中國儲能網(wǎng)訊：隨著全球人口和經(jīng)濟的增長，人類對能源的需求已達到了前所未有的水平。然而，為了應對日益迫在眉睫的全球氣候變暖，降低溫室氣體的排放也刻不容緩。
2006 年，麻省理工學院發(fā)起了一項能源倡議（MITEI），旨在開發(fā)突破性技術，通過創(chuàng)建低碳和無碳（比如太陽能、核能等）的解決方案來有效和可持續(xù)地滿足全球能源需求，減緩氣候變化。Robert Armstrong 博士作為該倡議的主任，推動了與多家能源巨頭的合作落地，截至目前，多家跨國公司都是該倡議的會員單位。在該倡議的框架下，到底什么技術能在未來重整全球的能源系統(tǒng)，塑造未來的世界呢？ Armstrong 在 EmTech China 全球新興科技峰會上為我們描繪了未來能源的藍圖。
圖 | 麻省理工學院能源計劃主任 Robert Armstrong （來源：EmTech China）
Armstrong 認為，我們現(xiàn)在面臨著巨大的能源挑戰(zhàn)。一方面，隨著全球人口的增長，越來越多的人需要能源來享受高質量的生活及服務。而隨著人口的增長，全球 GDP 也會同樣增長。我們需要用更低的價格，為更多的人口提供更多的能源。
在另一方面，我們同時還需要不斷地減少溫室氣體的排放。這件事情已經(jīng)迫在眉睫。2016 年，大氣中二氧化碳的濃度已經(jīng)超過了400PPM。為了在本世紀末將全球溫升控制在 2 攝氏度以內(nèi)，我們需要把二氧化碳的濃度控制到 450PPM 以下。然而，不幸的是，僅僅 17 年后的 2037 年，我們很有可能就將達到這個指標。
圖| 碳排放的增長速度遠快于我們的期望。（來源：Robert C. Armstrong）
因此，我們必須在很短的時間內(nèi)，同時完成提供更多能源和降低碳排放兩個任務。
那么，有什么技術可以幫助我們的世界做到這一點呢？
Armstrong 提到了四種技術。
首先，是碳負排放技術，也就是所謂的碳捕集——將化石燃料燃燒產(chǎn)生的尾氣和大氣中的二氧化碳收集并儲存起來。如果碳捕集技術可以大規(guī)模應用，電力行業(yè)將會比建筑、交通、工業(yè)等領域更好地實現(xiàn)氣候目標。碳捕集技術應用的關鍵，是要有更加經(jīng)濟的方法。現(xiàn)在主流的碳捕集技術，需要用胺溶液來實現(xiàn)二氧化碳的吸收和釋放。但想要讓二氧化碳從溶液中釋放出來，需要把胺溶液的溫度升高到 100 攝氏度以上，這也會制造出更多的二氧化碳排放。Armstrong 教授提到了一個全新的方法，可以利用類似電池的電化學原理去整合這個過程。由于不需要加熱，它可以使整個過程更加節(jié)能。
圖 | 全新的電化學方法可以有效降低碳捕集技術的能耗。（來源：Robert C. Armstrong）
其次，電力的生產(chǎn)和消費是在整個經(jīng)濟社會層面聯(lián)動的。除了在發(fā)電環(huán)節(jié)降低碳排放，我們還需要跨行業(yè)、跨領域的技術。例如，我們可以利用電動汽車或燃料電池等電氣化手段，來同時降低發(fā)電和交通層面的碳排放。為交通工具提供能量的，可以是柴油、汽油，也可以是電能、生物質能。在這些不同的路徑中，我們都可以進行碳封存和碳捕獲，讓整體的排放量更低。
MIT 的科學家做了這樣一個研究，他們對比了內(nèi)燃機車、混合動力、純電動、燃料電池等不同的車型在生命周期中的碳排放。他們發(fā)現(xiàn)，如果我們無法實現(xiàn)清潔的發(fā)電，那么哪怕是純電動的電動車，可能也會有間接的碳排放。而且，盡管電動汽車、燃料電池汽車整體的碳排放更低，但可能由于更加復雜的生產(chǎn)工藝，它們在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的碳排放其實是高于內(nèi)燃機汽車的。因此，利用碳捕集等技術降低電力、氫能生產(chǎn)環(huán)節(jié)的碳排放，對于降低交通領域的碳排放來說非常關鍵。
圖 | 能源是一個多領域高度聯(lián)動的行業(yè)，我們需要開發(fā)跨領域的脫碳技術。（來源：Emre Gencer, MIEI）
第三，是儲能技術。我們面臨的一個挑戰(zhàn)，是如何讓能源系統(tǒng)消納更多的可再生能源。太陽能、風能都是波動非常明顯的發(fā)電方式，大量的強波動性可再生能源會給電網(wǎng)的穩(wěn)定運行造成不小的困難。而讓更多的可再生能源上網(wǎng)的關鍵，是需要更多的儲能裝置，進行一整夜、甚至更長時間的能源存儲。
圖 | 高波動性的太陽能和風能。（來源：MIT Analysis, NSRDB, ERCOT, P. Brown）
最后，是一種極具前景的可以實現(xiàn)低碳電力生產(chǎn)的技術——可控核聚變。目前全球范圍內(nèi)有大約 25 家可控核聚變技術的創(chuàng)業(yè)公司，希望可以在 25 年內(nèi)就讓可控核聚變?yōu)楝F(xiàn)實。很多的創(chuàng)業(yè)公司都專注于最基礎的研究工作，包括高溫超導材料、脈沖式反應堆等等。也許，可控核聚變的到來，會比之前預期的短得多。
圖|許多初創(chuàng)公司正致力于實現(xiàn)小型化的商用可控核聚變反應堆。（來源：Robert C. Armstrong）
Armstrong 表示，所有的這些設想，都需要有突破性的技術進展，來真正支持這些科學技術的商業(yè)化轉型。我們還要有更多的創(chuàng)新，把能源部門的這些技術整合在一起，更好地實現(xiàn)低碳的未來。
