箩筐技术分享：碳中和时代，我们需要什么技术来减少碳排放？

如果世界要有可靠的机会将全球变暖限制在 1.5°C 以避免气候变化的最坏影响，全球二氧化碳 (CO 2 ) 排放量需要在 2050 年代初达到

如果世界要有可靠的机会将全球变暖限制在 1.5°C 以避免气候变化的最坏影响，全球二氧化碳 (CO 2 ) 排放量需要在 2050 年代初达到净零，根据政府间小组关于气候变化找到减少能源部门排放的方法尤为重要，因为它约占全球温室气体排放量的四分之三。术和技术创新已经成为减少全球能源系统排放的关键推动力，但如果我们要实现全球净零排放目标，就需要加快步伐。

地理、政治、经济和社会环境将决定将世界不同地区的能源系统过渡到净零排放的确切途径。然而，从广义上讲，减少全球能源系统的碳排放需要加快技术部署以实现两个目标：(i) 尽可能多地满足能源需求；(ii) 电力供应完全脱碳，尤其是使用可再生能源。

电气化和可再生能源是国际能源署 (IEA) 2021-2050 年净零情景中最重要的两项缓解措施，占所需减排量的 54%（见下图）。

电气化

电气化能源需求是指使用低碳电力来满足传统上来自化石燃料的能源需求。这是通过技术转换实现的，例如用电动汽车代替内燃机汽车，用热泵代替天然气或燃油锅炉为建筑物供暖。在工业中，可以使用清洁电力代替化石燃料来提供低温和中温热量或为某些钢铁生产过程提供动力。电气化潜力巨大少最终能源需求并因此减少排放，因为电力技术往往比提供类似能源服务的基于化石燃料的替代品更有效。事实上，国际能源署估计，到 2050 年，电气化可以提供实现净零能源系统所需的累计减排量的近五分之一 (19%)。

当然，如果电力来自低碳来源（可再生能源、核能或热能发电以及碳捕获、使用和储存 [CCUS]），电气化只会在有意义的程度上减少排放。对现有供应进行脱碳处理也不够，因为到 2050 年全球电力需求可能会比目前的水平增加一倍以上：需要对额外的低碳电力来源和能源效率进行投资。

可再生能源

根据 IEA 的数据，可再生能源，特别是风能和太阳能，可以提供充足的低碳电力来源，并且可以贡献到 2050 年全球净零能源转型所需的累计减排量的 35%。过去十年间，所有国家/地区的风能太阳能装机容量均有所增加，而成本下降速度甚至超过预期—太阳能光伏 (PV) 单位成本下降了 85%，风能下降了 55% 2010 年和 2019 年这是几十年来许多国家政府制定的创新政策和深思熟虑的技术选择结果。

核能

核能是另一项重要技术，目前提供了全球近 30%低碳电力供应。根据 IEA 的数据，在全球能源系统到 2050 年实现净零排放的路径下，5% 的减排量可能来自从煤炭和石油转向包括核能在内的低碳能源。尽管各国对核能在能源结构中应发挥的作用有着广泛不同的看法，反对通常由安全或成本驱动的技术人担忧的是，许多政府正在重新审视核能，以减少排放和对进口化石燃料的依赖。对核创新的持续投资可以将先进的核技术推向市场，进而使核能不仅在电力部门而且在热力和工业领域实现减排。

碳捕获、使用和储存 (CCUS)

低碳电力发挥更大作用可以显着减少全球排放量，但某些能源需求领域（尤其是工业领域）在技术上不可行或过于昂贵法满足使用电力。碳捕获、使用和储存 (CCUS)是一种脱碳技术，可以使从高排放工业设施中捕获的 CO 2得以永久运输和储存。CCUS 还可以通过低碳方式生产电力和氢气：这两种重要的能源载体可以帮助一系列行业脱碳。此外，两种 CCUS 应用——带碳捕获和储存的生物能源 (BECCS) 和直接空气碳捕获和储存 (DACCS)——可以去除现有的 CO 2从大气中。BECCS 和 DACCS 属于更广泛的技术集——统称为二氧化碳去除 (CDR) 或负排放技术 (NETs)——旨在通过降低大气中 CO 2 的浓度来抵消气候变化的影响。

尽管目前用于脱碳目的的商业 CCUS 应用数量有限，而且术性能存在不确定性但大多数预计实现全球净零排放的途径都涉及某种程度的 CCUS例如，国际能源署估计，CCUS 可以实现 11% 的减排，到 2050 年使全球与能源相关的排放量达到净零。为此，政府需要制定正确的政策和激励措施来推动投资入该领域。

氢

氢是一种清洁、多功能的能源载体，可以在某些昂贵或难以电气化的能源使用领域替代化石燃料。因此，氢可以成为重工业、化学生产和长途运输（公路货运、航运和航空）等行业脱碳的重要推动力。氢气还有可能取代天然气用于住宅取暖，尽管电气化预计将成为世界许多地区该行业的主要脱碳途径。

与化石燃料不同，氢在自然界中不容易找到，需要在使用前生产。生产氢气的低碳方式包括由低碳电力驱动的电解和天然气的蒸汽重整，其中使用 CCUS 捕获产生的碳排放。如果氢要对净零过渡做出有意义的贡献，则需要大规模部署用于氢的生产（例如电解槽）和使用（例如氢动力重型货车）的技术。这些技术中的大多数尚未变得更便宜，无法实现更广泛的商业化。尽管如此，国际能源署建议，到 2050 年，氢可以贡献全球实现净零排放所需的 6% 的减排量。

技术性能和避免的需求

根据国际能源署的数据，电气化、可再生能源、核能、CCUS 和氢能共同提供超过 70%减排量，使全球能源系统到 2050 年实现净零排放。使用所有这些技术，可以通过改进技术性能和效率进一步减少排放，这些进步相当于 IEA 净零情景下估计减排量的 13%。

数字化和人工智能 (AI)也可以实现能源系统的优化运行，并通过减少可避免的消耗来减少对能源的总体需求。事实上，人工智能越来越被认为是下一代通用技术，对数据分析、建模和预测以及提高生产流程和供应链的效率和生产力具有强大的影响。至关重要的是，并非所有可避免的能源需求的减少都依赖于数字技术。包括阁楼隔热、窗户玻璃和建筑织物升级在内的建筑改造也可以节省大量能源。

行为改变

低碳技术的大部分减排潜力还取决于公民和消费者的行动和行为，因为他们会决定安装热泵、购买电动汽车或改用更高效的灯泡， 例如。相对较少但必不可少的减排量预计也将来自主要是行为方面的改变（技术作用很小或没有作用），例如减少飞行或少吃红肉。在 IEA 情景下，行为改变和避免的需求（例如通过人工智能，前面讨论过）相结合，可以实现到 2050 年全球净零所需的剩余 11% 的减排量。

地球工程

地球工程是一套旨在有意改变气候系统以减轻气候变化影响的方法和技术。包括太阳能地球工程（也称为太阳辐射管理 [SRM]）和二氧化碳清除（例如前面讨论的 BECCS 和 DACCS），尽管这两者是根本不同的活动。与碳去除技术不同，太阳能地球工程的目的不是降低大气中的 CO 2浓度，因此也没有解决气候变化的根本原因。相反，太阳能工程旨在反映一小部分太阳能返回太空，以抵消人为排放造成的温度升高。此类干预措施（例如反照率增强、空间反射器和平流层气溶胶）在实施期间提供了降低全球温度的潜力，但如果停止这些措施，温度可能会再次上升。进一步研究太阳能地球工程的潜在利益和风险可能对减少整体气候变化影响努力有价值。

结论

开发一系列现有低碳技术的环境和经济案例是公认的。创新可以在所讨论的所有减缓领域将新技术推向市场，从而实现更雄心勃勃的脱碳途径。这取决于世界各国政府的果断政策，以释放现有技术和新技术的全部潜力，以实现向全球净零排放的迫切需要的过渡。

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