深入：新西蘭如何利用林業(yè)生物質(zhì)和地?zé)峒夹g(shù)成為世界脫碳的領(lǐng)導(dǎo)者
2022-05-30
能源是一把雙刃劍。
廉價(jià)能源改善了生活并支撐了大規(guī)模的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。但由于大部分能源來(lái)自燃燒碳?xì)浠衔锶剂希鼈兣欧帕舜罅慷趸?/span>(CO2)。
但是，如果我們能徹底顛覆能源排放系統(tǒng)呢？我們需要一種既能發(fā)電又能從大氣中去除二氧化碳的技術(shù)。
好消息是這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)存在。更重要的是，新西蘭完全有能力以比地球上任何其他地方以更便宜的方式進(jìn)行這種“脫碳”。
時(shí)機(jī)再好不過(guò)了，政府的第一個(gè)減排計(jì)劃（已經(jīng)發(fā)布）呼吁大膽的項(xiàng)目和創(chuàng)新的解決方案。
我們研究如何燃燒林業(yè)廢棄物發(fā)電，同時(shí)捕獲排放物并將其困在地?zé)崽镏小Ｓ捎谏衷谏L(zhǎng)過(guò)程中會(huì)從大氣中去除二氧化碳，因此這個(gè)過(guò)程是負(fù)排放的。
這也意味著碳“稅”可以轉(zhuǎn)化為收入。隨著新西蘭的二氧化碳價(jià)格達(dá)到每公噸80新西蘭元（349元人民幣）的歷史新高，以及海外公司宣布數(shù)十億美元的資金購(gòu)買(mǎi)碳補(bǔ)償，現(xiàn)在是跨行業(yè)合作使新西蘭成為世界脫碳領(lǐng)導(dǎo)者的時(shí)候了。
具有碳捕獲和儲(chǔ)存功能的生物能源
人工碳匯是一種工程系統(tǒng)，可以永久去除大氣中的二氧化碳。
具有碳捕獲和儲(chǔ)存功能的生物能源(BECCS)通過(guò)將二氧化碳從燃燒的有機(jī)物質(zhì)（樹(shù)木、生物廢物）中捕獲到地下深處來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。另一個(gè)好處是燃燒過(guò)程中釋放的能量可以用作碳?xì)浠衔锬茉吹奶娲贰?/span>
政府間氣候變化專門(mén)委員會(huì)(IPCC)表示，氣候減緩?fù)緩奖仨毎ù罅康腂ECCS，以將全球變暖限制在1.5℃。然而，這項(xiàng)技術(shù)仍然很新，目前全球只有少數(shù)幾家工廠在規(guī)模化運(yùn)營(yíng)。
成本是一個(gè)主要障礙。新項(xiàng)目需要昂貴的管道來(lái)輸送二氧化碳，并需要將其儲(chǔ)存在地下。由于二氧化碳比水更容易漂浮，人們還擔(dān)心儲(chǔ)存在地下的任何氣體可能會(huì)隨著時(shí)間的推移而泄漏。
這就是地?zé)釄?chǎng)可以提供幫助的地方。
用于BECCS的地?zé)嵯到y(tǒng)
在新西蘭，地?zé)崾且环N可靠的能源，供應(yīng)我們近20%的電力。我們使用深井開(kāi)采熱水的地下水庫(kù)，然后通過(guò)管道網(wǎng)絡(luò)到達(dá)發(fā)電的蒸汽輪機(jī)。
之后，水被抽回地下，防止水庫(kù)“干涸”。新西蘭公司在管理地?zé)豳Y源方面處于世界領(lǐng)先地位，有些公司甚至正在嘗試重新將產(chǎn)生的少量二氧化碳注入地?zé)崴小?/span>
機(jī)會(huì)就在這里。地?zé)嵯到y(tǒng)已經(jīng)擁有成功的基礎(chǔ)設(shè)施：管道、注入井和渦輪機(jī)。我們只需要弄清楚如何將這些可再生技術(shù)結(jié)合起來(lái)。
我們建議通過(guò)燃燒林業(yè)廢棄物，將地?zé)崴鰤旱礁叩臏囟龋瑥亩a(chǎn)生更多的可再生能源。然后，生物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的二氧化碳可以像蘇打水一樣溶解到地?zé)崴校缓笤僮⑷氲叵隆?/span>
冰島和法國(guó)的項(xiàng)目表明，將二氧化碳溶解在地?zé)崴斜戎苯幼⑷胍谩Ｋ档土诵禄A(chǔ)設(shè)施的成本（液態(tài)二氧化碳?jí)嚎s成本高昂），并意味著可以繼續(xù)使用為正常地?zé)徇\(yùn)行而建造的回注井。
與密度小于水并趨于上升的純二氧化碳不同，重新注入的碳酸水重約2%并且會(huì)下沉。只要生產(chǎn)和重新注入等量的地?zé)崴趸季蜁?huì)保持安全溶解，在那里它可以慢慢變成巖石并被永久捕獲。
數(shù)字是如何疊加的？
我們的初始模型表明，地?zé)?/span>BECCS的負(fù)排放量約為每千瓦時(shí)-200至-700克二氧化碳(gCO2/kWh)。與天然氣發(fā)電廠約400gCO2/kWh的正排放相比，這是能源排放權(quán)衡的巨大逆轉(zhuǎn)。
應(yīng)用于懷拉基（160MW）大小的地?zé)嵯到y(tǒng)，單個(gè)地?zé)酈ECCS系統(tǒng)每年可以鎖定100萬(wàn)噸二氧化碳。這相當(dāng)于減少20萬(wàn)輛汽車(chē)用能源，按目前的價(jià)格計(jì)算，碳抵消凈額將達(dá)到數(shù)千萬(wàn)美元。
這些可以通過(guò)排放交易計(jì)劃進(jìn)行交易，為那些脫碳緩慢的行業(yè)（如農(nóng)業(yè)或水泥）爭(zhēng)取寶貴的時(shí)間，使其降至凈零。
更好的是，新西蘭的大部分地?zé)崽锒嘉挥诖笃指浇瑩碛袕V闊的林業(yè)活動(dòng)。據(jù)估計(jì)，我們每年的林業(yè)廢棄物產(chǎn)生量約為300萬(wàn)立方米。與其讓它腐爛，不如將其轉(zhuǎn)化為地?zé)酈ECCS，從而成為新西蘭脫碳的寶貴資源。
我們現(xiàn)在可以開(kāi)始這樣做了
根據(jù)IPCC的說(shuō)法，各國(guó)“現(xiàn)在或永遠(yuǎn)不會(huì)”使經(jīng)濟(jì)大幅脫碳。地?zé)酈ECCS是一種很有前途的工具，但與所有新技術(shù)一樣，有一個(gè)學(xué)習(xí)曲線。
隨著成本降低和生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大，必須解決初始問(wèn)題。新西蘭現(xiàn)在有機(jī)會(huì)走上這條曲線。如果我們這樣做，整個(gè)世界都會(huì)受益。
地?zé)?/span>BECCS的成功將開(kāi)啟新西蘭地?zé)岚l(fā)電機(jī)、制造商和林業(yè)部門(mén)之間的新伙伴關(guān)系。林業(yè)所有者可以幫助將木材廢料轉(zhuǎn)化為寶貴的資源并降低門(mén)檻成本。
最重要的是，地?zé)徇\(yùn)營(yíng)商可以利用其龐大的注入井庫(kù)存和對(duì)地下結(jié)構(gòu)的詳細(xì)了解來(lái)永久鎖定大氣中的碳。
隨著政府收緊排放預(yù)算并在氣候緊急響應(yīng)基金中投資數(shù)十億美元，現(xiàn)在正是讓地?zé)?/span>BECCS為新西蘭工作的最佳時(shí)機(jī)。
