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零碳学院 - 精彩纷呈,联合国STI论坛主题边会嘉宾观点速递!(五)

2023-06-08 10:36:32 mana 108
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零碳学院特别呈现

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5月4日,2023年联合国STI论坛既“联合国科技创新促进可持续发展多利益攸关方论坛”的主题边会在腾讯众创空间(深圳)召开,主题为“科技创新推动城市碳中和”。边会线上线下同步进行,采用圆桌会议模式,聚焦可持续发展领域,政企产学研国内外大咖齐聚一堂,共同探讨前沿观点,深入分析最新可持续发展案例的创新模式。


SISD为大家整理了边会上各位大咖的精彩发言,将陆续进行推送。

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边会回顾

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紧接上一期,今天为大家带来的是两位圆桌演讲嘉宾:北京能源学会会长,北京大学张信荣教授、中国碳中和五十人,湖石研究院院长胡涛博士的发言内容。


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相聚联合国STI主题边会,共话城市碳中和
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北京能源学会会长,北京大学张信荣教授圆桌分享



主旨:温室气体二氧化碳构建新型能源转换方面的科学和技术。


张教授表示能源的发展决定人类文明的进程,双碳目标下我们依然面临着巨大的挑战。在社会总能耗的体现形式上,比如发电依然在采用过去的卡诺循环的方式,人类依然在用工业革命支出的水蒸气发电,主体动力仍然是靠化石燃料的燃烧。供热的水平:以北京市的供热为例,北京市仍有80%以上仍在采用燃气供热。燃气燃烧至上千度仅为满足室内25摄氏度的供热水平,代表着能量利用效率低,不到5%,是目前面临的重大挑战。在制冷方面大多数的制冷空调系统还都在用氟利昂,每使用1吨氟利昂就相当于3980多吨的二氧化碳排放,不但会破坏臭氧层,还会造成地球暖化。巴黎协定中规定全球温度上升幅度限制在1.5摄氏度以内,但氟利昂就占0.4-0.7摄氏度。


应如何看待二氧化碳?实际上二氧化碳是一种较好的能量传输介质。通过最新的研究,比如发表在流体力学杂志上的报告表明二氧化碳在某些状态下能够充当非常好的介质,能在对流过程当中打破传统的对流传热速度。能够以超过声速的速度把能量输运出去,不光能够输运能量,而且能够输运质量。张教授表示自然界本身就存在着二氧化碳,而且也一直承载着能量和质量输运的作用。人类实际上正在学习在工程应用当中如何利用好二氧化碳这种能量载体。水是自然界的搬运工,而大自然中,二氧化碳是能量的搬运工。所以在这些年,我们不把二氧化碳看成一种废品,而是把二氧化碳作为资源利用起来去构建新型的发电、新型的供热替代化石原料;构建新型的制冷系统替代氟利昂,也在构建新型的储能系统。


张教授研究团队在国际上最早提出利用二氧化碳驱动发电取代水蒸气。目前,二氧化碳发电已经是公认的热发电替代技术。在这方面开发了一系列利用二氧化碳从低温到中温到高温的技术,涵盖可再生能源、化石能源发电。同时,二氧化碳作为能量载体把能量从低温输送到高温,实现制冷的同时也实现供热。供热的实现可以替代锅炉,制冷的实现替代氟利昂、空调。


在人类冬奥历史上,历届冬奥会都是利用氟利昂来制冰和造雪。张教授团队在北京冬奥会实现了利用二氧化碳替代了氟利昂。这是人类冬奥历史上第一次采用天然工质二氧化碳制冷技术替代传统制冷剂氟利昂制造的冰面,习总书记给予了高度评价。


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图-北京冬奥会制冰技术


同时,随着煤矿越采越深,下方温度很高,但是矿上方又需要大量的能量,往往需要烧锅炉。利用二氧化碳把矿井下面的能量带到上面,可以取代煤矿上方的锅炉,同时实现煤矿下方的制冷与除湿。目前这个实验已取得了成功,未来有望应用。而且二氧化碳还可以作为动力和消防。


此外,张教授团队也构建了全国第一个零碳机场,靠绿电驱动二氧化碳实现冷热供能替代了氟利昂真正的实现了零碳。目前基本可以实现零能耗冷库,随着冷库越建越大,能耗非常大。创新性地研发了二氧化碳机组,只有市面上制冷机组的五分之一到十分之一。团队还发展了二氧化碳式的预冷装置,目前我国预冷技术非常低,这一领域未来二氧化碳都可以发挥很好的作用,并能够有效的维持农产品的高品质。


人类对于二氧化碳的认知其实刚刚开始,对它的工程应用与创新也才刚刚开始,未来还有很长的路要走。未来二氧化碳在供冷、制冷、动力、发电等方面都可以发挥较好的作用,成为一些技术的替代方案。


    双碳”目标,道阻且长,需要“一砖一瓦”的实际行动!我们应不忘初心,协力共进,如期实现碳达峰碳中和目标,推进全人类永续发展!

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中国碳中和五十人,湖石研究院胡涛院长圆桌分享


主旨:关于科技创新推动城市碳中和的两点思考,非二氧化碳的负排放技术是关键


胡涛院长表示随着能效的提高及可再生能源技术的应用,中国的城市在2030年之前实现碳达峰是毫无疑问的。但如何能够实现碳中和呢?城市要实现碳中和非常难。目前几乎所有的减排措施都集中在减碳和零碳的技术上,除非有更多负排放技术可以抵消碳排放否则很难实现碳中和。


圆桌讨论开始中国林科院研究员,原国际竹藤组织东道国部主任傅金和博士就分享了竹子的减碳应用。竹子的确是负排放,但是竹子在城市的生长潜力受限。例如,北京的紫竹院公园虽然种满了竹子但也潜力有限,竹子应用的场景大部分都属于城市之外。引出第一个思考:城市实现碳达峰容易,要实现碳中和必须得有负排放技术。


第二点思考是目前城市大多实现碳中和的措施主要集中在二氧化碳方面。但碳中和是实现所有温室气体的中和。正如北京能源学会会长,北京大学张信荣教授所分享的:制冷剂从氟利昂到后来的HCFC制冷剂。但HCFC制冷剂致使的全球增温潜势依然很高。温室气体不仅包括二氧化碳,还包括甲烷、氧化亚氮、HCFC、六氟化硫等。所以开展城市碳中和的工作目光要放宽阔,不能只集中在二氧化碳,否则很难实现城市碳中和。


如何实现城市碳中和呢?的确需要科技创新、科技赋能,需要科技来推动城市碳中和。负排放技术特别是一些非二氧化碳的负排放技术是关键。


胡涛院长团队正朝着负排放的非二氧化碳的技术方向努力,并研发了一套负碳技术可以广泛的应用于城市。把城市的厨余垃圾、污水、污泥收集起来放在工业的发酵系统进行发酵。发酵(近密封发酵)出来的甲烷可以收集回收再利用。甲烷再利用变成生物质能源用来发电,再结合光伏可以用在储能系统里构成智能微网。智能微网不仅大幅度拉低排放的基线-baseline从而成为负排放。同时,也可以作为气候变化的适应性措施。当台风、洪水这些极端气候发生,可以作为能源的备份系统应用于酒店、机关、学校等场所。目前,这项技术正在中华环境保护基金会、腾讯公益基金会的支持下在广东韶关进行示范试点。



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