随着全球气温持续上升至令人担忧的新高,各国政府、跨国公司、小企业和个人都在紧急探索大幅减少温室气体排放和缓解气候变化风险的方法。 一种日益流行且具有影响力的方法是利用碳信用额为企业和消费者提供强有力的经济激励,以减少排放并支持可再生能源的快速发展。
这篇信息丰富的文章是我们广受好评的新系列的第四部分,该系列基于我们组织的高度评价 2023年气候变化与碳市场年度报告.
到目前为止,这个启发性系列的前几篇文章是:
在这篇文章中,我们将仔细研究各种能源和战略,强调燃料转换、可再生能源、核能和碳捕获等多种解决方案对于应对气候变化和实现可持续能源未来的重要性。
楔子理论——减排的组合方法
气候专家提出了一个“楔子理论”框架来概念化减少温室气体(GHG)排放和稳定气候所需的解决方案组合。 这种方法需要部署不同的技术和策略,每种技术和策略都提供了避免排放的“楔子”,总计达到所需的总减排量。 最初的理论要求需要 7 个楔子,但排放量持续上升,因此现在需要 9 个。 楔子包括可再生能源、核能、燃料转换、能源效率、森林和土壤以及碳捕获和储存。
了解燃料转换
燃料转换需要用天然气等碳密集度较低的燃料替代煤炭和石油等碳密集型燃料。 例如,从煤炭转向天然气可以将发电厂每千瓦时的排放量减少 60%。
- 煤:每太焦耳含 25 吨碳
- 石油:每太焦耳含 20 公吨碳
- 天然气:每太焦耳含 14 吨碳
因此,改用天然气为零碳能源系统提供了一座“桥梁”。 水力压裂带来的页岩气繁荣加速了美国的这一趋势。 然而,水力压裂等技术对环境的影响不容忽视。
核能:可再生能源?
核能通常被誉为清洁能源,源自铀原子裂变过程。 这种裂变过程将水加热产生蒸汽,蒸汽进而旋转涡轮机,最终发电。 整个过程不排放温室气体,这使其成为应对气候变化的一个有吸引力的选择。 然而,核能是否可以归类为“可再生”的问题仍然是专家和环保人士争论的话题。 虽然它提供了一种更可持续的化石燃料替代品,但对放射性废物、铀资源的有限性以及潜在安全风险的担忧使其归类为可再生能源存在争议。
利用取之不尽的资源:可再生能源的作用
来自阳光、风和水等取之不尽用之不竭的自然资源的可再生能源具有巨大的潜力,而且几乎没有温室气体排放。 发展可再生能源对于缓解气候变化至关重要。
太阳能:不断改进的技术
太阳能是可再生能源的基石,利用太阳辐射的丰富能量。 这主要通过两种技术实现:光伏(PV)和聚光太阳能发电厂。 光伏电池,俗称太阳能电池板,旨在直接将阳光转化为电能。 他们使用特制的半导体材料来捕获光子并引发电流来实现这种转变。 太阳能光伏系统的突出特点之一是其适应性。 它们可以大规模安装用于公用事业,为整个社区甚至城市供电。 或者,它们可以设置在较小的分布式配置中,例如单个家庭的屋顶,允许房主自己发电,甚至将多余的电力反馈回电网。 随着技术的不断进步,太阳能的效率和应用必将扩大,使其成为我们能源格局中更加不可或缺的一部分。
地热能:利用地球的热量
地热能是一种非凡的能源形式,它利用了地球地壳下储存的固有热能。 这种能量源自地球深处物质的放射性衰变以及地球形成时的原始热量。 在地下温度较高的地区,通常以火山或构造活动为标志,产生地热电的潜力特别高。 典型的过程涉及访问位于地表以下的热水库。 当这些水通过专门的井泵出时,由于压力差而转化为蒸汽。 然后,这些蒸汽推动涡轮发电机,将地球的热量转化为可用的电力。 作为一种可持续且环保的能源,地热发电为更传统的发电方法提供了一致且可靠的替代方案。
水力和风能:利用流动资源
水力发电利用涡轮发电机将流水的动能转化为电能。 有水库的水坝
提供可靠的大型水力发电,而径流系统的影响较小。
风力发电利用风的动能,再次驱动涡轮机发电。 随着成本大幅下降,陆上和海上风电场正在迅速扩张。
但水电和风电面临着位置限制、输电需求和间歇性的挑战。 尽管如此,它们仍然是可再生能源难题中至关重要且不断增长的部分。
生物能源:利用天然碳汇
生物能源作为一种独特的可再生能源形式脱颖而出,因为它利用了有机材料中自然储存的化学能。 这种能量既来自植物和动物等活生物体,也来自最近死亡的生物体。 各种来源,包括森林生物质、农业活动和牲畜的残留物以及各种废物流,都可以转化为可再生电力、运输燃料以及家庭和工业用热。
然而,以敏锐的眼光对待生物能源至关重要。 虽然生物能源潜力巨大,但并非每种形式的生物能源都对环境有益。 例如,砍伐大片森林以种植能源作物可能会导致大量碳排放并破坏脆弱的生态系统。 这不仅抵消了碳效益,还对生物多样性构成威胁。 从积极的方面来看,生物能源可以从废弃生物质中获得,也可以在不适合其他农业用途的土地上种植。 这不仅提供了可持续的解决方案,而且对气候产生积极影响。 这些做法确保最大限度地减少温室气体排放,使生物能源成为一种可行且具有生态意识的能源替代品。
垃圾发电:收集垃圾填埋气
垃圾填埋气 (LFG) 项目通过捕获甲烷用于燃烧或能源使用来防止垃圾填埋场的甲烷排放。 甲烷是一种强效温室气体,因此通过燃烧将其转化为二氧化碳可以立即带来气候效益。 垃圾填埋气项目还减少了当地的空气污染。
捕获的垃圾填埋气体可在现场用于电力、热力,甚至汽车燃料。 这些项目为垃圾填埋场附近的社区提供环境和社会经济效益。
封存碳:储存排放物
碳捕获、利用和储存(CCUS)旨在平衡化石燃料的持续使用与其他地方的同等碳储存。 CCUS 可去除发电厂等大型点源中的二氧化碳,或直接从环境空气中提取二氧化碳。 然后,通过注入地质层、旧油气藏或化学转化成稳定固体来储存碳。
尽管技术上可行,CCUS 仍然面临扩大基础设施、确保永久存储和降低成本的挑战。 需要更多投资才能将 CCUS 发展成为可行的楔子。
需要全力以赴
向下弯曲全球排放曲线需要所有部门采取紧急的经济行动。 智能地利用燃料转换、核能、可再生能源、生物能源以及最终的碳储存,为碳中和的未来提供了道路。 但时间正在流逝。 成功激活这些气候楔子需要大规模的政策、伙伴关系和资金。 我们的未来取决于迎接这一巨大挑战。
详细了解燃料转换在应对气候变化方面所发挥的作用 立即联系我们 查看完整报告。
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照片由 杰森·布莱克耶(Jason Blackeye) on Unsplash
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