应对气候变化:在保持电力供应的同时减少温室气体排放

如果控制全球变暖是首要任务,那么世界生产、运输和使用电力的方式将需要转变,IPCC 报告显示

根据美国能源部能源信息管理局的数据,2006 年美国发电厂燃烧了超过 10 亿吨煤炭。其中近 4 亿吨来自被称为阿巴拉契亚的地区,该地区沿着阿巴拉契亚山脉的山脊,从纽约州南部延伸到密西西比州北部。这些古老的山脉蕴藏着优质的烟煤,为老化的燃煤发电厂提供燃料,这些发电厂提供了大约 50% 的美国电力和超过 40% 的美国二氧化碳排放量——这是主要的温室气体。因此,为了获取埋在地下的煤炭,山脉正在被夷平,森林被砍伐,溪流被污染,当地居民的健康受到损害。而且,根据政府间气候变化专门委员会 (IPCC) 的最新报告,随着美国和世界继续燃烧煤炭发电,这种情况可能会持续下去。

塔夫茨大学弗莱彻法律与外交学院的国际能源政策专家比尔·穆莫表示,“在未来几十年,大部分电力将以相当传统的方式由化石燃料产生”,这主要是因为它们廉价且容易获得。“如果我们继续使用煤炭,我们将必须采取某种方法来减少二氧化碳。” 因此,IPCC 的摘要指出,碳捕获和储存——在二氧化碳从烟囱逸出之前将其捕获并泵入地下——是一种可能的缓解气候变化的技术解决方案,以及其他各种选择。“没有万能的灵丹妙药,”美国高级气候谈判代表哈伦·沃森说。

但随着煤炭继续供应世界能源供应的很大一部分,碳捕获和储存将发挥关键作用,不幸的是,它尚未在任何地方的任何发电厂得到示范。美国能源部(DOE)至少有 20 个试点项目对其进行研究,能源部气候变化技术项目主管斯蒂芬·尤尔说,但没有一个项目将其应用于商业规模。各种技术,包括将煤炭燃烧的残留物通过碳酸铵溶液或从气化煤中分离出纯化的 CO2 都是可能的,但代价很高。“没有一家工厂将气化与捕获和封存相结合,”麻省理工学院的物理学家欧内斯特·莫尼兹说,他共同主持了一份关于煤炭未来的报告。但“就目前而言,气化是碳捕获成本最低的选择。”


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主要成本在于用于捕获碳的能源——大约占发电厂发电量的 40%——以及将其加压并泵入地下。“一般来说,燃煤成本将增加 50%,燃煤发电的零售住宅价格可能会上涨 25%,”莫尼兹说。“对于一个 600 兆瓦的发电厂,为了捕获大部分 CO2 并将其封存到发电厂 50 年的使用寿命,你需要大约 10 亿桶超临界 CO2。那是一个相当大的储藏库。”

而且,尽管北海的斯莱普纳气田或阿尔伯塔省卡尔加里的 EnCana 公司拥有的油田等少数项目已经证明,CO2 可以泵入地下并保持在盖层岩石之下,但它们旨在提高这些油田中化石燃料的采收率,而不是永久储存温室气体。“如果你选择的地点合适,它很可能在数十万年内都能够储存 CO2,”加利福尼亚州劳伦斯利弗莫尔国家实验室的碳管理项目负责人 S. Julio Friedmann 说。

还有其他可用的技术,例如使用藻类捕获发电厂排放的温室气体,并将其转化为柴油或其他燃料。“(使用藻类)捕获的 CO2 量非常高,每英亩产生的生物燃料量远远大于玉米甚至甘蔗,”塔夫茨大学的穆莫说。“问题是它只在白天起作用。” 风能或太阳能等替代形式的发电仍然是世界电力供应的一小部分,尽管增长迅速。即使是核能也不太可能在应对气候变化方面发挥主要作用。“到 2030 年,我们可能会看到核电的发电量达到 18% 左右,而不是今天的 16%,”穆莫补充道。“核能存在太多问题,我们不认为它是解决全球变暖和电力部门问题的答案。”

因此,IPCC 认为,答案在于采取多种方法来减少能源供应部门的排放,包括更换效率低下的发电厂、减少总体电力使用量以及可能从大型集中式发电厂转向小型分布式发电厂。为了避免超过 2 摄氏度的升温,这种转变几乎必须立即发生:“排放量必须不迟于 2015 年达到峰值并开始回落,”穆莫说。“早期行动很重要。”

而且这些改变必须是永久性的。“大气中(温室气体)浓度的稳定最终将需要在本世纪末之前实现几乎净零排放,”国际能源署巴黎分部的能源效率与环境部门负责人理查德·布拉德利说。“IPCC 报告表明,如果尽快采取行动,成本是可以控制的。” 如果世界继续像预期的那样依赖煤炭,掌握碳捕获和储存技术将是其中重要的一部分,这或许可以防止灾难性的全球气候变化。但这对于首先防止采煤造成的当地破坏无济于事。正如田纳西州采煤区居民安·利格所说:“滥采滥伐煤矿的影响并不会止于山边。”

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