李燦院士：發(fā)展可再生能源才能從根本實(shí)現(xiàn)碳減排

 

“要有效解決生態(tài)環(huán)境問題、減少二氧化碳排放，并實(shí)現(xiàn)對煤炭等化石資源的逐步替代，發(fā)展可再生能源是根本途徑、不二之選。近期征求意見的《能源法》，將可再生能源列為能源發(fā)展的優(yōu)先領(lǐng)域，對其重視達(dá)到前所未有的高度，是符合我國能源可持續(xù)發(fā)展國情的正確方向。大力發(fā)展可再生能源、推動低碳轉(zhuǎn)型，再怎么強(qiáng)調(diào)都不為過。”在接受記者采訪時(shí)，全國政協(xié)委員、中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員李燦反復(fù)提及可再生能源的重要作用。

 

為何如此重視？李燦表示，首先是減排污染物和二氧化碳的迫切需要。“有統(tǒng)計(jì)表明，去年是有記錄116年以來，全球氣候最干燥、極端天氣頻發(fā)最多的一年，氣候變化已經(jīng)到了非常嚴(yán)峻的程度，成為國際社會普遍關(guān)心的焦點(diǎn)。由于過度依賴化石能源，我國這樣的二氧化碳排放大國更應(yīng)加倍重視可再生能源、加大減排力度。”

 

其次，出于對能源資源優(yōu)化利用的現(xiàn)實(shí)需求。“長期以來，煤炭在我國能源體系中占據(jù)主導(dǎo)。但從煤炭資源總量和人均占有量來看，我國僅僅是相對富煤，人均占有量排在世界后面，化石能源日漸枯竭是不爭的事實(shí)。”李燦稱，化石能源本身不是原罪，簡單一燒了之卻帶來諸多問題。一方面，煤的燃燒過程產(chǎn)生大量硫氧化物和氮氧化物等大氣污染物，更嚴(yán)重的是排放巨量的二氧化碳，對氣候環(huán)境直接造成危害；另一方面，煤炭等化石能源是寶貴的原料資源，由煤炭可制備許多重要的化學(xué)品及材料。

 

“過去由于我國能源資源短缺，煤更多用于燃燒發(fā)電。如今可再生能源發(fā)展迅速，若繼續(xù)直接把煤燒掉，相當(dāng)于把寶貴的原料資源燒成二氧化碳排放到大氣中去，十分可惜。為實(shí)現(xiàn)煤炭資源高效優(yōu)化利用，少發(fā)電、多轉(zhuǎn)化，把煤作為原料來用是更為合理的路徑。相應(yīng)的，就需要用可再生能源逐步替代燃煤發(fā)電。”李燦稱。

 

第三，隨著技術(shù)提升、成本降低，可再生能源利用在經(jīng)濟(jì)上更加可行。李燦舉例，從發(fā)電來看，風(fēng)、光等可再生能源發(fā)電成本已接近甚至低于火電成本，未來隨著技術(shù)不斷創(chuàng)新，其成本甚至將遠(yuǎn)低于火電成本。“我不是強(qiáng)調(diào)立刻完全切斷化石能源，而是逐步實(shí)現(xiàn)化石能源與可再生能源的優(yōu)化互補(bǔ)，努力實(shí)現(xiàn)二氧化碳減排。”

 

第四，在能源轉(zhuǎn)化過程中，一個(gè)非常重要的問題是如何將可再生能源轉(zhuǎn)化為液體燃料。因?yàn)槟壳鞍ㄌ柲茉趦?nèi)的絕大部分可再生能源都用于發(fā)電，而能源需求的另一個(gè)重要難題是需要可儲存、可運(yùn)輸?shù)囊后w燃料。故將太陽能等再生能源轉(zhuǎn)化為液體化學(xué)燃料是一個(gè)巨大而緊迫的挑戰(zhàn)，這個(gè)過程也可稱之為“人工光合成”太陽燃料，即由可再生能源轉(zhuǎn)化二氧化碳和水合成的燃料可泛稱為太陽燃料。

 

李燦告訴記者，由其團(tuán)隊(duì)研發(fā)并實(shí)施的國內(nèi)首個(gè)液態(tài)太陽燃料合成示范工程項(xiàng)目已在蘭州新區(qū)成功開車，這也是全球首個(gè)真正意義上的直接資用太陽能的太陽燃料合成工業(yè)化示范工程，這個(gè)項(xiàng)目的核心技術(shù)就是利用太陽能光伏發(fā)電分解水制氫，氫氣再與二氧化碳反應(yīng)合成甲醇燃料，即可用于替代車用汽、柴油。“目前由于我國相對富煤，煤制甲醇具備成本優(yōu)勢。但在解決煤炭清潔高效利用的同時(shí)，卻無法解決煤制甲醇過程必然產(chǎn)生的碳排放問題。因此，利用太陽燃料是真正可持續(xù)的低碳甚至零碳發(fā)展的路徑。”

 

李燦進(jìn)一步表示，對于可再生能源電解水制氫，不少人的認(rèn)識還停留在過去低效率、高成本等傳統(tǒng)觀念。實(shí)際上，隨著可再生能源發(fā)電成本逐年降低和電解水制氫技術(shù)的快速進(jìn)步，其能量轉(zhuǎn)換效率大幅提升，制氫成本顯著降低。“過去，電解水裝置效率只有百分之五六十，相當(dāng)于接近一半的電能被浪費(fèi)，只有一半多一點(diǎn)的電轉(zhuǎn)化為氫。就蘭州新區(qū)項(xiàng)目而言，所發(fā)展的規(guī)模化電解水制氫技術(shù)的能量轉(zhuǎn)化效率可提高15-20%以上，達(dá)到目前國際上綜合技術(shù)指標(biāo)最高水平。在此基礎(chǔ)上，電解水制氫的成本顯著下降?，F(xiàn)在可接近天然氣制氫成本，若采用棄光、棄風(fēng)、棄水的電能，制氫成本可以接近煤制氫的成本，更重要的是可以實(shí)現(xiàn)制氫過程的零碳排放。”

 

“之所以不提倡煤制氫，是出于煤炭資源的優(yōu)化利用和二氧化碳減排兩個(gè)方面的考慮。”李燦認(rèn)為，一窩蜂上馬煤制氫的行為并不理智，也不是未來正確的方向?，F(xiàn)階段，氫能產(chǎn)業(yè)尚處于發(fā)展初期，需要少量化石能源制氫的催生與帶動。“發(fā)展氫能的初衷在于減排污染物和二氧化碳，氫燃料電池本身是一項(xiàng)清潔技術(shù)。但從煤制氫生產(chǎn)、儲運(yùn)、利用的全過程來看，并沒有減少碳排放，只是將碳排放由全過程的末端轉(zhuǎn)移到前端。從發(fā)展氫燃料電池車的初心看，最終還是要發(fā)展可再生能源制氫。”

 

李燦透露，在規(guī)模化合成太陽燃料的基礎(chǔ)上，目前還在嘗試推進(jìn)可再生能源與煤化工結(jié)合，發(fā)展“零碳排放的煤化工”。“煤可以制油、制氣、制甲醇等等。但在生產(chǎn)過程中，煤的碳原子利用率其實(shí)很低，其中只有1/3-1/2的煤碳原子轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，另外2/3-1/2-的煤碳原子燒成二氧化碳排出去了。比如煤制甲醇，需要2-3個(gè)碳原子，而甲醇本身只需要煤炭提供1個(gè)碳原子，其余的碳原子被轉(zhuǎn)化為二氧化碳白白浪費(fèi)了，碳原子利用的經(jīng)濟(jì)效率不到50%。“零碳排放的煤化工”就是要實(shí)現(xiàn)化石資源優(yōu)化利用，為綠色生產(chǎn)提供一套新思路。通過可再生能源實(shí)現(xiàn)零碳排放制氫，與煤化工過程結(jié)合，把所有的煤碳原子都經(jīng)濟(jì)地轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，而不是以二氧化碳排放，這樣可以大幅節(jié)約煤炭資源，為子孫后代保留下寶貴的化石資源。

 

“值得一提的是，我國很多風(fēng)、光等可再生能源多分布于西部地區(qū)，發(fā)展可再生能源及其轉(zhuǎn)化技術(shù)可形成新興產(chǎn)業(yè)，為西部地區(qū)帶來就業(yè)機(jī)會，為上下游關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)帶來新的機(jī)遇。發(fā)展新能源可為西部欠發(fā)達(dá)地區(qū)增加造血功能，有望助力解決經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)的產(chǎn)業(yè)升級、轉(zhuǎn)型和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，為實(shí)施西部大開發(fā)戰(zhàn)略提供基礎(chǔ)。”李燦表示。