实现2050年零碳排放，需要哪些技术？

曹欣

實现碳达峰碳中和，是中国对世界的庄严承诺，也是中国贯彻新发展理念、构建新发展格局、推动高质量发展的内在要求。作为世界上最大的发展中国家，中国将用30年左右时间完成全球最高碳排放强度降幅，用全球历史上最短的时间实现从碳达峰到碳中和。

***总书记指出，实现“双碳”目标，不是别人让我们做，而是我们自己必须要做。中国说到做到，坚定不移推进生态文明建设，既是对世界负责，也是对子孙后代负责。

脚下的热能

谈到可再生能源，大多数人会想到风能和太阳能。但还有另一种用于供暖和制冷的可再生能源技术并不总是得到应有的重视：地源热泵。地源热泵系统冬季从地下提取热量，夏季把建筑的热量又存入地下，从而解决冬夏两季采暖和空调的冷热源，其效率是化石燃料系统的4～5倍。地热能源与风能和太阳能不一样，地热热泵可以配置物联网，连接街道上的建筑物，按需储存能源。

一户人家正在安装地热热泵，管道循环解决方案将利用地下温度

地源热泵系统是一种先进的高效节能、无任何污染的采暖空调方式，即便在建筑用能领域，也是作为环保和节能首推的新技术应用项目。当下地源热泵采暖空调技术被列为建筑节能新技术成果大力推广，对保护环境、提高环境质量、进一步推动和落实蓝天工程起到了很好的积极效果。

地源热泵采暖空调系统冬季通过土壤换热器，从地下垂直埋管环路中吸收热能，再借助压缩机系统将能量提升，产生 45～50 ℃的热水，并且可以提供生活热水。同样在夏季，热泵将制冷系统产生的冷凝热释放到地下，制取7 ℃左右的冷水供应室内。

地热加上物联网科技后，消费者可以在手机微信小程序上查看他们关心的设备信息，如温度、水量等，并且根据实际需要可以实时调整参数。为广大消费者提供更加完美的服务。以前消费者担心溢水，缺水，水温过高或过低，而且无法做到随时知道，现在通过手机的APP就可以看到实时水量了，出现溢水缺水水温异常设备主动短信通知告警。用户获得信息后可以即刻处理，保证需要热水的时间能及时满足。

据一项可行性研究估计，到 2050 年，从天然气转换为物联网热泵可以为社区供暖、制冷和生活热水产生的温室气体排放量减少 90% 以上。为了实现这一惊人的结果，政策和规划方面的突破将是关键。

空调的革新

大多数人认为住宅空调只是一种家用电器。实际上，在发展中国家，旧式空调较多，节能问题不容乐观。如果不加以控制，到 2050 年，仅室内空调一项就可能在全球增加约132吉吨（Gt，1吉吨=10亿吨）的累积二氧化碳当量排放量。

好的消息是，正在开发的新型高效空调装置可以成为缓解和适应气候变暖的工具，同时让人们获得更好的生活质量。RMI（落基山研究所）近年就发起过一场全球制冷奖（Global Cooling Prize）国际大赛，旨在找到一种比标准室内空调机组至少减少五倍的住宅制冷技术，奖金达300万美元。

最后的作品设计来自日本制造商大金工业和日建设计、中国格力电器和清华大学。将混合蒸汽压缩系统与更环保的制冷剂相结合，能创造出高效的室内空调，与当今市场上的热门型号相比，新技术对气候的影响降低了80%。如果新的空调能扩大规模实现商用普及，有可能在 2100 年之前将升温幅度降低 0.5摄氏度。

核电的飞跃

历经9年建设，全球首座第四代核电技术加持的石岛湾核电站成功启动，中国核能技术“换道超车”加速前进，中国东部石岛湾反应堆机组于2021年12月投入使用。这个小型、创新的200兆瓦反应堆除了产生清洁电力之外，还产生高温热量，可帮助能源密集型行业脱碳。

如今，大多数传统反应堆产生的出口蒸汽温度高达300摄氏度，可为海水淡化和氢电解等工业过程提供动力，在这些过程中，水被分解为氢气和氧气。石岛湾反应堆——使用涂有石墨的球形燃料卵石作为能源，加压氦气作为冷却剂——在温度约为560摄氏度时产生蒸汽，这为更多的工艺制造提供了动力，例如塑料生产等。通过高温水分解高效制氢，这种技术甚至可以促进用核反应堆替代燃煤发电机组，从而更广泛地再利用现有的发电厂蒸汽基础设施。

鉴于中国的重煤电网，该反应堆的成功部署，对世界上排放量最高的国家及其他地区的气候产生重大影响。这代反应堆更小，容易建造，更能适应不同的能源需求，并在提高安全性方面树立了新标准，部分原因在于其设计简单和高度耐热的燃料。

中国最近在海外建设核项目方面取得的显著成功，意味着该技术在全球范围内的传播速度可能比许多人预期的要快。

净化空气

如果我们想实现净零排放，从大气中去除二氧化碳，将二氧化碳降低到工业革命之前的水平，需要什么技术？

有几种去除碳的方法，例如种植更多的树木、隔离土壤中的碳以及用机器直接从大气中捕获二氧化碳。还有一个选项，称为直接空气捕获二氧化碳（或 DAC），特别强大，因为该技术是模块化的，这意味着我们可以制作相同设计的多个副本，并且可以部署在任何地方。

DAC技术是一种刚刚兴起的二氧化碳捕获技术，用于在正常空气中提取出二氧化碳，净化率可达到90%或更高，相关的技术创新和发展潜力巨大。

DAC最重要的优势是可以在世界上任何有能源供应和二氧化碳安全储存场所的地方应用。  从二氧化碳的运输和储存来说，DAC所采用的方式与工业机构或发电厂非常相似，但由于DAC设施可以放置在靠近储存点的位置，因此可最大程度地降低压缩和运输成本。

目前，正在开发研究的DAC类型包括：液体吸附法，吸附剂会以非常大的表面积接触大气;固体吸附剂，二氧化碳被吸附到多孔固体中，之后又被重新释放出来;以及静电吸附法，充满二氧化碳的液体吸附剂可以通过短电荷被激活，这比加热吸附剂消耗的能源要少得多。

就在数月前，号称是全球目前规模最大的DAC工厂“奥卡”在冰岛西南部投入运营，该工厂每年将能够捕获4000吨二氧化碳，大约是790辆乘用车一年的排放量，然后通过矿化过程将其永久存储在地下

与其他污染物不同，对二氧化碳而言，重要的不是其释放的位置，而是大气的总积累。在工业走廊释放温室气体，然后在偏远地区将它们从大气中清除，其净效应与最初没有排放碳一样。这意味着我们可以在其运行所需能源最便宜、对生态系统影响最小且经济活动受到欢迎的地方部署 DAC 系统。

DAC 系统的模块化意味着二氧化碳去除的成本可能会在几十年内下降90%到 95%，就像最近其他模块化解决方案（如风力涡轮机、太阳能电池板和锂离子电池）的成本下降一样。

冰岛开始部署地热能源，为 DAC 系统提供动力，该系统可去除二氧化碳并将其永久隔离在地下。