發(fā)展要靠氫能源
核能利用爭領(lǐng)先
本報駐俄羅斯記者 董映璧
參觀者在俄羅斯首都莫斯科體驗展出的電動交通工具。新華社發(fā)(亞歷山大攝)
2021年，俄羅斯出臺了氫能源發(fā)展構(gòu)想。該文件確定了在俄打造新產(chǎn)業(yè)的目標、戰(zhàn)略倡議和關(guān)鍵措施。在今后3年半的時間里，俄計劃建成氫能源產(chǎn)業(yè)集群并落實試點項目。到2050年，俄計劃建立出口導(dǎo)向型氫能源產(chǎn)業(yè)，并在俄經(jīng)濟中使用新技術(shù)。俄羅斯在生產(chǎn)和出口氫氣方面具有顯著競爭優(yōu)勢，到2024年，潛在供應(yīng)量可達20萬噸;到2035年可達200萬至1200萬噸;到2050年可達1500萬至5000萬噸。俄希望在未來幾十年里用氫能源出口取代石油和天然氣。俄未來不僅將出口氫能源，還將成為世界最大氫能源出口國。早在上世紀80年代蘇聯(lián)便造出了世界第一架搭載氫能源發(fā)動機的飛機——圖-155，它于1988年使用氫燃料進行了首飛。
另外，俄還頒布了電動車產(chǎn)業(yè)發(fā)展構(gòu)想。該文件稱，2030年前俄至少會建成7.2萬個電動車充電站。規(guī)劃分兩個階段實施：2021年至2024年和2025年至2030年。第一階段計劃推出至少9400個充電站，其中至少2900個是快速充電站。第一階段的另一個關(guān)鍵指標是電動車產(chǎn)量達到每年至少25000輛的水平。第二階段計劃建成運營至少7.2萬個充電站，其中至少2.8萬個是快速充電站。
在核能領(lǐng)域，世界首臺新一代BREST-OD-300核電機組建設(shè)工作在俄啟動。BREST-OD-300是由俄羅斯國家原子能集團公司研發(fā)的新一代核反應(yīng)堆，是一個示范鉛冷快中子反應(yīng)堆裝置，也是俄羅斯新一代核電站實驗性示范電力綜合體的一部分，目的是在封閉燃料循環(huán)中實現(xiàn)核燃料的循環(huán)使用。該綜合體包含用于生產(chǎn)致密鈾钚(氮化物)燃料的制造和再制造模塊，以及燃料回收模塊。BREST同時又是第一個滿足大規(guī)模核能安全和經(jīng)濟要求，并旨在解決可持續(xù)發(fā)展問題的核電站概念。新機組建造成本約1000億盧布，裝機容量為300兆瓦。新機組體現(xiàn)了未來核電在安全、環(huán)保、節(jié)約資源方面的技術(shù)突破，也確保俄羅斯在世界核電領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。
美國
海上滑翔已電動
甲烷轉(zhuǎn)化需看重
本報記者 劉霞
在世界多國致力于實現(xiàn)碳中和的全球大背景下，節(jié)能減排已經(jīng)成為全球人民的共識，科學(xué)家們也在孜孜不倦地創(chuàng)新相關(guān)技術(shù)。萊斯大學(xué)科學(xué)家讓超冷等離子體首次在實驗室實現(xiàn)磁約束，這項技術(shù)成就有助于推動對清潔能源、太空天氣和天體物理學(xué)的研究。
總部位于波士頓的麗晶公司開發(fā)了一款“海上滑翔機”，這艘飛行器是全電動、零排放的，將為沿海運輸業(yè)帶來一場新革命。據(jù)悉，麗晶已獲得4.65億美元的預(yù)訂單，并計劃在2050年之前將其投入客運。
斯坦福大學(xué)和比利時魯汶大學(xué)的研究團隊則提出了一種新的分子機制，能在室溫下將甲烷轉(zhuǎn)化為甲醇。甲醇可以驅(qū)動新一代清潔燃料電池，若能將甲烷以一種經(jīng)濟的方式轉(zhuǎn)化為甲醇，將比天然氣和純氫更容易儲存和運輸，也將大大減少甲烷的排放量，帶來顯著的環(huán)境效益。
更安全、續(xù)航更持久、能量密度更高、成本更低、對環(huán)境更友好，是電池研究人員孜孜不倦的追求方向。加州大學(xué)圣地亞哥分校的納米工程師們與韓國LG公司合作，使用固態(tài)電解質(zhì)和全硅陽極，創(chuàng)造了一種新型的硅全固態(tài)電池，為使用硅等合金陽極的固態(tài)電池開辟了一個新領(lǐng)域，有望用于從電網(wǎng)存儲到電動汽車的廣泛領(lǐng)域。
鑒于電子垃圾問題日益嚴峻，杜克大學(xué)工程師開發(fā)了世界上第一個完全可回收的印刷電子產(chǎn)品：由3種碳基墨水制成的晶體管。
可生物降解塑料一直被認為可幫助解決塑料污染問題，但今天大多數(shù)“可堆肥”塑料袋主要由聚乳酸制成，在堆肥過程中并沒有分解，還會污染其他可回收塑料。美國科學(xué)家僅用熱量和水，就可讓這些可堆肥的塑料更容易分解。
法國
發(fā)展氫能促減排
未來資源在深海
本報駐法國記者 李宏策
應(yīng)對氣候變化方面，由法國領(lǐng)銜的國際研究團隊借助衛(wèi)星觀測對全球所有冰川(近22萬個)的厚度及質(zhì)量變化進行了首次完整而精確的測繪分析。結(jié)果顯示，自2000年以來，世界上幾乎所有冰川都在變薄并失去質(zhì)量，每年平均損失2670億噸冰，且融化速度正在加快。為了應(yīng)對氣候變化，法國計劃至2030年相對1990年減排40%，至2050年實現(xiàn)碳中和。為實現(xiàn)該目標，法國著力發(fā)展能源技術(shù)，力爭成為氫能與核能的全球領(lǐng)軍者。
氫能方面，道達爾和Engie合作開發(fā)法國最大的制氫基地，結(jié)合太陽能和生物質(zhì)生產(chǎn)綠色氫氣。通過采用創(chuàng)新解決方案，可以很好地應(yīng)對太陽能發(fā)電的間歇性和生物燃料工廠要求持續(xù)供應(yīng)氫氣之間的矛盾。阿爾斯通研制的新型氫能列車計劃在2023年開始在法國運行，該列車不僅可以在電力牽引下運行，還能夠通過安裝在車頂?shù)娜剂想姵毓╇娦旭偅瑲淠芾m(xù)航能力達到600公里。
核能方面，法國將投資10億歐元用于開發(fā)設(shè)計功率為170兆瓦的小型模塊化核反應(yīng)堆，目標是在2030年推出創(chuàng)新性小型堆，并優(yōu)化核廢料處理。法國啟動的Nuward小型堆項目將采用內(nèi)部加壓水技術(shù)，如出現(xiàn)嚴重事故，無需人工干預(yù)也可自行冷卻數(shù)日。
海洋方面，“法國2030”規(guī)劃將深海探索列為法國未來戰(zhàn)略重點。法國宣布已經(jīng)建立“深海海底礦產(chǎn)資源勘探開發(fā)的國家戰(zhàn)略”，將在研究和保護生物多樣性、獲取有關(guān)深海生態(tài)系統(tǒng)的知識，以及開發(fā)深海海底資源之間尋求平衡。
德國
百萬電車已上路
綠氫發(fā)展邁大步
本報駐德國記者 李山
德國傳統(tǒng)煤鐵工業(yè)區(qū)魯爾區(qū)經(jīng)歷了產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，已成為環(huán)境優(yōu)美、高科技聚集的創(chuàng)新經(jīng)濟區(qū)。新華社記者 逯陽 攝
2021年7月，德國實現(xiàn)了一百萬輛電動汽車上路的目標。德國政府計劃在一年之內(nèi)投入8億歐元，資助90萬個私人充電站點建設(shè)。烏爾姆亥姆霍茲研究所開發(fā)出能量密度高達560瓦時每公斤且穩(wěn)定性良好的新型鋰金屬電池。伊爾梅瑙工業(yè)大學(xué)與合作伙伴共同開發(fā)了世界首個電動汽車測試系統(tǒng)。慕尼黑工業(yè)大學(xué)等合作開發(fā)以甲醇為動力的汽車，能耗與純電池電動汽車相當。此外，德國高度重視綠氫的發(fā)展，視其為能源轉(zhuǎn)型和可持續(xù)增長的關(guān)鍵原材料，發(fā)布了《德國氫行動計劃2021—2025》。
弗勞恩霍夫下屬的太陽能研究所實現(xiàn)硅基太陽能電池雙面接觸26%的功效紀錄。該所還研發(fā)了德國首輛太陽能卡車，3.5千瓦的光伏系統(tǒng)可滿足卡車5-10%的能源需求。可靠性與微集成研究所開發(fā)的新型逆變器，最高可提升電動車6%的續(xù)航里程。微技術(shù)和微系統(tǒng)研究所開發(fā)了船舶用氨氣燃料電池。加工與包裝技術(shù)研究所開發(fā)了代替塑料包裝的涂布紙，可作為塑料包裝的環(huán)境友好型替代品。
德國政府通過了加強沼澤地土壤保護的目標協(xié)議，計劃到2025年通過能源和氣候基金提供約3.3億歐元資助沼澤復(fù)濕的具體措施。地學(xué)研究中心耗資1600萬歐元的地球生物實驗室落成，有望成為探索地下生物圈的跨學(xué)科平臺。馬克斯·普朗克海洋微生物研究所發(fā)現(xiàn)，被稱為“海洋雪”的小顆粒對海洋氮循環(huán)起著重要作用。阿爾弗雷德韋格納研究所發(fā)現(xiàn)，氣候變化通過復(fù)雜機制導(dǎo)致北極上空的臭氧消耗加劇;南極繞極流與南半球的氣候波動密切相關(guān)，隨著全球變暖，南極繞極流可能會加速，進而影響大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流和海洋碳儲存。
英國
氫能戰(zhàn)略已制訂
能源利用需革命
實習(xí)記者 張佳欣
英國科學(xué)家發(fā)表的一項氣候科學(xué)模型研究顯示，到21世紀末，湖泊熱浪(湖面水溫極熱的時期)的強度和持續(xù)時間將增加。在溫室氣體高排放情景下，湖泊熱浪的平均持續(xù)時間或增加3個月左右，一些湖泊可能會進入永久性的熱浪狀態(tài)，伴隨而來的，是生態(tài)系統(tǒng)的韌性可能逼近極限。
英國政府2021年4月20日公布的第六個碳預(yù)算宣布了其最新減排目標，即到2035年，二氧化碳排放量將比1990年的水平減少78%。同時，該預(yù)算首次將英國在國際航空和航運排放納入份額。
英國商務(wù)能源與產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略部8月17日發(fā)布《國家氫能戰(zhàn)略》。該戰(zhàn)略以英國2020年發(fā)布的綠色工業(yè)革命10點計劃為基礎(chǔ)，提出了通過四個發(fā)展階段實現(xiàn)成為氫能領(lǐng)域的全球領(lǐng)導(dǎo)者的愿景。
9月1日，英國玻璃企業(yè)皮爾金頓在利物浦市的圣海倫斯工廠啟動了使用100%氫氣生產(chǎn)浮法(片)玻璃的試驗。該項目是“HyNet工業(yè)燃料轉(zhuǎn)換”項目的一部分，旨在測試氫在制造業(yè)中如何取代化石燃料。皮爾金頓表示，這是全球首個使用100%氫氣生產(chǎn)玻璃的工廠，證明了使用氫氣安全有效地運營浮法玻璃工廠的可行性，未來，HyNet項目還將在食品、飲料、電力和廢物等領(lǐng)域大規(guī)模使用氫氣。
10月25日消息，英國政府宣布投資2.2億英鎊促進污染最嚴重的碳密集型行業(yè)清潔低碳轉(zhuǎn)型，實現(xiàn)2050年凈零排放目標。該項資助計劃將幫助英格蘭、威爾士和北愛爾蘭的鋼鐵、制藥、造紙、食品飲料等行業(yè)簡化生產(chǎn)流程，提高能源效率，減少碳排放。相關(guān)企業(yè)將采取一系列廣泛的減排措施，包括：安裝更高效節(jié)能的鍋爐、電機和熱泵，以取代其燃氣鍋爐和蒸汽輪機;開發(fā)工業(yè)碳捕集、燃料轉(zhuǎn)換和廢熱回收再利用技術(shù)，實現(xiàn)工業(yè)部門減排可持續(xù)發(fā)展目標等。
日本
替代石油有希望
海運脫碳也跟上
本報駐日本記者 陳超
中國比亞迪電動巴士行駛在日本京都東寺大街。京都Princess Line公司購入多輛比亞迪電動巴士，為企業(yè)降低運營成本及城市減排做出貢獻。新華社記者馬平攝
日本海洋研究開發(fā)機構(gòu)與豐橋技術(shù)科學(xué)大學(xué)2021年8月共同宣布，已確認在北冰洋科研航海中采集的一種定鞭藻類浮游植物“Dicrateria rotunda”具有與石油相當?shù)娘柡吞細浠衔锖铣赡芰Α＿@是通過對該浮游植物進行分離和培養(yǎng)并調(diào)查碳氫化合物的成分后發(fā)現(xiàn)的。人類發(fā)現(xiàn)能合成碳原子數(shù)為10—38、與石油相當?shù)奶細浠衔锏纳锷袑偈状危摮晒兄趯崿F(xiàn)生物燃料開發(fā)。
東京都立大學(xué)8月開發(fā)出可回收空氣中二氧化碳，且吸收效率最大能達到目前二氧化碳捕集物質(zhì)10倍的方法。如果實用并推廣普及，那么到2050年人類排放的二氧化碳大部分都有望回收。新方法于2020年申請了專利，在5至10年后建設(shè)實證工廠，到2030年代實現(xiàn)實用化，2050年之前廣泛普及。
京都大學(xué)研究團隊開發(fā)出一種新裝置，可將熱量轉(zhuǎn)化為光并利用光伏電池發(fā)電的“熱光發(fā)電”效率，旨在實現(xiàn)突破光伏電池極限。目前的硅光伏電池的能源轉(zhuǎn)換效率的理論極限約為30%，而熱光發(fā)電在理論上可實現(xiàn)超過35%的高轉(zhuǎn)換效率，作為有助于實現(xiàn)脫碳社會的新技術(shù)，計劃10年后投入實用。
日本新能源與工業(yè)技術(shù)發(fā)展機構(gòu)10月26日啟動海運脫碳計劃，使用氫和氨作為燃料取代石油，開發(fā)不排放溫室氣體的新一代船舶。全球海運業(yè)排放的二氧化碳占全球二氧化碳總排放量的2.1%。該計劃顯示，入選為新一代船舶開發(fā)支援對象的分別是“船用氫發(fā)動機及船用氫燃料罐和供應(yīng)系統(tǒng)”“配備國產(chǎn)氨燃料發(fā)動機的船舶開發(fā)”“氨燃料船開發(fā)與社會應(yīng)用一體化項目”“通過改良催化劑和發(fā)動機減少液化天然氣燃料船甲烷逃逸的技術(shù)開發(fā)”四項課題。
韓國
沉積工藝有突破
全力推進碳中和
本報駐韓國記者 邰舉
韓國國會于2021年8月表決通過《為應(yīng)對氣候危機之碳中和與綠色增長基本法》。10月，韓國政府確定了2030年溫室氣體減排目標以及2050年碳中和實施方案。計劃2030年溫室氣體排放量較2018年縮減40%。
韓國科學(xué)技術(shù)信息通信部在科學(xué)技術(shù)相關(guān)部長會議上發(fā)布了“碳捕獲與利用(CCU)技術(shù)創(chuàng)新路線圖”。CCU被認為是實現(xiàn)碳中和的核心技術(shù)，石化燃料發(fā)電廠、工業(yè)活動等排放的二氧化碳轉(zhuǎn)換為高附加值石油化學(xué)原料、合成燃料等的技術(shù)。韓國政府與50多名民間專家共同選定了CCU研發(fā)投入的5大領(lǐng)域59項重點技術(shù)，以2030年產(chǎn)業(yè)化可能性為標準，分為商用化技術(shù)和長期技術(shù)，計劃按年度制定技術(shù)達標目標，推進研發(fā)。
以色列
氣候技術(shù)靠創(chuàng)新
服務(wù)全球要領(lǐng)軍
本報駐以色列記者 胡定坤
以色列內(nèi)閣于2021年10月通過“國家計劃”應(yīng)對氣候變化，以政府宣布將在2050年實現(xiàn)碳中和。該計劃主要鼓勵相關(guān)領(lǐng)域的科技創(chuàng)新及基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，其中特別指出以色列的創(chuàng)新能力將被用來為全球社會服務(wù)，并為有關(guān)氣候危機的全球問題提供解決方案。
以色列創(chuàng)新局10月發(fā)布《以色列氣候技術(shù)生態(tài)系統(tǒng)的聯(lián)合報告》，報告將以色列定位為氣候技術(shù)的全球領(lǐng)導(dǎo)者，希望將以色列轉(zhuǎn)變?yōu)槿驓夂蚣夹g(shù)中心，幫助減少世界各地的溫室氣體排放。根據(jù)該報告，以色列共有637家初創(chuàng)公司和成長型公司在努力開發(fā)氣候技術(shù)，其主要集中在氣候智能型農(nóng)業(yè)、清潔能源系統(tǒng)、可持續(xù)交通、生態(tài)高效的水基礎(chǔ)設(shè)施和替代蛋白質(zhì)五大領(lǐng)域。報告認為，以色列在人造肉、灌溉系統(tǒng)、精準農(nóng)業(yè)和海水淡化方面處于技術(shù)領(lǐng)先地位。
2021年，以色列企業(yè)在氣候技術(shù)領(lǐng)域取得不少進展。1月，以初創(chuàng)公司Albo宣布其開發(fā)的人工智能算法可用于分析遙感圖像，測量地面森林、農(nóng)田等“碳封存”的數(shù)值。去年上半年，以色列替代肉企業(yè)Redefine Meat完成2900萬美元融資，7月，該公司研制的5種3D打印替代肉已在特拉維夫、耶路撒冷等城市的部分餐館上市。此外，以色列SOLRA公司正在開發(fā)鈣鈦礦薄膜材料太陽能電池，相比傳統(tǒng)的硅電池，這種電池如玻璃般透明，不會產(chǎn)生陰影，且效率更高，同時可回收，更環(huán)保。
烏克蘭
填埋垃圾迎新生
極地研究不放松
本報駐烏克蘭記者 張浩
垃圾填埋場如何煥發(fā)第二次生命?2021年5月烏克蘭國家科學(xué)院微生物學(xué)和病毒學(xué)研究所的亞歷山大·塔什列夫教授開發(fā)了一種通過生產(chǎn)生物燃料對有機廢物垃圾填埋場進行快速生物恢復(fù)的方法。這種垃圾填埋場有機廢物調(diào)節(jié)發(fā)酵的生物技術(shù)，能顯著提高甲烷產(chǎn)量和廢物分解率。反過來，這將為減少垃圾填埋場和改善環(huán)境狀況創(chuàng)造條件。微生物代謝調(diào)節(jié)將把對環(huán)境有害的垃圾填埋場變成具有經(jīng)濟前景，容積為幾立方公里的可以使用或轉(zhuǎn)化為電能的超級甲烷罐。垃圾場有機廢物積累問題是個全球性難題，每年此類廢物的總量超過10億噸。與堆肥或?qū)Νh(huán)境有害的焚燒的過程不同，這種發(fā)酵和分解技術(shù)在解決環(huán)境問題的同時還能帶來能源紅利。
從2021年9月1日至2025年8月25日，烏克蘭國家科學(xué)院數(shù)字機械與系統(tǒng)問題研究所以及國家南極研究中心，共同參與多家歐洲研究機構(gòu)的“地球系統(tǒng)中的極地區(qū)域：局地和區(qū)域極地過程在改變極地氣候和全球氣候系統(tǒng)中的作用”項目，目的是提高對北極和南極大氣-海洋-冰相互作用中區(qū)域尺度基本物理和化學(xué)過程的認識，研究它們對全球環(huán)流預(yù)測變化的影響，以及對社會的影響。據(jù)烏克蘭國家科學(xué)院消息，該研究中將會使用最先進的高分辨率區(qū)域氣候模型來描述極地地區(qū)，該模型將檢查極地地區(qū)變化對全球氣候變化的影響，項目研究數(shù)據(jù)及成果有望為歐盟的氣候行動戰(zhàn)略做出重大貢獻。
巴西
水電危機需緩解
非法毀林要解決
本報駐巴西記者 鄧國慶
能源方面，巴西全國約60%的電力來自水力發(fā)電，2021年的拉尼娜現(xiàn)象造成干旱引發(fā)水庫水位下降，使水電生產(chǎn)變得更加困難。巴西礦業(yè)和能源部部長阿爾布開克表示，巴西正經(jīng)歷91年來最嚴重水危機，危機導(dǎo)致電費走高，民眾對電力供應(yīng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生擔憂。
為彌補水力發(fā)電的不足，特別是緩解旱季電力緊張問題，巴西出臺多項舉措，進一步鼓勵風能、太陽能等其他可再生能源開發(fā)。政府向風電場、生物質(zhì)能發(fā)電廠和小型水電站提供性價比較高的長期合同，鼓勵開發(fā)可再生能源。巴西國家開發(fā)銀行為風電項目提供專項低息貸款。根據(jù)巴西國家替代能源激勵計劃，巴西礦業(yè)和能源部還計劃投資約2.7萬億雷亞爾，支持未來10年可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展。據(jù)預(yù)計，到2030年可再生能源將解決巴西近80%的電力供應(yīng)。
氣候變化方面，巴西新任外交部部長卡洛斯·弗蘭薩在其就職演講中特別強調(diào)應(yīng)采取措施應(yīng)對氣候變化。他認為，巴西有很多積極的方面可以展示給世界，比如可持續(xù)的農(nóng)業(yè)，同其他國家相比更清潔的能源結(jié)構(gòu)，還有嚴格的環(huán)保法律法規(guī)。
2021年4月7日至8日，第三十次“基礎(chǔ)四國”氣候變化部長級會議通過視頻形式召開，中國、印度、巴西、南非四國環(huán)境部部長出席。會上，巴方強調(diào)國際合作應(yīng)對氣候變化應(yīng)堅持共同但有區(qū)別的責任原則，呼吁發(fā)達國家切實履行減排義務(wù)，兌現(xiàn)資金承諾，加強對發(fā)展中國家資金、技術(shù)、能力建設(shè)支持。
11月，在《聯(lián)合國氣候變化框架公約》第二十六次締約方大會世界領(lǐng)導(dǎo)人峰會期間，巴西宣布將在2030年前將溫室氣體排放量減少50%的新承諾，還加入了《關(guān)于森林和土地利用的格拉斯哥領(lǐng)導(dǎo)人宣言》，承諾到2030年停止砍伐森林，扭轉(zhuǎn)土地退化狀況。
碳中和方面，巴西政府將在氣候變化《巴黎協(xié)定》框架內(nèi)，力爭于2060年實現(xiàn)碳中和。如果富國能每年提供100億美元援助，這一目標有可能提前實現(xiàn)。巴西政府公布了9條措施，包括到2025年將年排放量降至2005年水平的37%;到2030年降至2005年水平的43%等。
為了實現(xiàn)這些目標，巴西政府承諾到2030年全面禁止非法毀林，重新造林1200萬公頃及將可再生能源在全國全部所使用能源的比例提升至45%。礦業(yè)巨頭淡水河谷公司也承諾將在未來10年內(nèi)至少投資20億美元以實現(xiàn)碳中和，2030年公司的絕對排放量將在2017年的基礎(chǔ)上減少33%，2050年轉(zhuǎn)為凈零排放。
