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        能源危機(jī)迫在眉睫 ,哪些技術(shù)最關(guān)鍵

        2019-04-01 15:15:03靖海
        海外星云 2019年23期
        關(guān)鍵詞:阿姆斯特朗核聚變羅伯特

        靖海

        麻省理工學(xué)院能源計劃主任羅伯特·阿姆斯特朗

        碳排放的增長速度遠(yuǎn)快于我們的期望

        隨著全球人口和經(jīng)濟(jì)的增長,人類對能源的需求已達(dá)到了前所未有的水平。然而,為了應(yīng)對日益迫在眉睫的全球氣候變暖,降低溫室氣體的排放也刻不容緩。2006年,麻省理工學(xué)院發(fā)起了一項能源倡議(MITEI),旨在開發(fā)突破性技術(shù),通過創(chuàng)建低碳和無碳(比如太陽能、核能等)的解決方案來有效和可持續(xù)地滿足全球能源需求,減緩氣候變化。羅伯特·阿姆斯特朗博士作為該倡議的主任,推動了與多家能源巨頭的合作落地,截至目前,多家跨國公司都是該倡議的會員單位。在該倡議的框架下,到底什么技術(shù)能在未來重整全球的能源系統(tǒng),塑造未來的世界呢?阿姆斯特朗在EmTech China全球新興科技峰會上為我們描繪了未來能源的藍(lán)圖。

        阿姆斯特朗認(rèn)為,我們現(xiàn)在面臨著巨大的能源挑戰(zhàn)。一方面,隨著全球人口的增長,越來越多的人需要能源來享受高質(zhì)量的生活及服務(wù)。而隨著人口的增長,全球GDP也會同樣增長。我們需要用更低的價格,為更多的人口提供更多的能源。在另一方面,我們同時還需要不斷地減少溫室氣體的排放。這件事情已經(jīng)迫在眉睫。2016年,大氣中二氧化碳的濃度已經(jīng)超過了400PPM。為了在本世紀(jì)末將全球溫升控制在2攝氏度以內(nèi),我們需要把二氧化碳的濃度控制到450PPM 以下。然而,不幸的是,僅僅17年后的2037年,我們很有可能就將達(dá)到這個指標(biāo)。因此,我們必須在很短的時間內(nèi),同時完成提供更多能源和降低碳排放兩個任務(wù)。

        那么,有什么技術(shù)可以幫助我們的世界做到這一點(diǎn)呢?羅伯特·阿姆斯特朗提到了四種技術(shù)。首先,是碳負(fù)排放技術(shù),也就是所謂的碳捕集———將化石燃料燃燒產(chǎn)生的尾氣和大氣中的二氧化碳收集并儲存起來。如果碳捕集技術(shù)可以大規(guī)模應(yīng)用,電力行業(yè)將會比建筑、交通、工業(yè)等領(lǐng)域更好地實現(xiàn)氣候目標(biāo)。碳捕集技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵,是要有更加經(jīng)濟(jì)的方法?,F(xiàn)在主流的碳捕集技術(shù),需要用胺溶液來實現(xiàn)二氧化碳的吸收和釋放。但想要讓二氧化碳從溶液中釋放出來,需要把胺溶液的溫度升高到100攝氏度以上,這也會制造出更多的二氧化碳排放。羅伯特·阿姆斯特朗教授提到了一個全新的方法,可以利用類似電池的電化學(xué)原理去整合這個過程。由于不需要加熱,它可以使整個過程更加節(jié)能。

        許多初創(chuàng)公司正致力于實現(xiàn)小型化的商用可控核聚變反應(yīng)堆

        其次,電力的生產(chǎn)和消費(fèi)是在整個經(jīng)濟(jì)社會層面聯(lián)動的。除了在發(fā)電環(huán)節(jié)降低碳排放,我們還需要跨行業(yè)、跨領(lǐng)域的技術(shù)。例如,我們可以利用電動汽車或燃料電池等電氣化手段,來同時降低發(fā)電和交通層面的碳排放。為交通工具提供能量的,可以是柴油、汽油,也可以是電能、生物質(zhì)能。在這些不同的路徑中,我們都可以進(jìn)行碳封存和碳捕獲,讓整體的排放量更低。MIT的科學(xué)家做了這樣一個研究,他們對比了內(nèi)燃機(jī)車、混合動力、純電動、燃料電池等不同的車型在生命周期中的碳排放。他們發(fā)現(xiàn),如果我們無法實現(xiàn)清潔的發(fā)電,那么哪怕是純電動的電動車,可能也會有間接的碳排放。而且,盡管電動汽車、燃料電池汽車整體的碳排放更低,但可能由于更加復(fù)雜的生產(chǎn)工藝,它們在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的碳排放其實是高于內(nèi)燃機(jī)汽車的。因此,利用碳捕集等技術(shù)降低電力、氫能生產(chǎn)環(huán)節(jié)的碳排放,對于降低交通領(lǐng)域的碳排放來說非常關(guān)鍵。

        第三,是儲能技術(shù)。我們面臨的一個挑戰(zhàn),是如何讓能源系統(tǒng)消納更多的可再生能源。太陽能、風(fēng)能都是波動非常明顯的發(fā)電方式,大量的強(qiáng)波動性可再生能源會給電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行造成不小的困難。而讓更多的可再生能源上網(wǎng)的關(guān)鍵,是需要更多的儲能裝置,進(jìn)行一整夜、甚至更長時間的能源存儲。

        最后,是一種極具前景的可以實現(xiàn)低碳電力生產(chǎn)的技術(shù)———可控核聚變。目前全球范圍內(nèi)有大約25家可控核聚變技術(shù)的創(chuàng)業(yè)公司,希望可以在25年內(nèi)就讓可控核聚變?yōu)楝F(xiàn)實。很多的創(chuàng)業(yè)公司都專注于最基礎(chǔ)的研究工作,包括高溫超導(dǎo)材料、脈沖式反應(yīng)堆等等。也許,可控核聚變的到來,會比之前預(yù)期的短得多。

        羅伯特·阿姆斯特朗表示,所有的這些設(shè)想,都需要有突破性的技術(shù)進(jìn)展,來真正支持這些科學(xué)技術(shù)的商業(yè)化轉(zhuǎn)型。我們還要有更多的創(chuàng)新,把能源部門的這些技術(shù)整合在一起,更好地實現(xiàn)低碳的未來。

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