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比尔盖茨:减少温室气体排放的关键一步

作者:碳视界编辑部
文长2140 - 时长6分

摘要:
风能和太阳能发电以创纪录的速度在全球范围内扩展,使更多人能够从清洁能源获得电力。现在有更好的消息。通过投资能源创新领域,我们可以在部署现有技术(如可再生能源)的基础上继续发展,并重点在储能、碳捕集利用与封存、核能、高压输配电等领域持续创新,这将有助于加速从化石能源向可靠且成本合理的“零碳”电力未来转变。

风能和太阳能发电以创纪录的速度在全球范围内扩展,使更多人能够从清洁能源获得电力。现在有更好的消息。通过投资能源创新,我们可以在部署现有技术(如可再生能源)的基础上继续发展,这将有助于加速从化石能源向可靠且成本合理的“零碳”电力未来转变。

这将是一项令人难以置信的成就,也是我们可以采取的最重要步骤,从而防止全球变暖的严重影响。虽然发电是气候变化的最大单一因素占所有温室气体排放量的25%并且每天都在增长发电在所有解决方案中也占有了更大部分。通过清洁能源电力,我们可以做的不仅仅是照亮我们的房屋并为我们的电网供电我们将解锁碳能源,进而为其他的75%温室气体排放单位(包括运输,建筑和制造业)提供能源例如电动汽车和公共汽车、适用于家庭和企业的排放暖系统、让能源密集型工厂使用更清洁的电力来制造产品等。

那么,要实现零碳发电的目标需要什么呢?

我们必须解决两个挑战。第一个挑战,我们需要做更多的工作来利用太阳能和风能。由于太阳能电池板,风力涡轮机和其他技术的成本下降,部署可再生能源系统比以往任何时候都更便宜。第二个挑战可能不那么明显,也更困难。我们需要在技术方面取得重大突破,即使在无风天、多云天气或夜间,我们也能为电网提供清洁能源。

通常,我们会使用天然气等化石能源作为可再生能源的后备,它们可在需要时快速可靠地提供电力。但是,为了达到近零排放的目标,我们需要找到一种方法来使用更多的清洁能源。

虽然我希望这个问题可以有一个完美的解决方案,但现在还没有。未来几年将需要的是多样化和灵活的能源解决组合方案以支持可再生能源发电的未来。所有这些都可以帮助我们过渡到低成本,“零碳”的电力。

以下是我们向清洁电力转型所需的三个关键解决方案:

1.改进的储能系统

太阳能和风能是令人难以置信的能源。在太阳落山和风吹停止后寻找储存能量的方法是我们需要解决的一大挑战。我们确实有办法储存能量,就像锂离子电池一样,成本也在逐渐降低。我们没有的是可靠且广泛可用的方式来存储可再生能源长达数天、数周甚至数月。幸运的是,有很多创造性思维来解决这些挑战。我是一家名为Breakthrough Energy Ventures(BEV)集团的投资者,该集团支持许多公司来探索储存能源的方法。以下是一些重要的领域创新:

水电:今天最常见的储能形式是抽水蓄能,它使用电动马达将水抽到水库。当水从水库中释放出来时,它会向下流动并通过水力涡轮机发电。这种方法的挑战在于它仅适用于高低海拔差的地理区域。由BEV支持的一家名为Quidnet Energy的新公司正在尝试一种成本更低且可以在平坦区域内建造的方法。Quidnet的系统使用可再生能源将水泵入地下井,产生巨大的压力。当需要这种能量时,释放压力,将水推出井并通过涡轮机发电。

电池:锂离子电池就像你在笔记本电脑、手机或电动汽车中找到的那样,是增长最快的存储解决方案之一。但它们最适合短期存储。由BEV支持的公司Form Energy正在开发一种新型电池,能够以比锂离子电池更低的成本提供长时间存储。

热存储:热电存储技术有可能为电网提供灵活可靠的电源备份。储存热量的最有效方法之一是熔盐。BEV支持的公司Malta,Inc.开发了一种熔盐热技术,其运行方式类似于热泵。可再生能源作为热量存储在熔盐中。在放电模式下,该系统用作热力发动机,利用热量来发电。

零碳燃料:还有其他令人兴奋的潜在存储解决方案,包括用风能和太阳能产生的零碳燃料,这些燃料可以转回电力或用于其他部门的降碳活动。

2.碳捕集与封存、核能

我经常听说低成本的太阳能和风能以及能源储存方面正在出现的突破意味着这些来源足以让我们进入零碳电网。但由于世界必须在减少碳排放与经济增长之间取得平衡,我们还应该考虑哪种解决方案最便宜。麻省理工学院一个最近的研究发现,用清洁能源混合方案,包括核能和碳捕集与封存(CCS),来支持可再生能源,可以使零碳电力的成本比单独使用可再生能源的成本下降62%。

核电已经成为零碳电力的来源,产生了全世界约10%的电力。它还是补充可再生能源的非常可靠的清洁能源。但高成本和安全问题减缓了核电的增长。随着核电的创新,我们可以创造出更安全,产生更少废物和更低成本的新一代核能。

我们有其他几种值得深入探索的核技术。其中之一,来自我们支持的一家名为TerraPower的公司。他们采用了一种称为行波反应堆(traveling wave reactor)的方法,该方法既安全又可防止扩散,并且产生的废物非常少。为了使这些创新成为现实,我们也需要政府进一步为核能研究提供新的资金,并证明核能有未来。

我们获得零碳电力的另一种方式是碳捕集、利用与封存(CCUS),它将能源厂废气中的二氧化碳排放分离并永久存储,以使其远离大气。这种技术在可再生能源潜力不佳的地方尤为重要。

3.高压,长距离输电线路

风能和太阳能等可再生能源通常远离能源需求最大的城市或工业区。将我们的可再生能源供应与需求连接起来需要我们建造长距离输送大量电力的输电线路。高压直流(HVDC)传输技术将有助于我们将可再生能源整合到我们的电力供应中。然而,扩建高压直流输电线路不仅需要对我们的电网进行新的投资,还需要国家和地方政策来支持其建设。


封面图:网络

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