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)的新一代核反應堆，是一個示范鉛冷快中子反應堆裝置，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，科學家們也在孜孜不倦地創(chuàng)新相關(guān)技術(shù)。萊斯大學科學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4.65億美元的預訂單，并計劃在2050年之前將其投入客運。

斯坦福大學和比利時魯汶大學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?，氫能續(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?？煽啃耘c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濕的具體措施。地學研究中心耗資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)，氣候變化通過復雜機制導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

實習記者 張佳欣

英國科學家發(fā)表的一項氣候科學模型研究顯示，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，該預算首次將英國在國際航空和航運排放納入份額。

英國商務能源與產(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)科學大學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?。這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?，該成果有助于實現(xiàn)生物燃料開發(fā)。

東京都立大學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%。

韓國科學技術(shù)信息通信部在科學技術(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，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月烏克蘭國家科學院微生物學和病毒學研究所的亞歷山大·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過程的認識，研究它們對全球環(huán)流預測變化的影響，以及對社會的影響。據(jù)烏克蘭國家科學院消息，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，危機導致電費走高，民眾對電力供應的穩(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)預計，到2030年可再生能源將解決巴西近80%的電力供應。

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)應采取措施應對氣候變化。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)國際合作應對氣候變化應堅持共同但有區(qū)別的責任原則，呼吁發(fā)達國家切實履行減排義務，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。