2019-01-08 11:40:41 來源: 經濟學人俱樂部

    走向零碳

      在向可再生能源的匆忙轉變中,供暖環節的脫碳被忽視

      從上世紀60年代開始,一大批戴著鴨舌帽的燃氣管道工人奔赴英國各地,將一個使用所謂的城市燃氣(氫氣、一氧化碳和其他氣體的混合物)的網絡改造成使用不久前在北海發現的天然氣。這項工程經過精心策劃,以避免造成對客戶供暖中斷或氣體泄漏和爆炸。天然氣的毒性小于用煤生產的城市燃氣,所以其潛在的好處是巨大的,尤其是自殺率下降了,因為開煤氣尋死的人少了。

      如果英國第三大城市利茲得愿所償,那么該國的部分地區可能很快就會逆轉這一過程,又從天然氣轉回氫氣——不過這次是純粹的氫氣。公用事業公司北方天然氣公司(Northern Gas Networks)開創了一個名為H21的項目,使用基于利茲的藍圖,計劃如何利用英國的天然氣網絡,把低碳氫氣代替天然氣送入家庭和企業。一旦城市的舊鑄鐵管道完全被聚乙烯管替代,剩下的挑戰就是證明氫可被安全地大規模輸送。如果可以,北方天然氣公司希望在整個英格蘭東北部供應氫氣用于供暖和烹飪。它想把利茲變成全球氫經濟的發動機。為實現這一目標,它希望調整蒸汽-甲烷重整(SMR)這種最常見的制氫法——捕獲過程中排放的二氧化碳。

      除了需要改善房屋的保溫隔熱外,人們在討論氣候問題時很少會關注供暖,盡管它能耗巨大,特別是在氣候寒冷的地方。英國供暖的能源消耗超過了發電或運輸系統。其中約70%來自燃燒天然氣,產生了該國二氧化碳排放量的四分之一以上。根據國際能源署(IEA)的數據,全球建筑物中使用的化石燃料中約有四分之三用于供暖。

      在氣候討論中很少提及供暖的一個原因是它的脫碳比發電的脫碳更難。這讓決策者更容易忽視它。將可再生能源接入單個電網要比將人們家中和工作場所的數百萬個燃氣鍋爐轉換成電爐容易得多。其次,天然氣公司比電力公司規模小,吸引的注意力也更少。“天然氣行業是一個隱形的行業。”利茲氫項目的策劃者、北方天然氣公司的丹·薩德勒(Dan Sadler)說。

      電可以為家庭供暖,但通常可能都不是最好的選擇。例如,在英國,極端寒冷天氣期間的高峰供暖需求達到約300吉瓦,是電力需求峰值的五倍。電網需要大規模擴建才能滿足這一需求,尤其還要能夠存儲大量電力。

      此外,在天然氣作為主要供暖燃料的地方,放棄天然氣網絡可能會讓數萬億美元的資產“擱淺”。如果可以清潔又廉價地生產氫氣或其他氣體(例如由有機物質生產的生物甲烷),它們或許就可以使用許多現有天然氣管道和儲存設施,只需稍作調整即可。一旦新的燃燒器在爐灶和鍋爐中安裝就緒,用戶可能幾乎注意不到任何變化。

      電力仍將扮演重要角色,特別是與更好的隔熱保溫相結合后。例如,電熱泵就好像是反向冰箱或空調,從空氣或地面吸取熱量來加熱房屋。這種設備買起來貴,但用起來便宜,總能耗要少于它們傳送的熱量。歐洲熱泵協會表示,2011年至2017年,歐洲的熱泵保有量增加了一倍,達到1060萬臺。

      但在那些天然氣已成為主要供暖燃料的地方,氫可以作為替代品。在利茲,項目計劃是將蒸汽和甲烷轉化為氫氣和二氧化碳,再利用碳捕獲和儲存(CCS)捕獲二氧化碳。最終,當有足夠的零碳電力時,或許可以通過電解水來可持續地生產氫。現在最大的問題是CCS能否成為一種可行的技術。

      在北海的另一邊,作為利茲項目參與者的挪威國家石油公司(Equinor)正試圖幫助解答這個問題。在挪威荒蕪的西海岸,它是挪威政府、殼牌和道達爾在蒙斯塔德技術中心(TCM)的合作伙伴。該中心的建設花費高達60億挪威克朗(6億美元)。它于2012年啟動,目前是世界上最大的碳捕獲技術測試中心。從12月開始,美國工程和建筑公司Fluor將成為在這里測試新CCS工藝的最新一家大企業。

      CCS這項技術屢屢未能實現預期。化石燃料的生產商希望它能發揮作用,因為這可以讓它們的產品——比如天然氣——在一個后碳的未來保有一席之地。但是,捕獲碳排放并填埋它們的成本很高(在電力行業內的運行成本估計為每噸50至100美元),這在向大氣中排放二氧化碳幾乎沒有任何處罰時尤其突出。正如IEA指出,自2010年起,每有一個大規模CCS項目啟動,就有至少兩個被取消。

      然而,這項技術可能會有一個光明的未來,特別是應用于SMR以及水泥等行業時(參見下一篇文章)。今年,美國總統特朗普的政府修訂了45Q條款,出人意料地向CCS投去了一條救生索。這項稅收抵免計劃大幅增加了對每噸碳捕獲的財政支援,并取消了碳存儲量的上限。它很可能會提振CCS項目,就像投資稅收抵免推動了太陽能和風能那樣。

      許多不信任CCS的環保主義者表示,從該稅收計劃中得到最多好處的是那些想把補貼注入油井以推動石油業復蘇的企業。頗能說明問題的是,在45Q條款修訂后,一個名為“國家石油強化恢復計劃”的美國游說團體改了名字,叫“碳捕獲聯盟”。

      挪威的TCM中心正在測試兩種捕獲二氧化碳的方法。其主管厄恩斯特·培特·阿克塞爾森(Ernst Petter Axelsen)解釋說,更廣泛使用的方法是將煙氣注入一個高高的溶劑室,往里添加幾滴一種叫做胺的溶劑(從氨中分離而來),它會與煙氣中的二氧化碳結合形成液體。然后將這種液體在120°C下煮沸,釋放出二氧化碳。工程師說,另一種使用冷凍氨作為溶劑的方法需要更多人力,因而較不常用。

      一些公司使用該設施測試他們的胺化學,他們視之為“秘方”,以探索新工藝,比如類似肺部結構的薄膜,并使用吸收材料而非溶劑。阿克塞爾森表示,對CCS的興趣已經被45Q重新點燃。世界上一些最大的石油公司已經成立了一個名為“石油和天然氣氣候倡議”的組織,其中有一筆10億美元的基金用于支持CCS項目。

      至于碳存儲方面,挪威正處于一個大型項目的早期階段。該項目旨在從該國南部的海德堡水泥(HeidelbergCement)下屬Norcem公司以及位于奧斯陸把廢棄物轉化為能源的Fortum Oslo Varme垃圾焚燒廠捕獲二氧化碳。然后它讓挪威國家石油公司、殼牌和道達爾運輸這些二氧化碳,并將它們注入海床下三公里處的多孔石灰巖地層。

      挪威國家石油公司希望這將成為一個新行業的起點,逐漸發展成通過英國提賽德(Teesside)的船舶或管道運輸二氧化碳。其中一些二氧化碳可能來自利茲氫項目(挪威國家石油公司還在與北方天然氣公司合作一個補充提案,要將英格蘭北部的幾個最大城市從使用甲烷轉為使用氫氣)。這些二氧化碳也可以被存儲在英國北海水域的原烴類礦床中。

      但CCS項目耗費大量資金,如果沒有合理的碳價,很難收回投資。在全球范圍內,它還依賴大量的存儲地點。推廣碳捕獲的最大希望在于它的工業應用。

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