當前業(yè)內對碳中和的挑戰及認知有限，存在六大誤區和五個(gè)現實(shí)路徑。7月15日，全國碳市場(chǎng)開(kāi)市之時(shí)，澳大利亞國家工程院外籍院士、南方科技大學(xué)創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)學(xué)院院長(cháng)劉科在深圳創(chuàng )新發(fā)展研究院等單位聯(lián)合主辦的科技創(chuàng )新院士報告廳以“碳中和誤區及其現實(shí)路徑”為主題演講時(shí)表示。
劉科認為，中國每年排放約103億噸二氧化碳，人均排放7.4噸，一個(gè)三口之家， 每年平均排放22噸二氧化碳。盡管風(fēng)能，太陽(yáng)能，二氧化碳轉化為化學(xué)品，CCS（碳捕集和儲存技術(shù)）， CCUS（碳捕集、利用與封存技術(shù)），提高能效都會(huì )或多或少的對減碳有些貢獻，都值得去鼓勵，探索和實(shí)施；但對天量排放的二氧化碳減低的比例是相當有限的。
對碳中和認知的六大誤區第一個(gè)誤區是認為風(fēng)能和太陽(yáng)能比火電都便宜了，因此太陽(yáng)能和風(fēng)能完全可以取代火電實(shí)現碳中和。事實(shí)是每年8760小時(shí)，而太陽(yáng)能每年發(fā)電小時(shí)數各地不同，平均在1700小時(shí)左右；也就是說(shuō)太陽(yáng)能大概在1/5 - 1/6 的時(shí)間段比火電便宜；而在其他5/6的時(shí)間段， 如果要儲電，其成本會(huì )遠遠高于火電。盡管中國的風(fēng)能、太陽(yáng)能增量巨大，但事實(shí)上總發(fā)電量與煤電相比仍然是杯水車(chē)薪。而且，電網(wǎng)“靠電池儲電的概念是非常危險的”，據估算，全世界5年的電池產(chǎn)能僅能滿(mǎn)足東京全市停電3天的電能。太陽(yáng)能和風(fēng)能需要大力發(fā)展，但在儲電成本仍然很高的當前，在可見(jiàn)的未來(lái)無(wú)法全部取代化石能源發(fā)電。
第二個(gè)誤區是人們以為有個(gè)魔術(shù)般的大規模儲電技術(shù)，但實(shí)際上能源行業(yè)沒(méi)有計算機行業(yè)的摩爾定律，“人類(lèi)花了100多年時(shí)間的研發(fā)，電池的能量密度并沒(méi)有得到革命性的根本的改變”，迄今大規模GW及的儲電最便宜的還是100多年前就被發(fā)明的抽水儲能技術(shù)。
第三個(gè)誤區是用二氧化碳制成化學(xué)品，但從規模上，二氧化碳制成化學(xué)品并不具備減碳價(jià)值。全世界約87%的石油都被燒掉了，約13%的石油生產(chǎn)了我們所有的石化產(chǎn)品。二氧化碳轉化為其他化學(xué)品對減碳的貢獻是相當有限的。
第四個(gè)誤區是認為利用CCUS技術(shù)能夠碳中和。把生產(chǎn)過(guò)程排放的二氧化碳進(jìn)行捕獲提純，再投入到新的生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)行循環(huán)再利用或封存，理論上能夠實(shí)現二氧化碳的大規模捕集，但是“碳中和不光是一個(gè)技術(shù)的問(wèn)題，更是經(jīng)濟和社會(huì )發(fā)展平衡的綜合性問(wèn)題”，劉科院士強調，在目前的技術(shù)下成本很高，也無(wú)法實(shí)現徹底固碳，而且二氧化碳在自然界的補集難度也很大，迄今靠CCS或CCUS減低的二氧化碳排放量是非常有限的。
第五個(gè)誤區是認為通過(guò)提高能效能夠實(shí)現碳中和。通過(guò)增加能效能夠顯著(zhù)降低工業(yè)流程、產(chǎn)品使用中的碳排放，前20年中國能效確實(shí)有顯著(zhù)提高，但同時(shí)期，碳排放總量不但沒(méi)降低，而且增加很多。因此，提高能效是減碳的重要手段，但只要使用化石能源，提高能效對碳中和的貢獻也是非常有限的，提高能效確實(shí)是減低碳排放的成本最低，最應該優(yōu)先做的。
第六個(gè)誤區是希望以電動(dòng)車(chē)取代燃油車(chē)來(lái)降低碳排放，但事實(shí)上電動(dòng)車(chē)與燃油車(chē)之爭在一百年前就已經(jīng)開(kāi)始了。劉科院士表示，“如果能源結構不改變，如果電網(wǎng)67%的還是煤電，那電動(dòng)車(chē)是在增加碳排放，而不是減少碳排放。只有能源結構和電網(wǎng)里大部分是可再生能源構成的時(shí)候，電動(dòng)車(chē)才能算得上清潔能源”。
甲醇可能是最好的儲氫載體
前100年電動(dòng)車(chē)為什么未能戰勝燃油車(chē)？在劉科院士指出，一方面是能量密度和基礎設施的問(wèn)題，比如液體燃料能量密度遠高于氣體，同時(shí)，“液體能源有個(gè)非常好的特點(diǎn)，陸上可以管路輸送，海上可以非常便宜地跨海輸送”，而且人類(lèi)已建成遍布全球各地的液體燃料加注設施。另一方面是量產(chǎn)成本與污染的問(wèn)題，主要是電池中使用的重金屬（鎳、鈷、鉛、鎘等）易造成生態(tài)污染，而電池回收技術(shù)還有待進(jìn)一步發(fā)展。
劉科院士認為氫能的優(yōu)勢明顯，“發(fā)電效率高，能降低對石油的依賴(lài)，排放為水蒸氣，而且大規模量產(chǎn)燃料電池后成本能下來(lái)”。但氫能也存在儲氫運氫成本高、安全隱患大、基礎設施投資高昂等問(wèn)題。
氫能汽車(chē)為什么沒(méi)有產(chǎn)業(yè)化？劉科院士指出，最根本的原因是氫氣不適合于作為大眾你我共有的能源載體。“制氫容易，但儲氫、運氫有難度”。
劉科院士認為，甲醇是非常好的液體儲氫、運氫載體。為什么提出甲醇這條線(xiàn)路？他表示，甲醇可以從煤、天然氣來(lái)制，未來(lái)可以用太陽(yáng)能催化二氧化碳和水來(lái)制甲醇，就變成綠色的甲醇。中國現在甲醇產(chǎn)能全世界最高，大概8000多萬(wàn)噸，按噸位來(lái)講接近汽油1/4的量。另外，頁(yè)巖氣革命讓世界發(fā)現了100多年用不完的天然氣。“有100多年用不完的天然氣，就有100多年用不完的甲醇。”他指出，未來(lái)我們也可以用太陽(yáng)能制甲醇，這樣生產(chǎn)的甲醇就完全是綠色甲醇了。
電動(dòng)車(chē)和燃料電池最大的問(wèn)題在于基礎設施的土地成本問(wèn)題和冬天續航問(wèn)題，而甲醇等液體燃料供給氫能，則可以解決電動(dòng)車(chē)充電及燃料電池加氫站建設的痛點(diǎn)。當前，甲醇加注站已經(jīng)在全國多個(gè)省市示范成功，現有加油站也可以通過(guò)簡(jiǎn)單改造即可完成，儲運基本成熟；醇水溶液的儲運，相當于儲運64wt%的酒精，相關(guān)技術(shù)更為成熟；同時(shí)，地下停車(chē)場(chǎng)也可以自行搭建甲醇氫能發(fā)電系統，無(wú)需電網(wǎng)擴容，就可以實(shí)時(shí)發(fā)電供給充電樁電力。
碳中和的五個(gè)現實(shí)路徑
第一個(gè)路徑是通過(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化工實(shí)現凈零碳排放，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，大大降低煤制甲醇的二氧化碳排放。
第二個(gè)路徑是利用煤炭領(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。
第三個(gè)路徑是實(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。
第四個(gè)路徑是峰谷電與熱儲能綜合利用，火電廠(chǎng)就是半夜也不能停，在半夜12點(diǎn)到早晨6點(diǎn)這個(gè)區間，火電廠(chǎng)盡管還在排放大量二氧化碳，但發(fā)的電沒(méi)人用；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，可大大降低二氧化碳排放，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。
第五個(gè)路徑是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。
