也阻碍着CCS的发展。
相关法律与法规的欠缺,没有一个合适的法律框架以推进地质封存的实施,也没有考虑到相关的长期责任。
认识不足、源汇匹配、风险评价与监测等其他问题。目前对CCS的认识存在不足;对捕获、运输和封存技术本身还要深入研究;还要更好地了解和封存地点的主要二氧化碳源的距离并建立捕获、运输和封存的成本曲线;并需要在全球、地区和局部层面上改进对封存能力估算,要更好地了解长期封存、流动和渗漏过程等等。
因此在CCS的发展上,我们要加强与国际合作,积极利用国外的资金和技术,适应中国的经济社会发展现状,进行谨慎部署、推广应用。
国家对CCS技术的发展给予了高度重视,CCS技术作为前沿技术已被列入国家中长期科技发展规划;在国家科技部2007年的《中国应对气候变化科技专项行动》中,CCS技术作为控制温室气体排放和减缓气候变化的技术重点被列入专项行动的四个主要活动领域之一。“十一五”期间,国家“863”计划也对发展CCS技术给予很大支持。2007年6月国家发改委公布的《中国应对气候变化国家方案》中强调重点开发CO2的捕获和封存技术,并加强国际间气候变化技术的研发、应用与转让。
我国与国际社会一起积极开展了CCS技术研究与项目合作。2007年启动了“中欧碳捕获与封存合作行动fCOACH)”,12个欧方机构和8个中方机构参与了COACH行动。2007年11月20日,启动了“燃煤发电二氧化碳低排放英中合作项目”。2008年1月25日,中联煤层气有限责任公司以下简称“中联煤”与加拿大百达门公司、香港环能国际控股公司签署了“深煤层注入/埋藏二氧化碳开采煤层气技术研究”项目合作协议。自2002年以来,中联煤和加拿大阿尔伯达研究院已在山西省沁水盆地南部合作,成功实施了浅部煤层的CO2单井注入试验。中国石油作为肩负经济、政治和社会责任的大型国企.为展现保护环境的良好社会形象,率先在国内开展了利用CCS技术提高油田采收率的研究与应用工作,于2007年4月启动了重大科技专项及资源综合利用研究”。
来自:国际能源网
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我感觉这个东西有点象讹诈。
中国根本没有这方面的原创技术,完全只能靠购买技术和设备来运行,等于帮欧美养了一个大产业,以此维系碳排放企业(尤其是火电企业)苟延残喘。回收利用二氧化碳目前唯一能得到直接经济效益的就是石油企业,能加气驱油。
搞CCS不是长远可行之路,成本太高,而且浪费资源,还不如彻底一点,挥泪斩马谡,老老实实搞新能源!而不是让不可持续的化石能源产业(煤炭石油火电)借尸还魂,挤占可再生能源研发的宝贵资源。
太阳能
太阳能一般指太阳光的辐射能量。太阳能的主要利用形式有太阳能的光热转换、光电转换以及光化学转换三种主要方式
广义上的太阳能是地球上许多能量的来源,如风能,化学能,水的势能等由太阳能导致或转化成的能量形式。
利用太阳能的方法主要有:太阳电能池,通过光电转换把太阳光中包含的能量转化为电能;太阳能热水器,利用太阳光的热量加热水,并利用热水发电等。
核能
核能是通过转化其质量从原子核释放的能量,符合阿尔伯特·爱因斯坦的方程E=mc^2,其中E=能量,m=质量,c=光速常量。核能的释放主要有三种形式:
A.核裂变能
所谓核裂变能是通过一些重原子核(如铀-235、铀-238、钚-239等)的裂变释放出的能量
B.核聚变能
由两个或两个以上氢原子核(如氢的同位素—氘和氚)结合成一个较重的原子核,同时发生质量亏损释放出巨大能量的反应叫做核聚变反应,其释放出的能量称为核聚变能。
C.核衰变
核衰变是一种自然的慢得多的裂变形式,因其能量释放缓慢而难以加以利用
核能的利用存在的主要问题:
(1)资源利用率低
(2)反应后产生的核废料成为危害生物圈的潜在因素,其最终处理技术尚未完全解决
(3)反应堆的安全问题尚需不断监控及改进
(4)核不扩散要求的约束,即核电站反应堆中生成的钚-239受控制
(5)核电建设投资费用仍然比常规能源发电高,投资风险较大
海洋能
海洋能指蕴藏于海水中的各种可再生能源,包括潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能、海水盐度差能等。这些能源都具有可再生性和不污染环境等优点,是一项亟待开发利用的具有战略意义的新能源。
波浪发电,据科学家推算,地球上波浪蕴藏的电能高达90万亿度。目前,海上导航浮标和灯塔已经用上了波浪发电机发出的电来照明。大型波浪发电机组也已问世。我国在也对波浪发电进行研究和试验,并制成了供航标灯使用的发电装置。
潮汐发电,据世界动力会议估计,到2020年,全世界潮汐发电量将达到1000-3000亿千瓦。世界上最大的潮汐发电站是法国北部英吉利海峡上的朗斯河口电站,发电能力24万千瓦,已经工作了30多年。我国在浙江省建造了江厦潮汐电站,总容量达到3000千瓦。
风能
风能是太阳辐射下流动所形成的。风能与其他能源相比,具有明显的优势,它蕴藏量大,是水能的10倍,分布广泛,永不枯竭,对交通不便、远离主干电网的岛屿及边远地区尤为重要。
风力发电,是当代人利用风能最常见的形式,自19世纪末,丹麦研制成风力发电机以来,人们认识到石油等能源会枯竭,才重视风能的发展,利用风来做其它的事情。
1977年,联邦德国在著名的风谷--石勒苏益格-荷尔斯泰因州的布隆坡特尔建造了一个世界上最大的发电风车。该风车高150米,每个浆叶长40米,重18吨,用玻璃钢制成。到1994年,全世界的风力发电机装机容量已达到300万千瓦左右,每年发电约50亿千瓦时。
生物质能
生物质能来源于生物质,也是太阳能以化学能形式贮存于生物中的一种能量形式,它直接或间接地来源于植物的光合作用。生物质能是贮存的太阳能,更是一种唯一可再生的碳源,可转化成常规的固态、液态或气态的燃料。地球上的生物质能资源较为丰富,而且是一种无害的能源。地球每年经光合作用产生的物质有1730亿吨,其中蕴含的能量相当于全世界能源消耗总量的10-20倍,但目前的利用率不到3%。
地热能
地球内部热源可来自重力分异、潮汐摩擦、化学反应和放射性元素衰变释放的能量等。放射性热能是地球主要热源。我国地热资源丰富,分布广泛,已有5500处地热点,地热田45个,地热资源总量约320万兆瓦。
氢能
在众多新能源中,氢能以其重量轻、无污染、热值高、应用面广等独特优点脱颖而出,将成为21世纪的理想能源。氢能可以作飞机、汽车的燃料,可以用作推动火箭动力。
海洋渗透能
如果有两种盐溶液,一种溶液中盐的浓度高,一种溶液的浓度低,那么把两种溶液放在一起并用一种渗透膜隔离后,会产生渗透压,水会从浓度低的溶液流向浓度高的溶液。江河里流动的是淡水,而海洋中存在的是咸水,两者也存在一定的浓度差。在江河的入海口,淡水的水压比海水的水压高,如果在入海口放置一个涡轮发电机,淡水和海水之间的渗透压就可以推动涡轮机来发电。
海洋渗透能是一种十分环保的绿色能源,它既不产生垃圾,也没有二氧化碳的排放,更不依赖天气的状况,可以说是取之不尽,用之不竭。而在盐分浓度更大的水域里,渗透发电厂的发电效能会更好,比如地中海、死海、我国盐城市的大盐湖、美国的大盐湖。当然发电厂附近必须有淡水的供给。据挪威能源集团的负责人巴德·米克尔森估计,利用海洋渗透能发电,全球范围内年度发电量可以达到16000亿度。
水能
水能是一种可再生能源,是清洁能源,是指水体的动能、势能和压力能等能量资源。广义的水能资源包括河流水能、潮汐水能、波浪能、海流能等能量资源;狭义的水能资源指河流的水能资源。是常规能源,一次能源。水不仅可以直接被人类利用,它还是能量的载体。太阳能驱动地球上水循环,使之持续进行。地表水的流动是重要的一环,在落差大、流量大的地区,水能资源丰富。随着矿物燃料的日渐减少,水能是非常重要且前景广阔的替代资源。目前世界上水力发电还处于起步阶段。河流、潮汐、波浪以及涌浪等水运动均可以用来发电。
一、太阳能
太阳能一般指太阳光的辐射能量。太阳能的主要利用形式有太阳能的光热转换、光电转换以及光化学转换三种主要方式。广义上的太阳能是地球上许多能量的来源,如风能,化学能,水的势能等由太阳能导致或转化成的能量形式。利用太阳能的方法主要有:太阳能电池,通过光电转换把太阳光中包含的能量转化为电能;太阳能热水器,利用太阳光的热量加热水,并利用热水发电等。太阳能清洁环保,无任何污染,利用价值高,太阳能更没有能源短缺这一说法,其种种优点决定了其在能源更替中的不可取代的地位。
二、核能
核能是通过转化其质量从原子核释放的能量,符合阿尔伯特·爱因斯坦的方程E=mc^2,其中E=能量,m=质量,c=光速常量。
核能的缺陷
(1)资源利用率低
(2)反应后产生的核废料成为危害生物圈的潜在因素,其最终处理技术尚未完全解决
(3)反应堆的安全问题尚需不断监控及改进
(4)核不扩散要求的约束,即核电站反应堆中生成的钚-239受控制
(5)核电建设投资费用仍然比常规能源发电高,投资风险较大
三、海洋能
海洋能特点
1.海洋能在海洋总水体中的蕴藏量巨大,而单位体积、单位面积、单位长度所拥有的能量较小。这就是说,要想得到大能量,就得从大量的海水中获得。
2.海洋能具有可再生性。海洋能来源于太阳辐射能与天体间的万有引力,只要太阳、月球等天体与地球共存,这种能源就会再生,就会取之不尽,用之不竭。
3.海洋能有较稳定与不稳定能源之分。较稳定的为温度差能、盐度差能和海流能。不稳定能源分为变化有规律与变化无规律两种。属于不稳定但变化有规律的有潮汐能与潮流能。
人们根据潮汐潮流变化规律,编制出各地逐日逐时的潮汐与潮流预报,预测未来各个时间的潮汐大小与潮流强弱。潮汐电站与潮流电站可根据预报表安排发电运行。既不稳定又无规律的是波浪能。
4.海洋能属于清洁能源,也就是海洋能一旦开发后,其本身对环境污染影响很小。
四、风能
风能是太阳辐射下流动所形成的。风能与其他能源相比,具有明显的优势,它蕴藏量大,是水能的10倍,分布广泛,永不枯竭,对交通不便、远离主干电网的岛屿及边远地区尤为重要。风能最常见的利用形式为风力发电。风力发电有两种思路,水平轴风机和垂直轴风机。水平轴风机应用广泛,为风力发电的主流机型。
五、生物质能
生物质能来源于生物质,也是太阳能以化学能形式贮存于生物中的一种能量形式,它直接或间接地来源于植物的光合作用。生物质能是贮存的太阳能,更是一种唯一可再生的碳源,可转化成常规的固态、液态或气态的燃料。
地球上的生物质能资源较为丰富,而且是一种无害的能源。地球每年经光合作用产生的物质有1730亿吨,其中蕴含的能量相当于全世界能源消耗总量的10-20倍,但利用率不到3%。
生物质能(又名生物能源)是利用有机物质(例如植物等)作为燃料,通过气体收集、气化(化固体为气体)、燃烧和消化作用(只限湿润废物)等技术产生能源。只要适当地执行,生物质能也是一种宝贵的可再生能源,但要看生物质能燃料是如何产生出来。
全球范围正在炒作用玉米、小麦、食糖等粮食来制造汽油等能源来满足日益增长的需求,以及过高成本带来的过高价格。当前主要是以甜高粱、木薯等为原料。
为人类的生产和生活提供各种能力和动力的物质资源,是国民经济的重要物质基础。能源的开发和有效利用程度以及人均消费量是生产技术和生活水平的重要标志。
六、地热能
地球内部热源可来自重力分异、潮汐摩擦、化学反应和放射性元素衰变释放的能量等。
放射性热能是地球主要热源。中国地热资源丰富,分布广泛,已有5500处地热点,地热田45个,地热资源总量约320万兆瓦。
七、氢能
1、氢能的优点:
(1)安全环保:氢气分子量为2, 仅为空气的1/14, 因此,氢气泄漏于空气中会自动逃离地面,不会形成聚集。而其他燃油燃气均会聚集地面而构成易燃易爆危险。氢气无味无毒,不会造成人体中毒,燃烧产物仅为水,不污染环境。
(2)高温高能:1kg氢气的热值为34000Kcal, 是汽油的三倍。氢氧焰温度高达2800度,高于常规液气。
(3)热能集中:氢氧焰火焰挺直,热损失小,利用效率高。
(4)自动再生:氢能来源于水,燃烧后又还原成水。
(5)催化特性: 氢气是活性气体催化剂,可以与空气混合方式加入催化燃烧所有固体,液体、气体燃料。加速反应过程,促进完全燃烧,达到提高焰温、节能减排之功效。
(6)还原特性:各种原料加氢精炼。
(7)变温特性:可根据加热物体的熔点实现焰温的调节。
(8)来源广泛:氢气可由水电解制取,水取之不尽,而且每kg水可制备1860升氢氧燃气。
(9)即产即用:利用先进的自动控制技术,由氢氧机按照用户设定的按需供气,不贮存气体。
(10)应用范围广:适合于一切需要燃气的地方。
2、氢能的缺点:
(1)制取成本高,需要大量的电力;
(2)生产、存储难:氢气密度小,很难液化,高压存储不安全。
八、海洋渗透能
海洋渗透能是一种十分环保的绿色能源,它既不产生垃圾,也没有二氧化碳的排放,更不依赖天气的状况,可以说是取之不尽,用之不竭。而在盐分浓度更大的水域里,渗透发电厂的发电效能会更好,比如地中海、死海、中国盐城市的大盐湖、美国的大盐湖。
当然发电厂附近必须有淡水的供给。据挪威能源集团的负责人巴德·米克尔森估计,利用海洋渗透能发电,全球范围内年度发电量可以达到16000亿度。
九、水能
水能是一种可再生能源,是清洁能源,是指水体的动能、势能和压力能等能量资源。广义的水能资源包括河流水能、潮汐水能、波浪能、海流能等能量资源;狭义的水能资源指河流的水能资源。是常规能源,一次能源。
水不仅可以直接被人类利用,它还是能量的载体。太阳能驱动地球上水循环,使之持续进行。地表水的流动是重要的一环,在落差大、流量大的地区,水能资源丰富。随着矿物燃料的日渐减少,水能是非常重要且前景广阔的替代资源。
世界上水力发电还处于起步阶段。河流、潮汐、波浪以及涌浪等水运动均可以用来发电。可以利用电解水分子和光以及化学分解水分子的方式,来分解到可燃烧的氢气,它可作为新的,多用途的能源来替代现有的矿物质能源。
水分子的分解过程简而易行,投资少见效快。这给水能的综合利用带来了广泛的前景,在地球上,水是一种到处可见的液态物质。通过水的分解装置,制备出氢燃料,可用于汽车,航天航空,热力发电等工业和民用方面,在较大的程度上,缓解了人类对矿物质资源的过分依赖。
扩展资料:
新能源特点
1)资源丰富,普遍具备可再生特性,可供人类永续利用;比如,陆上估计可开发利用的风力资源为253GW, 而截止2003年只有0.57GW被开发利用,预计到2010年可以利用的达到4GW, 到2020年到20GW,而太阳能光伏并网和离网应用量预计到2020年可以从的0.03GW增加1至2个GW。
2)能量密度低,开发利用需要较大空间;
3)不含碳或含碳量很少,对环境影响小;
4)分布广,有利于小规模分散利用;
5)间断式供应,波动性大,对持续供能不利;
6)除水电外,可再生能源的开发利用成本较化石能源高。
参考资料来源:百度百科-新能源
文/刘逸敏 周畅 编辑/奥特快
来源:远川出海研究
位于北欧斯堪的纳维亚半岛西部的挪威,三分之一的国土位于北极圈,是世界上地理位置最靠北的国家,有漫长曲折的海岸线和星罗棋布的沿海岛屿,也被称为“万岛之国”。
而就是这样一个国土面积相当于我国的云南省,人口只有500多万的国家,却是世界上最大的油气生产国之一,而且还同时拥有超过96%的可再生能源发电比例,连续六年被联合国评为最适宜居住的国家,也是当前全球经济最发达的国家之一。
这里面就存在两个悖论。第一,资源丰富的国家往往因抢夺资源而战乱不休,或者因为资源陷阱陷入腐败与停滞的怪圈,但挪威好像与这些都不沾边;第二,一个油气生产大国,竟然也是一个大国,这两者如何同时成立?
要一句话概括下挪威的奋斗史,可以说是从北欧最穷到北欧最富。
挪威人基本都是维京人的后代,主要靠打渔和海盗营生,中世纪的时候它隔壁的丹麦、瑞典都已经比较强了,但挪威还是在原地踏步,所以接连被这两个国家统治。
而且由于在欧洲边缘地带,受到的影响小,也没趁着15世纪欧洲成为世界体系中心的时候富起来,一直到19世纪初的时候,挪威生产的产品还是一些基础的农、渔、林,尤其是渔业。鳕鱼、三文鱼、比目鱼、狼鱼、海鳟、马鲛鱼、猪齿鱼..……以及臭名远扬的鲱鱼。
除了各种鱼,还有传说中的海盗美食熏羊头,据说做法极其复杂,但卖相实在可怕。
由于卖鱼赚不了几个钱,所以当时挪威许多人都选择移民海外,其中四分之一都移民到了美国,并且是当时美国移民人群中最穷的。
那挪威怎么一跃成为北欧最富的呢?
这就要说到挪威比较特殊的能源结构——白煤黑金,白煤就是水电,黑金就是石油。
两次工业革命后,科技的进步让挪威人开始琢磨起自己所拥有的自然资源。因为三面环海,多山地、瀑布和湖泊,天然的高差蕴藏着丰富的水电资源。
挪威在1970到1985年建立了一大批水电站,一直到发展到现在,水电发电量占发电总量的96%以上,民用电价格极其低廉,逐渐吸引了外国资本来挪威投资设厂,制造能源密集型产品,比如人造肥料、铝和锌。
根据统计,这时候的挪威,几乎一半的生产、制造类企业都由外资成立,就这样挪威逐渐积累起财富。
如果说挪威靠水电立国,那就是靠油气富国。1969年12月,挪威艾科油田被人们发现。这是迄今为止挪威大陆架上的第二大油气发现,即使是50多年后的今天,它的产量仍相当于四分之一个大庆油田。
接着,沿着挪威大陆架,北海海域发现了一系列油气田。挪威人开始修建管道,将天然气送往德国,原油则送往英国和其他欧洲国家。凭借这些资源,挪威在巅峰时期颠覆时期一度成为仅次于俄罗斯、沙特阿拉伯的全球第三大天然气出口国。
后来北海油田被英国和挪威开采达到顶峰之后,挪威又转去开发巴伦支海的油气。截止2012年,油气占到挪威出口的43%,GDP的25%,财政收入的30%,直接或间接雇用了25万人口。石油工业出现前,挪威人均国民生产总值比瑞典低40%,现在却高于瑞典65%。
按理说这种卖资源发家的国家,掉进腐败或停滞的资源陷阱是难免的。但挪威似乎并不明显,关键原因之一就是挪威用卖油气赚来的钱,组建了全球最大的主权基金,挪威养老基金。
挪威养老基金总规模高达1.3万亿美元,折合8万亿人民币,相当于整个国家GDP的3倍,平摊到每个国民,一人能有24万美元,折合150万人民币。
他们将这笔巨款投资于海外,用来分享全球红利。基金池内70%为股票,重仓腾讯、阿里、Google、等稳定型科创企业,截止2021年,挪威养老基金在全球69个国家和地区,投资了9100只股票,拥有全球所有省市股份的1.4%。即便哪天油卖完了,还能用这个基金赚利息。
基金获得的收益,一部分被拿来提升国民福利,一部分用来对冲高度石油依赖的可能导致的经济周期,剩下的最大部分用来投资石油资源的替代品,也就是新能源。
为什么一个油气生产大国会急着转型做新能源呢?
首先,欧洲对能源问题的关切是有传统的。1997年,欧盟为了达成《京都议定书》中的减排承诺,就建立了一个“欧盟碳排放交易体系”,就是给企业都设定了碳排放的上线,也允许出售剩余的排放权,并且通过逐年缩减碳排放权的规模,让企业迫于环保和成本的压力缩减碳排放,然后使用清洁能源。
总之一句话,每个国家企业碳排放达标就赚钱,不达标就扣钱。
基于这种压力,各签署国都开始纷纷开始减排,其中挪威就同意到2012年将碳排放量减少到1990年水平以下并且不超过1%。而且,当初靠水电发家的挪威,本身也有做清洁能源的历史。从1991年,挪威就开始征收碳排放税、环境税,温室气体税就达到每千克726挪威克朗(合人民币约547元)。
1996年,卖油为主的挪威国家石油公司居然率先开发了二氧化碳捕集与封存(CCS)技术。这是个什么技术呢?我们都知道油气开发会产生大量二氧化碳废气,那么这个CCS项目就可以把在发电厂或者水泥厂接收到的二氧化碳用胺溶剂提取,然后用盐水的形式沉积在海底, 从而减少大气中的碳排放量。
在新能源汽车方面,挪威也是全球对电动车接受度最高的国家。
现在很多国家都制定了电动车替换燃油车的计划,比如英国设定的是2035年禁售燃油车,法国、西班牙是2040年,挪威最为激进,直接设定在2025年,所以挪威可能会是全球第一个禁售燃油车的国家,在2020年,挪威纯电动车的销量占比已超过汽车总销量的一半。
当然,要禁售人们已经使用了上百年的燃油车的这种激进计划,需要强力的补贴政策。
在挪威,购买纯电动车不需要缴纳购置税、进口税和买家增值税,而且开车上路还可以节省至少50%的通行费。除了免税优惠外,挪威还给予了路权优惠。平日开电动车上路,可以在高峰期使用公交车专用通道。在过路费、城市中心地区的停车费和拥堵费方面,电动车车主也可享受不同程度的减免。
除开政府与民众的接受,靠着过去发展水电资源打下的扎实基础,以及养老基金的财务倾斜,挪威建设了大量电力基础设施。
在挪威,新能源电动车所需的充电桩随处可见。截至2020年底,挪威充电桩数量为1.85万根(1.35万根快充、0.5万根慢充),占据欧洲快充桩的13,平均每1万名挪威居民就拥有35个充电桩,是日本的11倍,主干道每百公里就有2-3座充电桩,甚至就连位于北极圈内的城市也有充电设施。如此密集的充电桩覆盖率,极大方便电动车的出行需求。
另外,由于寒暖流的交汇,挪威并没有想象中那么冷,即使在冬季,挪威沿海大部分海面都不会结冰,因此不用担心会有恶劣的严寒天气影响动力电池续航。
今年10月1号,蔚来汽车在挪威首都奥斯陆的第一家NIO Space正式开业,标志着蔚来正式进军欧洲市场。
而早在2020年,小鹏就已经向挪威出海了300多辆电动车,比亚迪也宣布挪威是比亚迪进入欧洲乘用车市场的首站。就连老牌“红旗"汽车的高端全电动SUV "E-HS9”去年据说在挪威市场光预售就超过650辆。上汽集团的国产名爵MGZS更是早就荣登挪威销量榜第七。
扎堆出海挪威背后,是挪威本身对新能源车的重视。除了新能源车,2019北京国际风能大会暨展览会上挪威驻华大使Signe Brudeset也表示风电已成为中挪合作重要组成部分,一方面挪威在风电开发的经验可以给中国海上风能发展提供借鉴,另一方面中国作为先进技术开发的中心也会在开发风电的道路上发挥重要的作用。
除此之外,去年由上海交通大学牵头,中国与挪威能源科研创新中心合作的国家重点研发计划“低碳社区,建筑清洁能源冷热电联供关键技术及示范”正式立项实施,主要通过技术突破,利用可再生能源技术建设来低碳社区/建筑。
在之前欧洲小硅谷爱沙尼亚数字产业的视频中,我提到刘世锦老师在《读懂十四五》里指出数字革命是当代世界的两大浪潮之一,而另一大浪潮,就是能源革命。既然能源革命是普世性的,那这必然意味着在这个过程中我们有大量可以与其他国家合作的空间。
以能源和气候变化为切入点,既可以作为缓和大国矛盾的抓手,也可以作为国际合作的由头。毕竟,能源与环境关系到整个地球的命运,略带黑色幽默地说,如果地球完蛋了,那么人类的一切矛盾,都不值一提。
常见新能源形式概述
太阳能
太阳能一般指太阳光的辐射能量。
太阳能的主要利用形式有太阳能的光热转换、光电转换以及光化学转换三种主要方式
广义上的太阳能是地球上许多能量的来源,如风能,化学能,水的势能等由太阳能导致或转化成的能量形式。
利用太阳能的方法主要有:太阳电能池,通过光电转换把太阳光中包含的能量转化为电能;太阳能热水器,利用太阳光的热量加热水,并利用热水发电等。
太阳能可分为3种:
1.太阳能光伏 光伏板组件是一种暴露在阳光下便会产生直流电的发电装置,由几乎全部以半导体物料(例如硅)制成的薄身固体光伏电池组成。
由于没有活动的部分,故可以长时间操作而不会导致任何损耗。
简单的光伏电池可为手表及计算机提供能源,较复杂的光伏系统可为房屋照明,并为电网供电。
光伏板组件可以制成不同形状,而组件又可连接,以产生更多电力。
近年,天台及建筑物表面均会使用光伏板组件,甚至被用作窗户、天窗或遮蔽装置的一部分,这些光伏设施通常被称为附设于建筑物的光伏系统。
2.太阳热能 现代的太阳热能科技将阳光聚合,并运用其能量产生热水、蒸气和电力。
除了运用适当的科技来收集太阳能外,建筑物亦可利用太阳的光和热能,方法是在设计时加入合适的装备,例如巨型的向南窗户或使用能吸收及慢慢释放太阳热力的建筑材料。
3.太阳光合能:植物利用太阳光进行光合作用,合成有机物。
因此,可以人为模拟植物光合作用,大量合成人类需要的有机物,提高太阳能利用效率。
核能
核能是通过转化其质量从原子核释放的能量,符合阿尔伯特·爱因斯坦的方程E=mc^2,其中E=能量,m=质量,c=光速常量。
核能的释放主要有三种形式:
A.核裂变能
所谓核裂变能是通过一些重原子核(如铀-235、铀-238、钚-239等)的裂变释放出的能量
B.核聚变能
由两个或两个以上氢原子核(如氢的同位素—氘和氚)结合成一个较重的原子核,同时发生质量亏损释放出巨大能量的反应叫做核聚变反应,其释放出的能量称为核聚变能。
C.核衰变
核衰变是一种自然的慢得多的裂变形式,因其能量释放缓慢而难以加以利用
核能的利用存在的主要问题:
(1)资源利用率低
(2)反应后产生的核废料成为危害生物圈的潜在因素,其最终处理技术尚未完全解决
(3)反应堆的安全问题尚需不断监控及改进
(4)核不扩散要求的约束,即核电站反应堆中生成的钚-239受控制
(5)核电建设投资费用仍然比常规能源发电高,投资风险较大
海洋能
海洋能指蕴藏于海水中的各种可再生能源,包括潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能、海水盐度差能等。
这些能源都具有可再生性和不污染环境等优点,是一项亟待开发利用的具有战略意义的新能源。
波浪发电,据科学家推算,地球上波浪蕴藏的电能高达90万亿度。
目前,海上导航浮标和灯塔已经用上了波浪发电机发出的电来照明。
大型波浪发电机组也已问世。
我国在也对波浪发电进行研究和试验,并制成了供航标灯使用的发电装置。
将来的世界,每一个海洋里都会有属于我们中国的波能发电厂。
波能将会为我国的电业作出很大贡献。
潮汐发电,据世界动力会议估计,到2020年,全世界潮汐发电量将达到1000-3000亿千瓦。
世界上最大的潮汐发电站是法国北部英吉利海峡上的朗斯河口电站,发电能力24万千瓦,已经工作了30多年。
中国在浙江省建造了江厦潮汐电站,总容量达到3000千瓦。
风能
风能是太阳辐射下流动所形成的。
风能与其他能源相比,具有明显的优势,它蕴藏量大,是水能的10倍,分布广泛,永不枯竭,对交通不便、远离主干电网的岛屿及边远地区尤为重要。
风力发电,是当代人利用风能最常见的形式,自19世纪末,丹麦研制成风力发电机以来,人们认识到石油等能源会枯竭,才重视风能的发展,利用风来做其它的事情。
1977年,联邦德国在著名的风谷--石勒苏益格-荷尔斯泰因州的布隆坡特尔建造了一个世界上最大的发电风车。
该风车高150米,每个浆叶长40米,重18吨,用玻璃钢制成。
到1994年,全世界的风力发电机装机容量已达到300万千瓦左右,每年发电约50亿千瓦时。
生物质能
生物质能来源于生物质,也是太阳能以化学能形式贮存于生物中的一种能量形式,它直接或间接地来源于植物的光合作用。
生物质能是贮存的太阳能,更是一种唯一可再生的碳源,可转化成常规的固态、液态或气态的燃料。
地球上的生物质能资源较为丰富,而且是一种无害的能源。
地球每年经光合作用产生的物质有1730亿吨,其中蕴含的能量相当于全世界能源消耗总量的10-20倍,但目前的利用率不到3%。
生物质能利用现状
2006年底全国已经建设农村户用沼气池1870万口,生活污水净化沼气池14万处,畜禽养殖场和工业废水沼气工程2,000多处,年产沼气约90亿立方米,为近8000万农村人口提供了优质生活燃料。
中国已经开发出多种固定床和流化床气化炉,以秸秆、木屑、稻壳、树枝为原料生产燃气。
2006年用于木材和农副产品烘干的有800多台,村镇级秸秆气化集中供气系统近600处,年生产生物质燃气2,000万立方米。
地热能
地球内部热源可来自重力分异、潮汐摩擦、化学反应和放射性元素衰变释放的能量等。
放射性热能是地球主要热源。
我国地热资源丰富,分布广泛,已有5500处地热点,地热田45个,地热资源总量约320万兆瓦。
氢能
在众多新能源中,氢能以其重量轻、无污染、热值高、应用面广等独特优点脱颖而出,将成为21世纪最理想的新能源。
氢能可应用于航天航空、汽车的燃料,等高热行业。
海洋渗透能
如果有两种盐溶液,一种溶液中盐的浓度高,一种溶液的浓度低,那么把两种溶液放在一起并用一种渗透膜隔离后,会产生渗透压,水会从浓度低的溶液流向浓度高的溶液。
江河里流动的是淡水,而海洋中存在的是咸水,两者也存在一定的浓度差。
在江河的入海口,淡水的水压比海水的水压高,如果在入海口放置一个涡轮发电机,淡水和海水之间的渗透压就可以推动涡轮机来发电。
海洋渗透能是一种十分环保的绿色能源,它既不产生垃圾,也没有二氧化碳的排放,更不依赖天气的状况,可以说是取之不尽,用之不竭。
而在盐分浓度更大的水域里,渗透发电厂的发电效能会更好,比如地中海、死海、我国盐城市的大盐湖、美国的大盐湖。
当然发电厂附近必须有淡水的供给。
据挪威能源集团的负责人巴德·米克尔森估计,利用海洋渗透能发电,全球范围内年度发电量可以达到16000亿度。
水能
水能是一种可再生能源,是清洁能源,是指水体的动能、势能和压力能等能量资源。
广义的水能资源包括河流水能、潮汐水能、波浪能、海流能等能量资源;狭义的水能资源指河流的水能资源。
是常规能源,一次能源。
水不仅可以直接被人类利用,它还是能量的载体。
太阳能驱动地球上水循环,使之持续进行。
地表水的流动是重要的一环,在落差大、流量大的地区,水能资源丰富。
随着矿物燃料的日渐减少,水能是非常重要且前景广阔的替代资源。
目前世界上水力发电还处于起步阶段。
河流、潮汐、波浪以及涌浪等水运动均可以用来发电。
可以利用电解水分子和光以及化学分解水分子的方式,来分解到可燃烧的氢气,它可作为新的,多用途的能源来替代现有的矿物质能源。
水分子的分解过程简而易行,投资少见效快。
这给水能的综合利用带来了广泛的前景,在地球上,水是一种到处可见的液态物质。
通过水的分解装置,制备出氢燃料,可用于汽车,航天航空,热力发电等工业和民用方面,在较大的程度上,缓解了人类对矿物质资源的过分依赖。