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巴斯夫中国

为世界充能

全球能源发展正面临双重挑战: 需求日益旺盛,减排势在必行。 因此,近十年是化石燃料迈向可再生能源转型的关键阶段。

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亚洲 高邮项目

安徽滁州 太阳能光伏(PV) | 土地资源节约型光伏发电站在全球都较为罕见。在中国第六大淡水湖——高邮湖,就坐落着这么一座光伏发电站, 其优势是湖面形成阴影较小。 据 Rethink Energy 咨询公司估 算,到 2030 年,此类漂浮式光伏电站的全球总装机容量将 达到 62 吉瓦

层峦叠嶂,连绵起伏,白雪覆丛山—这是河北张家口市一年中 150 天所展现的景象。好似一幅充满田园野趣的冬日画卷,又如明信片一般精致动人。在即将到来的 2022 年, 部分冬奥会赛事将由这座拥有数百万人口 的城市承办。然而,打造顶级体育赛事还不是本届冬奥会的全部目标:北京冬奥组委旨在举办 “对气候友好的冬季运动会”。 张家口市政府则与国际可再生能源署 (IRENA)等组织共同制定了针对未来 30 年的发展战略,向可再生能源转型。

 

据战略方案显示,该区域群山连绵、水资源丰富,享有得天独厚的地质条件,可兴建抽水蓄能电站,太阳能发电产能预计可达 30 吉瓦,风电产能预计可达 40 吉瓦。 当前,中国还在持续探寻一种可持续发展的管理方式,以应对未来数十年不断加速的城市化进程,张家口市有意在此领域发 挥模范带头作用。2015 年,张家口市成为中国首个国家级可再生能源示范区,并被列为 2016 年中国经济发展 “十三五” 规划中能源革命的组成部分。国家发展和改革委能源所副所长、国家可再生能源发展中心主任王仲颖表示:“我们的目标是,到 2050 年构建一个清洁低碳、安全高效的能源体系。” 

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北非 , 努奥项目

摩洛哥瓦尔扎扎特  |  太阳热能  | 位于瓦尔扎扎特的努奥太阳能发电站设有数千面镜面光伏板,可聚集太阳能并加热巴斯夫太阳能熔盐,从而形成热流体,其产生的能量可全天候为超过 100 万人 口供应电能。

从化石燃料到可再生能源,能源体系转型方兴未艾,正在中国乃至世界范围内经历变革。提升对太阳能和风能等可再 生能源的利用率是实现巴黎气候协定目 标的核心要素之一。究其原因,可追溯 至石油、天然气和煤炭等化石燃料。人类燃烧这些燃料,排放出温室气体,从而导致了全球气候变暖。为了将全球变暖幅度限制在 2℃以内,欧盟国家正在积极 行动,力图在 2050年之前将二氧化碳净排放量降低至零。全球各大城市和地区也 都跃跃欲试。荷兰海牙和冰岛首都雷克雅未克分别计划到 2030 年及 2040 年实现气候中和。丹麦首都哥本哈根的目标是在 2025 年成为全球首个实现碳中和的首都城市。风能发电已在其能源结构中占据了相当大的比例。

除此之外,哥本哈根还是 C40 城市的一 员。C40 城市由亚的斯亚贝巴、旧金山、 卡拉奇等 97 个主要城市组成,集合各国城市力量,在各地实现《巴黎协定》的目标。例如,建筑物碳排放量约占城市整体排放量的一半,因此,纽约和其他 C40 成员城市计划从 2030 年开始,所有新 建建筑物应在满足气候中和的基础上运营使用。纽约州立法还要求从 2019 年开 始,所有新建筑物均应安装太阳能电池, 或在屋顶覆盖草坪或其它植物。伯明翰、 奥斯陆和东京等 35 个城市的市长也已承诺,从 2025 年起只订购零排放公交车。

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丹麦 | 位于 C40 城市哥本哈根 诺德海文区的国际学校, 其建筑物外墙表面覆盖有 1.2 万块光伏板,可满足该建筑物一半以上的能源需求

电气化趋势

未来,电力需求占总体能源需求的比重将继续大幅提高,尤其是在交通、供暖、制冷这几大能源消耗领域。世界面临来自电力的双重挑战,即能源电力需求和减排需求同步增长。2020年短暂出现的减排现象现在看来更像是昙花一现。

德国伍珀塔尔气候、环境与能源研究所科学管理理事 Manfred Fischedick 教授表示:“新冠危机最初的确降低了二氧化碳排放量,其幅 度自二战以来前所未有。” 然而他补充道,经济复苏和追赶效应表明,只需要两年时 间,全球可能就会再次达到疫情之前的排放水平。因此,他呼吁应 “朝着清洁能源体系的方向不断转变”,实现二氧化碳排放量持续性下降,并尽快实施有效措施以控制气候变化。

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光明将至: 电力将覆盖全球 90% 的人口。

数据来源:《2020年能源发展报告》

由商界、金融界和社会知名人士组成的全球协会—能源转型委员会的主席阿 代尔·特纳勋爵警告称:“这十年内采取的措施将决定气候保护行动的成败。” 不仅要迅速减少排放量,限制大气中二氧化碳含量的增加,还要在本世纪中实现能源和工业领域的净零排放。特纳解释道:“为实现这一目标,必须提高能源 利用效率,同时减少电力生产时碳基能源的资源使用量。此外,必须利用可再 生资源发电,尽可能实现经济电气化。”

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伦敦最大的步行街布罗德盖特 曾短暂加盖一种路面,每周可将 多达 6 万名行人的脚步转化为电能,并用于照明。

化工行业需要更多可再生能源

这是巴斯夫长期关注的减排目标。 目前,巴斯夫正在开展碳管理研发项目,旨在研究全新的生产技术,从根本上实现从能源密集型工艺流程向可再生能源供应转型。例如,一支跨学科研究团队正在推进开发电加热蒸汽裂解装置。通常,在石化装置中,石脑油在 850 ℃ 的温度下被裂解为烯烃和芳烃,它们是所有化工产品的重要基础原料。常驻德国路德维希港的巴斯夫碳 管理研发项目主管 Andreas Bode 博士说:“如果我们成功实现裂解装置从使用 天然气向使用可再生能源转型,则最多可减少 90% 的二氧化碳排放量。” 然而该项目所面临的挑战是,该装置的应用必须建立在合理价格的基础上,同时还需要拥有可靠的供电方进行大量供电。Bode 表示:“仅就蒸汽裂解装置而言,我们就需要一百多座大型风力发电机来提供电力。决策者们也需要作出重大决定,确保该装置的实行。” 

电力结构的差异

2018 年,可再生能源在欧盟电力结构中的占比为 32%,中国26%,印度19%, 美国、俄罗斯和日本约17%。尽管希望之光乍现,但全球范围内与能源相关的二氧化碳排放量仍在继续上升。中国所面临的处境是:其在可再生能源方面的投资已超 过世界上任何其他国家,但巨大的能源需求同样使其耗煤量高居全球之首。中国国家主席习近平希望通过长期努力改变这一 现状,并宣布到 2060 年,中国将实现气候中和。然而,短期内中国仍将继续依赖化石能源发电。美国、日本和印度的情况也相差无几,这三个国家分列全球第二至第四大煤炭消费国。据 30 家环境和气候保护组织最近为 “全球煤炭撤资清单” 项目所作的计算来看,2019 年,在全球 60个国家,包括孟加拉国、越南和印度尼西亚,总装机容量约 580 吉瓦的燃煤发电站已进入建设或规划阶段。这相当于增加目前燃煤发电量所需装机容量的 30%。

就能源转型来说,氢是理想来源之一,因为制氢过程可以不产生二氧化碳排放。氢不仅仅是一种推动运输业未来过渡的物 质,它也可为工业部门提供能源,并在化工行业中作为反应物大量使用。现阶段的制氢工艺会在生产过程中释放大量 二氧化碳。Bode 称:“在制氢过程中减少二氧化碳的排放仍有很大的空间。” 而巴斯夫正在研究全新零排放制氢工艺。

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2017 年,瑞士零售商 Coop 推出了全球首款氢动力卡车,最大重量 达 34 吨。瑞士氢能源移动出行 协会表示,这有助于每年减少约 70 至 80 吨的二氧化碳排放。从化学角度看,一吨的氢含有 33.3 兆瓦时的能量。

数据来源:德国联邦教育与研究部

长期蓄能的重要性与日俱增

氢不仅可在工业或运输业加以利用,还可长期大量储存。在未来,或许还能为可再生能源相关的紧迫问题提供解决方案:如何将晴天和大风天生产的剩余电能存储起来,然后在阴天和无风时灵活利用呢?除 氢外,固定型蓄电池也适用于长期存储可再生能源产生的能量。这两种技术的应用 领域并不相同。氢作为能量来源可使用数月,而用作长期能量存储设施的蓄电池最长可使用 12 个小时。NAS®电池(蓄电量高的钠硫电池)展现了一种经实践检验的技术。这类电池非常适合将可再生能源整合到电力网中,还可以在海岛电网这类局部划定的电力网络中支持不间断的电力供应。巴斯夫新业务部与具有业内领先水平的日本公司 NGK Insulators Ltd. 在全球范围内展开合作,分销和开发新一代 NAS 电池。

一方面,他们生产零排放能源,持续足量供应。另一方面则需考虑能源消耗。怎样才能用更少的能源完成等量甚至更多任务呢?

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到 2040 年, 全球对能源 的需求量将 增长 数据来源: 25%
2018年国际能源署 。 (IEA) ,数据综合考虑了现行 和计划实施的政策法规。

加拿大滑铁卢大学可持续能源方针研究所教授 Jatin Nathwani 表示:“通过智能方式、信息和通信技术的进步,我们可以建立一个网络化的世界,其生态足 迹将远小于今天。”能源转型数字化的一个实例便是智能电网,该电网自 2012 年开始在沙漠国家卡塔尔投入试用。它由相互通信的联网计算机组成,管理电力需求并自动利用能源存储设施。小规模数字化还可以帮助实现联合国的目标,最终解决全 球 10% 仍无电可用人口的用电问题 (见 第 18 页专访内容)。Nathwani 说:“通过微型电网这样的数字技术,即使不投资庞大的集中式电网,也可将电力输送到农村及较贫困的社区。”

 

数字化的两面性

没有数字化解决方案,我们几乎无法阻止全球变暖。但与此同时,数字技术对能源 的需求极大。智能网、企业云应用以及电影和音乐的流媒体化都意味着每日需处理 的数据量正在迅猛增长。美国国际数据公 司 (IDC)委托进行的一项研究显示,到 2025 年,欧洲、中东和非洲经济区内每 个能够访问互联网的人每天都会以某种形式使用数字数据约 5,000 次(或每 18 秒一次),而每次点击都会消耗电力。 这意味着效率将变得愈发重要。根据库米定律,自 2000 年以来,计算机的能源效率每 2.7 年提高一倍。数据传输网络也体现了类似的趋势。

但问题是,在过去,消耗量的增长超过了效率的增加。尽管处理器不断提升性能、 减低能耗,但越来越多的人会同时使用越 来越多的能源密集型服务。Fischedick 表示:“为防止出现这种反弹效应,我们必须提出一个问题,即正确的、也就是充足的数量到底是多少。” 就数字技 术而言,这意味着对抗过度消耗。也就是说,我们要停止总是购买最新款智能手机的冲动,偶尔清理一下设备内存, 主动控制使用时间。

节能之路上的绊脚石

节约并合理地使用能源也是消费者相应的责任。从理论上讲,节能可以很简单: 淋浴代替泡澡,骑自行车或拼车代替自驾,买节能冰箱代替继续使用旧冰箱。 但Fischedick 表示,知易行难。几乎没人会为了节约能源而改变自己的生活习惯、放弃方便省时的事物。伍珀塔尔研究所常务理事有如此期许:“只有在面临极大压力,且实际上几乎已没有其它行动方案可供选择的情况下,当今社会才会发生实质性变化。然而,由于新冠病毒危 机,气候保护可能终将成为重中之重。”

“人类可负担能源全球变化倡议” 国际联合会团队的联合创始人之一 Nathwani 教授重点强调了行为改变的参与度:“仅有针对可持续能源供应的技术解决方案还不够,它们也须在不同的文化环境中行之有效。”这意味着我们应花点时间,听取当地人的意见,共同努力寻找可行的解决方案。

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