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中欧联合攻关捕碳革命性新技术

转载 2019-12-08 17:39:59

       未来相当长时间内全球还是要依靠化石能源,不可避免地要对化石能源产生的大量二氧化碳进行管理。CCUS(碳捕集、利用与封存)的直接去碳化技术,改写了二氧化碳作为主要温室气体的命运,被国际能源署(IEA)定义为连接现在与未来能源的桥梁。但是将工业生产、发电等人类活动过程中产生的二氧化碳收集,赶回深部地下岩层中关起来与大气隔绝,甚至将其资源化利用以产生经济效益-这在全球气候紧急状态下看上去很美好的CCUS,在大规模商业应用中却因成本高昂和技术可靠性遭遇尴尬。随着势不可挡的能源转型大潮席卷全球,正努力推动自身低碳化转型的国际石油公司(IOC)成为CCUS技术最积极的投资推广者。

化学链式燃烧(CLC)技术

       法国能源巨头道达尔对CCUS技术非常重视,每年都会将10%的研发经费投入其中,金额高达6000万欧元。据介绍,道达尔正在成都参与建造世界规模最大的化学链式燃烧(CLC)技术工业化中试装置,其能在发电并生产蒸汽的同时,捕获高纯度二氧化碳,大大降低二氧化碳捕集能耗和成本。目前,该装置设计已经基本完成,即将进入招标阶段。该项目属于中欧污染物减排技术研究计划,由中国科技部与欧盟委员会共同资助,是中国和欧盟在能源技术领域国际合作研发的重点项目。项目始于2017年,预计5年内建成,总投资2000万欧元,其中道达尔的投入为500万欧元。除了道达尔外,项目参与者还包括清华大学、东方电气集团东方锅炉股份有限公司、浙江大学、挪威科技工业研究院(SINTEF)、法国石油研究院IFP、波兰西里西亚大学(University of Silesia)、贝罗娜咨询公司(Bellona Consulting) 等。

       对于这一装置的创新性,项目专家称,当前碳捕集和封存技术的难点在于如何高效分离化石燃料燃烧后产生的二氧化碳和氮气。该项目设计了两个反应器,一是将空气跟金属颗粒反应,以铁为例,反应后得到氧化铁,剩下不变的是氮气。氧化铁是固态的,氮气是气态的,所以易于分离。再把氧化铁送到另一个反应器里,跟碳氢化合物反应后生成二氧化碳、水蒸气和铁。这样就得到了高能量的水蒸气和高纯度的二氧化碳,可以很好地整合到炼油厂或者发电厂。

       国际能源署(IEA)数据显示,2018年全球一次能源消费较2017年增长2.3%,全球能源相关二氧化碳排放达331亿吨,较2017年增长1.7%,二氧化碳浓度为300万年来最高。IEA认为,要应对气候变化,实现碳减排目标,必须大力推广CCUS技术,否则很难实现《巴黎协定》设定的升温不超过2摄氏度的目标。政府间气候变化专门委员会(IPCC)数据也显示,到2050 年,CCUS技术将用于处理全球1/3的二氧化碳排放。IPCC的研究结果中几乎所有气候变暖警告场景都需要这项技术。虽然业界普遍认为CCUS技术对实现碳减排目标至关重要,但该领域研究实际进展缓慢。因为CCUS投资特别大,特别是近年来受经济下行影响,很多国家在投资过程中会有所迟疑,力度也不是那么大。要研究新技术,也要把已有技术成熟化、产业化。就目前而言,CCUS很多技术尚在实验室阶段。当一个技术停留在实验室阶段是最贵的时候,只有规模化后才有降价空间。同时,随着一项技术变得越来越成熟,成本自然也会下降,要让技术往产业应用的角度去靠。

OGCI行动

      专家建议要积极探讨可行的商业模式,使CCUS技术与实际的商业项目相整合。道达尔近年来在该项技术上的投入,有一些很前瞻性的技术研究,但更多的是大型项目的论证,其目的就是希望能让技术往产业方向走,看到它的商业模式。他也提到,可行的商业模式需要建立在政府的碳税以及其他政策机制的框架下。除了成本高昂外,公众关注度不够、国际间缺乏协作也是CCUS技术发展受限的原因。在谈论CCUS项目的时候,它不是一个经济项目,而是一个环境项目。环境方面考虑更多是要以开放创新的心态,倡导国际性合作。气候变化是人类共同面临的挑战,不能光靠行业内的人士来解决。首先是要让公众意识到CCUS的重要性,得到社会的更多认可和支持。在民意基础的情况下,各国政府之间也要有一个协调。能源行业内的大企业和公司需要从现在开始为将来做准备,着力解决CCUS领域尚具挑战性的技术问题。

       道达尔对CCUS的押宝并非孤例。英国石油公司(BP)认为,受益于CCUS技术,脱碳天然气将在低碳未来中成为最有成本效益的能源之一。埃克森美孚、壳牌公司也已将CCUS列入低碳技术投资的重点方向之一。目前,由13个国际大型油气企业组成的油气企业气候组织(OGCI)已将CCUS摆上议事日程。为实现《巴黎协议》温控目标,OGCI将油气领域CCUS作为核心研究和投资方向之一,并将中国视为重要实践地区。中国石油天然气集团有限公司(CNPC)表示,CCUS是油气行业能够有所作为、有所贡献的重要领域之一。OGCI成员公司拥有专业知识、经验和资产负债表,可为CCUS的全球部署做出贡献。而中国市场潜力巨大,将成为CCUS技术商业化的重要阵地。


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