有了綠色甲醇，汽車內(nèi)燃機(jī)就機(jī)會成為綠色能源動力，實(shí)現(xiàn)低碳排放。更重要的是，如果大面積運(yùn)用以綠色甲醇作為原料的能源系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)如今煤炭經(jīng)濟(jì)不到1/5的碳排放量，解決中國的電力、交通和供暖供冷等問題。
“減碳的關(guān)鍵在于改變能源結(jié)構(gòu)，將風(fēng)能和太陽能以液體形式存儲的綠色甲醇將成為最合理的能源解決方案之一。有了綠色甲醇，汽車內(nèi)燃機(jī)就機(jī)會成為綠色能源動力，實(shí)現(xiàn)低碳排放。更重要的是，如果大面積運(yùn)用以綠色甲醇作為原料的能源系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)如今煤炭經(jīng)濟(jì)不到1/5的碳排放量，解決中國的電力、交通和供暖供冷等問題?！?1月28日，南方科技大學(xué)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學(xué)院院長、澳大利亞工程院外籍院士劉科在第十九屆《財(cái)經(jīng)》年會“《財(cái)經(jīng)》年會2022：預(yù)測與戰(zhàn)略”上表示。
劉科認(rèn)為，首先我們國家儲能能力還有待進(jìn)一步提升，而到底經(jīng)過多少年能實(shí)現(xiàn)，無法做出預(yù)測。
第二，減碳的根本在于解決能源結(jié)構(gòu)問題，將風(fēng)能和太陽能以液體形式儲存的綠色甲醇將成為最合理的能源解決方案。有了綠色甲醇，燃燒甲醇的內(nèi)燃機(jī)就成立綠色能源驅(qū)動的動力。更重要的是，如果大面積運(yùn)用以綠色甲醇為原料的能源系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)如今煤炭經(jīng)濟(jì)不到1/5的碳排放量，解決中國的電力、交通和供暖供冷等問題。
最后，很多商業(yè)宣傳里所謂的“零碳”是不對的。這個(gè)世界二氧化碳不能太多，但是你我呼吸的氧氣和吃的食品都來自二氧化碳，經(jīng)過植物的光合作用形成。有一定量的二氧化碳排放是正常的。把今天的煤炭/石油經(jīng)濟(jì)改為綠色經(jīng)濟(jì)，中國的碳中和問題就解決了。
以下為部分發(fā)言實(shí)錄：
劉科：謝謝主持人，很高興在網(wǎng)上見到大地和俊峰兩位老兄。我今天跟大家談一下碳中和的現(xiàn)實(shí)路徑，首先跟大家分享幾個(gè)實(shí)在數(shù)據(jù)，目前中國每年的碳排放量是103億噸，除以14億人口，每個(gè)人平均7.5噸。而不管你生產(chǎn)什么產(chǎn)品，都消耗不了7.5噸，我們每天都在開車、用電，你略微省一點(diǎn)就可以省很多碳排放。而現(xiàn)在太陽能確實(shí)便宜了，風(fēng)能確實(shí)便宜了，但是到2019年疫情前，經(jīng)四十多年發(fā)展的中國風(fēng)能太陽能能夠輸?shù)綎|部的電相當(dāng)于1.92億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，只占了煤電的12%。受限于電網(wǎng)穩(wěn)定性的要求，電網(wǎng)僅可輸送有一定量的非穩(wěn)定能源，而其余非穩(wěn)定能源供給的電，電網(wǎng)將不再輸送。全年風(fēng)能太陽能只有20%發(fā)電時(shí)間，另外80%的時(shí)間怎么辦？那就要靠儲能？電池儲能從1959年到現(xiàn)在研究了上百年，花了上萬億人民幣，然而大規(guī)模儲電最便宜的還是100多年前就存在的抽水儲能，但是抽水儲能不是哪兒都建造的。一個(gè)技術(shù)研究了100年都沒有革命性的突破，那么今天我們就需要考慮換賽道了。前一段，我參加了一個(gè)會議，有人提出儲電的問題解決了，但我說沒解決。為什么？今天的現(xiàn)實(shí)是全世界一年電池產(chǎn)量儲的電不夠冬天一天用。技術(shù)具有不可預(yù)測性，到底經(jīng)過多少年能實(shí)現(xiàn)，我沒法預(yù)測。
第二，大家均在講減碳，現(xiàn)在有人說可以把二氧化碳轉(zhuǎn)化成不同的產(chǎn)品。就如剛才，我講的一年一個(gè)人的碳排放量約為7.5噸，一個(gè)三口之家約為22噸。而生產(chǎn)什么產(chǎn)品，一個(gè)家庭一年可消耗22噸？22噸產(chǎn)品是一個(gè)家庭一年消耗不了的。現(xiàn)在全世界87%的石油被用于燃燒，僅13.3%的石油生產(chǎn)了你我用的所有化石品。而靠二氧化碳轉(zhuǎn)成其他的物質(zhì)，如果能夠賺錢，對減碳不能說沒貢獻(xiàn)，但杯水車薪。
對于目前利用CCS、CCUS技術(shù)進(jìn)行大量捕獲二氧化碳進(jìn)行再利用或封存，作用是有限的。十幾年前在GE公司時(shí)，我們花了28億美金建了凈零排放IGCC火電廠，上百個(gè)博士工作了很多年。最后得出的結(jié)論，與其去干CCS或者CCUS，不如直接干核電。當(dāng)時(shí)核電很好，但是福島事故之后，由于核電的安全系數(shù)提高，使得核電每千瓦成本提升太多。
通過提高能效來減低碳排放是有用的，但是難以根本解決碳中和的問題。首先增加能效永遠(yuǎn)是減低碳排放成本最低的，也是最優(yōu)先實(shí)施的途徑。但有一個(gè)重要的數(shù)字值得關(guān)注，2001年，我們經(jīng)過了100多年的工業(yè)化，我們國家的煤產(chǎn)量僅為13億噸，結(jié)果到2013年，僅13年的時(shí)間就飆至39億噸。我經(jīng)常用能源解讀經(jīng)濟(jì)。為什么前面100年工業(yè)化，1949年建國，1978年改革開放，而我們國家僅用了近十年時(shí)間就飆升了前面100年的3倍？很重要的因素是2001年中國加入WTO，世界市場對中國開放了，中國成為世界工廠。當(dāng)然，這一期間我們大量的房地產(chǎn)建設(shè)也是一個(gè)因素。房地產(chǎn)的建設(shè)是通過鋼筋水泥堆起來的，這個(gè)過程需要消耗大量能量。
如果能源結(jié)構(gòu)不改變，靠電動車對減碳的貢獻(xiàn)是非常有限的，其中更重要的因素就是能量密度，對汽車、輪船、飛機(jī)等移動交通工具而言來講，能量存儲最重要的是油箱不能無限大。如果油箱都是1立方米，氫每立方米最小，3.2千瓦時(shí)，天然氣只有10千瓦時(shí)，鉛酸電池90千瓦時(shí)。其次，還需要考慮生產(chǎn)能力。起初內(nèi)燃機(jī)生產(chǎn)一臺很貴。當(dāng)1913年內(nèi)燃機(jī)生產(chǎn)流水線建成以后，一條流水線一年生產(chǎn)100萬臺的內(nèi)燃機(jī)，每臺成本最貴的也就300美金。然而，電動車不同。電動車的核心部件電池，受各種制造材料多樣，且儲量及開采量有限的影響，流水線的生產(chǎn)可以降低一定量的成本，但有限。最后，就是電池的回收問題還沒有完全解決。大規(guī)模的使用的電動車，將來幾百萬個(gè)電池分布在中國大地。如果不回收的話，電池的隨意丟棄，將會污染土壤、污染水。有人認(rèn)為通過回收電池作為儲能電站可以解決廢舊電池的問題，但近期發(fā)改委把許多廢舊電池儲能電站的項(xiàng)目叫停了，還存在很多問題。所以我覺得電動車可以發(fā)展，但是從生產(chǎn)之日起必須考慮電池回收問題，否則最好謹(jǐn)慎發(fā)展。
面對目前我們國家的碳中和實(shí)現(xiàn)問題，怎么辦呢？我們提出另外一個(gè)問題，能不能把風(fēng)能和太陽能以液體的形式——綠色甲醇存儲下來？甲醇是良好的儲氫載體，可解決氫氣儲運(yùn)的問題。而我們國家的甲醇以煤制甲醇形成生產(chǎn)的就有9千萬噸產(chǎn)能，相當(dāng)于汽油產(chǎn)能的1/4。但是煤制甲醇存在著致命的問題是生產(chǎn)每噸甲醇要放3.5噸左右的二氧化碳。
怎么辦呢？一個(gè)好的辦法就是棄光棄風(fēng)的電去電解水產(chǎn)生綠氫和綠氧。煤制甲醇廠生產(chǎn)成本最高的兩個(gè)就是氧氣和氫氣。把電解水出來的氧去氣化煤生產(chǎn)一氧化碳，與電解出來的氫氣一起合成甲醇，進(jìn)而用煤和太陽能生產(chǎn)出來的甲醇66%以上的能量來源于可再生能源。有了綠色甲醇，第一，類似李書福的吉利生產(chǎn)的甲醇內(nèi)燃機(jī)就已經(jīng)成了綠色能源。吉利等生產(chǎn)的甲醇內(nèi)燃機(jī)車技術(shù)已相當(dāng)成熟，今天西安、貴陽等十幾個(gè)城市的公共汽車、營運(yùn)車都使用甲醇作為燃料，開了好幾年，沒有任何問題。在雙碳的要求下，今后既然儲電儲能還存在一定的瓶頸，那可以把多余的、便宜的風(fēng)能太陽能電解水制氫制氧，僅利用一點(diǎn)點(diǎn)碳，把太陽能風(fēng)能轉(zhuǎn)成綠色的液體進(jìn)行利用。液體是人類最好的能源載體，中國的能量分布特色是產(chǎn)地在西部，用能在東部。有煤有太陽有風(fēng)的西部都是海拔1500米左右，為了石油和天然氣的運(yùn)輸?shù)奈鳉鈻|輸?shù)墓芫€已經(jīng)建設(shè)完成。而修管線最貴的是征地和立項(xiàng)。如果西氣東輸?shù)墓芫€已經(jīng)有了，甲醇每立方米體積能量密度是4300千瓦時(shí)，天然氣每立方米只有10千瓦時(shí)。僅需要用比遠(yuǎn)小于現(xiàn)有西氣東輸管線直徑的管線，就可以輸液體甲醇，且輸送的能量為天然氣的幾倍。此外，東西部的海拔差，有利于液體的運(yùn)輸至東邊。進(jìn)而可以在甲醇內(nèi)燃機(jī)車上使用綠色甲醇。且未來可以做綠色甲醇-電混合動力，就如比亞迪的唐一樣，油電混合動力百公里油耗只有5點(diǎn)幾升。而使用綠色甲醇-電混合動力的話，汽車的碳排放就大幅度降低。
當(dāng)燃料電池成本足夠便宜了，車上裝點(diǎn)綠色甲醇，通過車載甲醇重整在線制氫，氫通過燃料電池發(fā)電，電為車輛提供動力。進(jìn)而可以通過改造現(xiàn)有一代液體基礎(chǔ)設(shè)施-加油站成甲醇加注站，可以支持內(nèi)燃機(jī)車、電動車、氫燃料電池車三代汽車的發(fā)展。我不認(rèn)為人類會把已有的建成的幾十億美金的液體設(shè)施扔掉。北上廣深每畝的地價(jià)多貴？加氫站的占地面積比現(xiàn)在中石化的加油站占地面積大，北上廣的城市里哪兒找那么多的那么大的地方去建加氫站。而使用甲醇作為運(yùn)輸工具的燃料，可很好的利用現(xiàn)有的燃料加注設(shè)備，舉個(gè)例子，現(xiàn)有加油站一個(gè)罐可先改造為是綠色甲醇儲罐，其他五個(gè)罐仍是汽油，再過幾年根據(jù)需求可以逐漸替代相關(guān)油罐為綠色甲醇儲罐，基礎(chǔ)設(shè)施得到緩慢發(fā)展。氫能雖然呼吁得很高，但現(xiàn)在深圳沒有一個(gè)加氫站。中國的風(fēng)能太陽能很便宜，我們怎么把風(fēng)能太陽能轉(zhuǎn)成一個(gè)綠色的液體，這也是碳中和很重要的一條路徑，需要大家考慮。
另外一點(diǎn)，剛才我主要講述了交通領(lǐng)域的碳中和的問題，而在分布式發(fā)電上我們也已經(jīng)開發(fā)了多年。目前，廣東有40多個(gè)山頂?shù)?G基站就是以用甲醇-水重整制氫發(fā)電作為供能系統(tǒng)。該項(xiàng)技術(shù)已運(yùn)用了好幾年，非常穩(wěn)定，是相當(dāng)成熟的。為什么這樣做呢？因?yàn)榈缴巾斏?，通過市電拉線到一臺基站成本高昂。一臺2.5千瓦的綠色甲醇分布式供能系統(tǒng)就足夠滿足一棟別墅的用電需求。每幾個(gè)月拉半車甲醇就可滿足其用電需求。這個(gè)設(shè)備發(fā)電只要甲醇和水。工作原理是甲醇和水在200多度產(chǎn)生氫氣，氫氣在80度和空氣通過燃料電池發(fā)電。它的發(fā)電效率就比燃燒發(fā)電效率高2-3倍，而且反應(yīng)腔中200多度的余熱冬天可以供暖，夏天可以制冷。比較一下，這種系統(tǒng)和今天中國的煤炭碳排放，西部建一個(gè)火電廠，100萬大卡的煤只有30多萬大卡以電能的形式送至用戶端，其中60多萬大卡以熱的形式散耗掉。而電可以通過電網(wǎng)進(jìn)行超遠(yuǎn)距離輸過來，熱不可能進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸過來。而甲醇可以通過管道運(yùn)輸?shù)姆绞?，高效率的運(yùn)輸過來，并且系統(tǒng)余熱能夠?qū)崿F(xiàn)冬天供暖、夏天制冷的運(yùn)用。因此，假設(shè)能源用這種系統(tǒng)的話，僅用僅排放今天煤炭經(jīng)濟(jì)不到1/5的碳排放量，就解決中國的電力、交通和供暖供冷等問題。尤其是我們用綠色甲醇取代石油的話，可有利于解決中國能源經(jīng)濟(jì)及能源安全問題?，F(xiàn)在美元和黃金早就脫鉤，美元的支撐就是石油。今天用煤制甲醇的成本是汽油的一半，而用風(fēng)能太陽能等可再生能源制得甲醇可能略微比煤貴一點(diǎn)，但是貴不到哪兒去，且煤炭可用劣質(zhì)煤來做作為相關(guān)原料，進(jìn)一步的降低成本。因此，綠色甲醇每百萬大卡的成本不會超過汽油。
此外，我們還做了實(shí)現(xiàn)了一個(gè)技術(shù)，在燃燒前把煤在水里磨細(xì)，把可燃的不可燃的分開，煤里可燃的就是光和作用形成的，不可燃的是來源于遠(yuǎn)古大地的營養(yǎng)物質(zhì)，可用于治理板結(jié)的土地、鹽堿地、沙漠。因此，我們提出煤炭工業(yè)的第一個(gè)碳中和概念。傳統(tǒng)的燃煤發(fā)電，將煤炭直接燒后產(chǎn)生大量的灰渣及排放二氧化碳。因此今天火電廠粉煤灰成災(zāi)。這是我們?nèi)祟惽О倌陙韺γ禾康恼J(rèn)知錯(cuò)誤。應(yīng)該把煤中可燃與不可燃的分開，來自于遠(yuǎn)古大地的高營養(yǎng)礦物質(zhì)應(yīng)該把它分離出來后，還回土地的或去治理沙漠。進(jìn)行可以通過促進(jìn)植物生長的方式將燃煤排放的二氧化碳重新存儲回來。這樣也可以做到降低碳排放。現(xiàn)在在西部，通過太陽能和沙漠治理結(jié)合形式，在太陽能板下種植固沙植物，進(jìn)而太陽能板發(fā)了電，而底下植物也良好的生長，綠了起來。由此可看，碳中和是整個(gè)大的能源結(jié)構(gòu)調(diào)整問題。
因此需要社會體系進(jìn)行創(chuàng)新與變革，同時(shí)更需要政產(chǎn)學(xué)研良性互動，真正把政產(chǎn)學(xué)研鏈接到一起的。其中最缺兩類人，具有企業(yè)家精神的科學(xué)家和具有科學(xué)素養(yǎng)的企業(yè)家，我們希望與具有企業(yè)家精神的科學(xué)家和具有科學(xué)素養(yǎng)的企業(yè)家，共同推動碳中和的進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)我們的碳中和。
最后，很多人說“零碳”，但“零碳”是不對的。這個(gè)世界二氧化碳不能太多，但是你我呼吸的氧氣和吃的食品都需要二氧化碳光合作用生成。因此，需要有一定量的二氧化碳。把今天的煤炭/石油經(jīng)濟(jì)改為綠色經(jīng)濟(jì)，中國的碳中和問題就可以解決了，而且成本是可控的，不像儲電那么貴。我的演講結(jié)束，謝謝大家。
來源：汽車燃料電池之家
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