科学探索|刘科院士:碳中和认知有六个误区 五个现实路径( 二 )
第六个误区是希望以电动车取代燃油车来降低碳排放 , 但事实上电动车与燃油车之争在一百年前就已经开始了 。刘科院士表示 , “如果能源结构不改变 , 如果电网67%的还是煤电 , 那电动车是在增加碳排放 , 而不是减少碳排放 。只有能源结构和电网里大部分是可再生能源构成的时候 , 电动车才能算得上清洁能源” 。
甲醇可能是最好的储氢载体
【科学探索|刘科院士:碳中和认知有六个误区 五个现实路径】前100年电动车为什么未能战胜燃油车?在刘科院士指出 , 一方面是能量密度和基础设施的问题 , 比如液体燃料能量密度远高于气体 , 同时 , “液体能源有个非常好的特点 , 陆上可以管路输送 , 海上可以非常便宜地跨海输送” , 而且人类已建成遍布全球各地的液体燃料加注设施 。另一方面是量产成本与污染的问题 , 主要是电池中使用的重金属(镍、钴、铅、镉等)易造成生态污染 , 而电池回收技术还有待进一步发展 。
刘科院士认为氢能的优势明显 , “发电效率高 , 能降低对石油的依赖 , 排放为水蒸气 , 而且大规模量产燃料电池后成本能下来” 。但氢能也存在储氢运氢成本高、安全隐患大、基础设施投资高昂等问题 。
氢能汽车为什么没有产业化?刘科院士指出 , 最根本的原因是氢气不适合于作为大众你我共有的能源载体 。“制氢容易 , 但储氢、运氢有难度” 。
刘科院士认为 , 甲醇是非常好的液体储氢、运氢载体 。为什么提出甲醇这条线路?他表示 , 甲醇可以从煤、天然气来制 , 未来可以用太阳能催化二氧化碳和水来制甲醇 , 就变成绿色的甲醇 。中国现在甲醇产能全世界最高 , 大概8000多万吨 , 按吨位来讲接近汽油1/4的量 。另外 , 页岩气革命让世界发现了100多年用不完的天然气 。“有100多年用不完的天然气 , 就有100多年用不完的甲醇 。”他指出 , 未来我们也可以用太阳能制甲醇 , 这样生产的甲醇就完全是绿色甲醇了 。
电动车和燃料电池最大的问题在于基础设施的土地成本问题和冬天续航问题 , 而甲醇等液体燃料供给氢能 , 则可以解决电动车充电及燃料电池加氢站建设的痛点 。当前 , 甲醇加注站已经在全国多个省市示范成功 , 现有加油站也可以通过简单改造即可完成 , 储运基本成熟;醇水溶液的储运 , 相当于储运64wt%的酒精 , 相关技术更为成熟;同时 , 地下停车场也可以自行搭建甲醇氢能发电系统 , 无需电网扩容 , 就可以实时发电供给充电桩电力 。
碳中和的五个现实路径
第一个路径是通过现有煤化工与可再生能源结合实现低碳能源系统 。一方面可以让现有的煤化工实现净零碳排放 , 另一方面是通过太阳能、风能、核能电解水制备绿氢和氧气 , 合成气不经水汽变换 , 大大降低煤制甲醇的二氧化碳排放 。
第二个路径是利用煤炭领域的碳中和技术——微矿分离技术 。在煤燃烧前 , 把可燃物及含污染物的矿物质分离开 , 制备低成本类液体燃料+土壤改良剂 , 源头解决煤污染、滥用化肥及土壤生态问题 , 同时低成本生产甲醇、氢气等高附加值化学品 。
第三个路径是实现光伏与农业的综合发展 , 将光伏与农业、畜牧业、水资源利用及沙漠治理并举 , 实现光伏和沙漠治理结合 , 及光伏和农业联合减碳 。
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