中科院院士李燦:綠色和低碳不應(yīng)混為一談,綠氫或成最佳解決方案
中國(guó)科學(xué)院院士李燦指出,綠色氫能是實(shí)現(xiàn)碳中和一個(gè)必然的進(jìn)步,但很多人沒(méi)有意識(shí)到,綠色和低碳其實(shí)是分開的。
記者:太陽(yáng)能的利用率近年來(lái)大幅提升,如何更進(jìn)一步提升太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化效率,有哪些新的基礎(chǔ)研究成果正在轉(zhuǎn)化落地的路上?
李燦:太陽(yáng)能利用有很多種方式,大家最熟悉的、最典型的就是光伏發(fā)電。太陽(yáng)能光伏發(fā)電近幾年發(fā)展得非???,以最具代表性的晶硅電池來(lái)說(shuō),十年前,大規(guī)模工業(yè)化的利用率只有百分之十幾,而現(xiàn)在已經(jīng)提到了百分之二十二以上,實(shí)驗(yàn)室能達(dá)到26%,而理論上它的理想效率是31%。也就是說(shuō),我們現(xiàn)在幾乎快要達(dá)到天花板了。
太陽(yáng)能是大自然白給的,跟其它化學(xué)轉(zhuǎn)化需要考慮原材料轉(zhuǎn)化率不同,在這種情況下再去談增加百分之幾已不是當(dāng)務(wù)之急了。相較于效率,成本反而是大家更關(guān)注的東西——想讓社會(huì)和接受接受這項(xiàng)技術(shù),最終還是要看成本。
同樣是十年前,光伏發(fā)電跟煤、氣發(fā)電相比,它的成本大概在四倍以上,除了航天航空這些領(lǐng)域,民用幾乎是無(wú)法想象的。十年后的今天,它上電網(wǎng)的價(jià)格差不多就0.36元左右,幾乎就是“白菜價(jià)”,成本甚至低于火電。正因如此,兩年前我國(guó)取消了對(duì)光伏發(fā)電的政府補(bǔ)貼,但這絲毫沒(méi)有影響光伏市場(chǎng)的瘋長(zhǎng)。究其原因,還是因?yàn)槭袌?chǎng)接受、認(rèn)可了它,自主發(fā)展的勢(shì)頭才會(huì)這么好。
記者:在您看來(lái),液態(tài)陽(yáng)光甲醇技術(shù)有著怎么樣的產(chǎn)業(yè)前景?
李燦:我們說(shuō)光伏、風(fēng)電的發(fā)展很快,它們可以轉(zhuǎn)化成電能,但社會(huì)的終端需求不止是電能,很多領(lǐng)域像是交通出行、做飯炒菜,它們對(duì)電能都不是剛需,這就要求我們想方法把一部分捕獲下來(lái)的太陽(yáng)能,轉(zhuǎn)化成更加方便使用的能源。
在過(guò)去,我們提出了電解水制氫,制出氫氣儲(chǔ)存起來(lái),然后再使用到化工、煉冶金等各行各業(yè)中。氫氣作為一種氣體密度很低,儲(chǔ)存效率太低,那怎么辦?我們將它跟二氧化碳反應(yīng),轉(zhuǎn)化成液體甲醇,作為一種液態(tài)燃料進(jìn)行存儲(chǔ)和運(yùn)輸。正因如此,我們也給液態(tài)甲醇起了一個(gè)特別形象的名字——“液態(tài)太陽(yáng)”,形象地表示可以把陽(yáng)裝進(jìn)油桶里存起來(lái)。
(視頻來(lái)源:湖南衛(wèi)視“新聞大求真”)
記者:2020年蘭州新區(qū)建立液態(tài)太陽(yáng)燃料合成工業(yè)化示范項(xiàng)目,今年中煤又在鄂爾多斯投資50億元啟動(dòng)了十萬(wàn)噸級(jí)的液態(tài)陽(yáng)光甲醇生產(chǎn)。您如何理解這些舉措背后的意義?
李燦:在我看來(lái),液態(tài)陽(yáng)光甲醇其實(shí)是“一箭三雕”,這是指儲(chǔ)氫,儲(chǔ)能和二氧化碳資源化利用可以“三管齊下”。首先,它能將快速發(fā)展的可再生能源電力消納轉(zhuǎn)化為可儲(chǔ)存運(yùn)輸?shù)募状?,?shí)現(xiàn)儲(chǔ)氫;二,它能緩解我國(guó)液體燃料短缺的能源安全問(wèn)題;三,它能充分利用二氧化碳資源,減排二氧化碳助力碳中和——1噸甲醇能消納1.375噸二氧化碳,10萬(wàn)甲醇消納的就是近14萬(wàn)噸二氧化碳,這是非??捎^的了。
在技術(shù)上人們其實(shí)探討過(guò)很多減排的方案,但在實(shí)際操作上可行性不高,比如二氧化碳捕捉封存技術(shù),存在一定的隱患而且成本太高,幾乎是一種凈投入,企業(yè)很難有自主推進(jìn)下去的動(dòng)力。相比之下,液態(tài)陽(yáng)光甲醇技術(shù)不僅解決二氧化碳問(wèn)題,同時(shí)還能產(chǎn)出工業(yè)基本原料,是雙贏的。
記者:您覺得,像液態(tài)太陽(yáng)燃料這樣的新興技術(shù)的出現(xiàn),是否會(huì)給我國(guó)的工業(yè)產(chǎn)業(yè)帶來(lái)顛覆性的變革?
李燦:有些行業(yè)是有出現(xiàn)顛覆性可能的,比如說(shuō)甲醇的制出,理論上,如果它能做到很大規(guī)模,那么是有望將我國(guó)的汽油需求替代下來(lái)的,那么我們就不需要大量進(jìn)口石油了,在能源安全和能源定價(jià)上就更有主動(dòng)權(quán)和話語(yǔ)權(quán)。
記者:在推動(dòng)企業(yè)發(fā)展這些技術(shù)的過(guò)程中,您覺得他們最聚焦的難題是什么?
李燦:成本。以液態(tài)陽(yáng)光甲醇舉例,它前期最大的投入就是光伏,這個(gè)投資成本是很高的,且成本回收至少要10年,這對(duì)于很多小企業(yè)而言是巨大的負(fù)擔(dān)。再者它需要的是多種技術(shù)解決方案的集成體,而非某種單一的技術(shù),它是一個(gè)龐大的系統(tǒng)工程,很多小企業(yè)沒(méi)有這個(gè)能力“吃”下這么大的“蛋糕”。正因如此,我們現(xiàn)在看到的項(xiàng)目都是由大集團(tuán)企業(yè)在牽頭。
隨著大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的推進(jìn)和人們對(duì)技術(shù)的日臻熟悉,整個(gè)系統(tǒng)工程一定會(huì)進(jìn)一步縮小精簡(jiǎn),有了第一個(gè)成功范例后面就會(huì)好做。
記者:近年來(lái)“儲(chǔ)能”也是一個(gè)人們常常談及的話題。
李燦:是的,光伏發(fā)電是白天可以發(fā)電,但是晚上就不能了,但電網(wǎng)是經(jīng)不起這樣折騰的,電網(wǎng)需要的是平穩(wěn)輸出。儲(chǔ)能的話就能做到把白天一部分電勻出來(lái),等到了晚上再放出來(lái)。
在大規(guī)模儲(chǔ)能方面現(xiàn)在說(shuō)的比較多的是“水光互補(bǔ)”,即一個(gè)水庫(kù)本來(lái)本身在發(fā)電,白天水聚集起來(lái)少發(fā)一些電,主要利用白天的太陽(yáng)光發(fā)電,等到了晚上沒(méi)有太陽(yáng)光發(fā)電了,再去控制水電補(bǔ)上。我國(guó)現(xiàn)在就有一個(gè)很好的“水光互補(bǔ)”的儲(chǔ)能實(shí)例——青海的龍羊峽水電站,通過(guò)計(jì)算控制,它一直在很穩(wěn)定地向長(zhǎng)江下游供電。不過(guò)“水光互補(bǔ)”這種模式對(duì)地理?xiàng)l件要求很高。
此外我這幾年也有一直在提的“光熱發(fā)電”,它不用水電“找補(bǔ)”,而是作為熱能儲(chǔ)存起來(lái),通過(guò)調(diào)控?zé)峤橘|(zhì),讓它在需要的時(shí)候可以像火電一樣平穩(wěn)地發(fā)電。目前,這種技術(shù)的材料已經(jīng)有了,只是成本需要再降下來(lái)。