李燦院士:發展可再生能源才能從根本實現碳減排

文章來源:中國能源報朱妍2020-05-28 17:55

李燦院士:發展可再生能源才能從根本實現碳減排
 
“要有效解決生態環境問題、減少二氧化碳排放,并實現對煤炭等化石資源的逐步替代,發展可再生能源是根本途徑、不二之選。近期征求意見的《能源法》,將可再生能源列為能源發展的優先領域,對其重視達到前所未有的高度,是符合我國能源可持續發展國情的正確方向。大力發展可再生能源、推動低碳轉型,再怎么強調都不為過。”在接受記者采訪時,全國政協委員、中國科學院院士、中國科學院大連化學物理研究所研究員李燦反復提及可再生能源的重要作用。
 
為何如此重視?李燦表示,首先是減排污染物和二氧化碳的迫切需要。“有統計表明,去年是有記錄116年以來,全球氣候最干燥、極端天氣頻發最多的一年,氣候變化已經到了非常嚴峻的程度,成為國際社會普遍關心的焦點。由于過度依賴化石能源,我國這樣的二氧化碳排放大國更應加倍重視可再生能源、加大減排力度。”
 
其次,出于對能源資源優化利用的現實需求。“長期以來,煤炭在我國能源體系中占據主導。但從煤炭資源總量和人均占有量來看,我國僅僅是相對富煤,人均占有量排在世界后面,化石能源日漸枯竭是不爭的事實。”李燦稱,化石能源本身不是原罪,簡單一燒了之卻帶來諸多問題。一方面,煤的燃燒過程產生大量硫氧化物和氮氧化物等大氣污染物,更嚴重的是排放巨量的二氧化碳,對氣候環境直接造成危害;另一方面,煤炭等化石能源是寶貴的原料資源,由煤炭可制備許多重要的化學品及材料。
 
“過去由于我國能源資源短缺,煤更多用于燃燒發電。如今可再生能源發展迅速,若繼續直接把煤燒掉,相當于把寶貴的原料資源燒成二氧化碳排放到大氣中去,十分可惜。為實現煤炭資源高效優化利用,少發電、多轉化,把煤作為原料來用是更為合理的路徑。相應的,就需要用可再生能源逐步替代燃煤發電。”李燦稱。
 
第三,隨著技術提升、成本降低,可再生能源利用在經濟上更加可行。李燦舉例,從發電來看,風、光等可再生能源發電成本已接近甚至低于火電成本,未來隨著技術不斷創新,其成本甚至將遠低于火電成本。“我不是強調立刻完全切斷化石能源,而是逐步實現化石能源與可再生能源的優化互補,努力實現二氧化碳減排。”
 
第四,在能源轉化過程中,一個非常重要的問題是如何將可再生能源轉化為液體燃料。因為目前包括太陽能在內的絕大部分可再生能源都用于發電,而能源需求的另一個重要難題是需要可儲存、可運輸的液體燃料。故將太陽能等再生能源轉化為液體化學燃料是一個巨大而緊迫的挑戰,這個過程也可稱之為“人工光合成”太陽燃料,即由可再生能源轉化二氧化碳和水合成的燃料可泛稱為太陽燃料。
 
李燦告訴記者,由其團隊研發并實施的國內首個液態太陽燃料合成示范工程項目已在蘭州新區成功開車,這也是全球首個真正意義上的直接資用太陽能的太陽燃料合成工業化示范工程,這個項目的核心技術就是利用太陽能光伏發電分解水制氫,氫氣再與二氧化碳反應合成甲醇燃料,即可用于替代車用汽、柴油。“目前由于我國相對富煤,煤制甲醇具備成本優勢。但在解決煤炭清潔高效利用的同時,卻無法解決煤制甲醇過程必然產生的碳排放問題。因此,利用太陽燃料是真正可持續的低碳甚至零碳發展的路徑。”
 
李燦進一步表示,對于可再生能源電解水制氫,不少人的認識還停留在過去低效率、高成本等傳統觀念。實際上,隨著可再生能源發電成本逐年降低和電解水制氫技術的快速進步,其能量轉換效率大幅提升,制氫成本顯著降低。“過去,電解水裝置效率只有百分之五六十,相當于接近一半的電能被浪費,只有一半多一點的電轉化為氫。就蘭州新區項目而言,所發展的規?;娊馑茪浼夹g的能量轉化效率可提高15-20%以上,達到目前國際上綜合技術指標最高水平。在此基礎上,電解水制氫的成本顯著下降?,F在可接近天然氣制氫成本,若采用棄光、棄風、棄水的電能,制氫成本可以接近煤制氫的成本,更重要的是可以實現制氫過程的零碳排放。”
 
“之所以不提倡煤制氫,是出于煤炭資源的優化利用和二氧化碳減排兩個方面的考慮。”李燦認為,一窩蜂上馬煤制氫的行為并不理智,也不是未來正確的方向?,F階段,氫能產業尚處于發展初期,需要少量化石能源制氫的催生與帶動。“發展氫能的初衷在于減排污染物和二氧化碳,氫燃料電池本身是一項清潔技術。但從煤制氫生產、儲運、利用的全過程來看,并沒有減少碳排放,只是將碳排放由全過程的末端轉移到前端。從發展氫燃料電池車的初心看,最終還是要發展可再生能源制氫。”
 
李燦透露,在規?;铣商柸剂系幕A上,目前還在嘗試推進可再生能源與煤化工結合,發展“零碳排放的煤化工”。“煤可以制油、制氣、制甲醇等等。但在生產過程中,煤的碳原子利用率其實很低,其中只有1/3-1/2的煤碳原子轉化為產品,另外2/3-1/2-的煤碳原子燒成二氧化碳排出去了。比如煤制甲醇,需要2-3個碳原子,而甲醇本身只需要煤炭提供1個碳原子,其余的碳原子被轉化為二氧化碳白白浪費了,碳原子利用的經濟效率不到50%。“零碳排放的煤化工”就是要實現化石資源優化利用,為綠色生產提供一套新思路。通過可再生能源實現零碳排放制氫,與煤化工過程結合,把所有的煤碳原子都經濟地轉化為產品,而不是以二氧化碳排放,這樣可以大幅節約煤炭資源,為子孫后代保留下寶貴的化石資源。
 
“值得一提的是,我國很多風、光等可再生能源多分布于西部地區,發展可再生能源及其轉化技術可形成新興產業,為西部地區帶來就業機會,為上下游關聯產業帶來新的機遇。發展新能源可為西部欠發達地區增加造血功能,有望助力解決經濟欠發達地區的產業升級、轉型和經濟可持續發展,為實施西部大開發戰略提供基礎。”李燦表示。

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