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經(jīng)緯分享:光伏與碳捕捉
日期:2022-07-21   [復(fù)制鏈接]
責(zé)任編輯:sy_sunmengqian 打印收藏評論(0)[訂閱到郵箱]
本質(zhì)而言,無論是動力電池、合成生物學(xué),還是光伏、碳捕捉,都是我們實現(xiàn)碳中和總目標的路徑之一。

這兩年發(fā)生的事情特別多,從俄烏戰(zhàn)爭、新冠疫情,到全球通脹等等新事件,無不考驗著全人類應(yīng)對全球變暖的決心與底氣。

德國基于當前天然氣等能源供需緊張的背景,修訂了能源一攬子計劃,將實現(xiàn)碳中和的路徑變得更加緩和。但該法案特別強調(diào),到2030年,淘汰煤炭的目標以及當前設(shè)定的氣候目標將不受影響;到2030年,可再生能源發(fā)電的份額應(yīng)至少占德國總發(fā)電量的80%;并且將到2045年實現(xiàn)碳中和的目標納入《能源工業(yè)法》。

今年是2022年,據(jù)中國在2020年提出2030碳達峰、2060碳中和的大目標,如今時間表又近了一點點。對于中國來說,碳中和總目標非常明確,時間點也很明確,涉及碳交易、綠色金融、綠色科技等政策相繼出臺。因為實踐周期會縮短一半,中國比歐美的碳中和斜率會更加陡峭。

在這樣的大背景下,我們推出了第三期“碳中和”科創(chuàng)匯,主要聚焦光伏與碳捕捉的技術(shù)革新:光伏電池在異質(zhì)結(jié)與鈣鈦礦等細分領(lǐng)域的變革,正在推動新一輪產(chǎn)業(yè)提速;而碳捕捉等新技術(shù),也提供了一個高潛力的遠期前景。

在本期科創(chuàng)匯中,我們邀請到了諸多*科學(xué)家、專家、產(chǎn)業(yè)與投資人士:在鈣鈦礦太陽能電池方面,我們邀請了協(xié)鑫光電創(chuàng)始人、CEO,范斌;暨南大學(xué)新能源技術(shù)研究院院長、博士生導(dǎo)師,麥耀華;浙江大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)系研究員、浙江大學(xué)-杭州國際科創(chuàng)中心青年學(xué)者,左立見(按姓氏首字母排序)。在高效晶硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池方面,我們邀請了南昌大學(xué)光伏研究院太陽電池研究所所長、江西漢可泛半導(dǎo)體技術(shù)有限公司董事長黃海賓。

在碳捕捉技術(shù)方面,我們邀請了中國礦業(yè)大學(xué)碳中和研究院教授、中國能源學(xué)會碳中和專委會秘書長,陸詩建。在碳交易/碳監(jiān)測方面,我們邀請了碳阻跡創(chuàng)始人兼CEO,晏路輝。

以上諸位學(xué)者或產(chǎn)業(yè)人士,均在各自領(lǐng)域都非常有建樹。與此同時,我們還邀請了經(jīng)緯覆蓋該領(lǐng)域的合伙人左凌燁,與投資經(jīng)理陳猛和于曉軼。

碳中和的本質(zhì)是“開源節(jié)流”,一方面減少碳排,另一方面將已經(jīng)排放的碳循環(huán)回來。主要依賴于三種手段——1、通過可再生能源替代減少碳源;2、通過節(jié)能減排減少生產(chǎn)過程中排放;3、碳匯技術(shù)(CCUS),比如碳捕捉。

用“以終為始”的思路來看,根據(jù)清華大學(xué)氣候變化與可持續(xù)發(fā)展研究所發(fā)布的*新成果,UBS瑞銀估計了中國未來40年的脫碳路徑,這條道路將對聯(lián)合國的大目標——人類在2050年時讓全球溫度上升低于2℃,作出重大貢獻。

如今,碳中和作為額外因子,會影響到各行各業(yè),甚至所有行業(yè)都值得重新做一遍。一些核心預(yù)測包括:

為了實現(xiàn)碳中和目標,中國的主要能源結(jié)構(gòu)需要徹底變化,從2020年85%的化石燃料,轉(zhuǎn)變?yōu)?060年85%的可再生能源,而可再生能源在2020年的滲透率是9%。

目前,很多可再生能源正在迅速發(fā)展,并努力接近成本平價。比如光伏與風(fēng)電等電力部門,在未來40年內(nèi)需要增長2.5倍,達到220GW,而2020年為75GW。

其他具有顛覆性的替代品也將跟進,比如電動車和動力電池的滲透率將從2020年的5%,上升到2030年的50%,在2024年實現(xiàn)成本平價。

CCUS技術(shù)還不夠成熟,比較難成為實現(xiàn)碳中和的靈丹妙藥,預(yù)計在2050年,碳捕獲可能會解決目前10%的碳排放問題。

而按照巴克萊銀行對于全球碳中和路線的測算,綠色能源會貢獻58%、節(jié)能減排貢獻25%、CCUS貢獻17%。

不過無論何種預(yù)測,來自能源結(jié)構(gòu)的變化都是碳中和的重中之重,所以新能源和碳中和將形成一套綜合性的解決方案,各項技術(shù)之間也是互相關(guān)聯(lián)的。

碳中和本質(zhì)來說也是發(fā)展模式變化、經(jīng)濟結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型。按不同發(fā)展階段來看,在光伏、風(fēng)電等可再生能源發(fā)展初期,主要依賴政府補貼形成產(chǎn)能基礎(chǔ),并促進技術(shù)升級。等到成本平價后,補貼就大幅退坡,新能源行業(yè)產(chǎn)生了革命性變化,進入成熟期。

而隨著技術(shù)進一步變革,用戶將主動選擇新能源,這一階段也是各行各業(yè)發(fā)生轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵時期,例如電動車就是很好的例子,如今選擇電動車的消費者迅猛增長,疫情與俄烏沖突又加速了這一轉(zhuǎn)變。

再比如在合成生物學(xué)領(lǐng)域,從可降解塑料,到用新生產(chǎn)方法替代化工法,都是實現(xiàn)碳中和的有效方式。對合成生物學(xué)感興趣的朋友可以關(guān)注我們*期科創(chuàng)匯。

甚至對于人造肉,由于牛放的屁也是碳排放大戶,所以畜牧業(yè)也存在革新的機會,如果可以有更成熟的辦法生產(chǎn)肉類,很多養(yǎng)殖中的環(huán)保問題就解決了,效率也將大大提升。

在這一階段,綠色溢價也將越來越受到重視。全球之所以會排放如此多的溫室氣體,原因就在于現(xiàn)有的能源結(jié)構(gòu)是*便宜的。

但它便宜的前提,是我們忽略了長期環(huán)境損害,那些“零碳”解決方案的成本投入更大。這些額外的成本,被比爾蓋茨稱為“綠色溢價”(Green Premiums)。

綠色溢價不止一種,它包括很多:針對電力的溢價,針對各種燃料的溢價,針對水泥的溢價等等。綠色溢價的規(guī)模取決于你要替代的是什么,以及你用什么來替代它。比如,“零碳”航空燃油的成本同太陽能電力的成本并不是一樣的。

在過去的幾年里,美國國內(nèi)航空燃油的平均售價為每加侖2.22美元,在可獲得的情況下用于飛機的先進生物燃料的平均售價為每加侖5.35美元,那么“零碳”燃料的綠色溢價就是這兩個價格之間的差額,即每加侖3.13美元,溢價幅度超過140%。

在計算出所有重大“零碳”選項的綠色溢價后,就可以在各類物品中做出權(quán)衡取舍——我們愿意為綠色環(huán)保投入多大成本?

如今用碳交易的方式,就是在一定程度上量化“綠色溢價”,讓傳統(tǒng)能源體現(xiàn)更多環(huán)境成本。而碳排放權(quán)作為人為創(chuàng)造的交易品,其定價根本上取決于供需變動。

一方面綠色溢價在產(chǎn)生影響,另一方面技術(shù)變革也將助力碳中和。

在光伏領(lǐng)域,當光伏電池片技術(shù)從P型轉(zhuǎn)向N型時,就出現(xiàn)了較為明顯的技術(shù)分流。一路以TOPCon為代表的漸進式創(chuàng)新技術(shù),其工藝延續(xù)了P型時代主流的Perc技術(shù)。

另一路則以HJT為代表,即非晶硅薄膜異質(zhì)結(jié)電池,由兩種不同的半導(dǎo)體材料構(gòu)成異質(zhì)結(jié),與之前的工藝完全不同,具有顛覆性。兩者正已進入實戰(zhàn)對壘階段。

更遠期同時更具顛覆性的新材料鈣鈦礦,則提供了一條高潛力利用太陽能的新道路。在理論極限轉(zhuǎn)換效率上,HJT和TOPCon極限效率分別為28.5%、28.7%,但相比之下,鈣鈦礦電池單層電池、晶硅/鈣鈦礦雙節(jié)疊層電池、三節(jié)層電池的理論轉(zhuǎn)換極值,分別可達到31%、35%、45%。若從實現(xiàn)路徑看,以HJT電池作為硅基底,在其表面涂覆鈣鈦礦,形成鈣鈦礦/硅異質(zhì)結(jié)疊層電池,是非常值得期待的新型太陽能電池。

在碳捕捉領(lǐng)域,想要捕捉二氧化碳主要有三種路徑,一是燃燒前脫碳、二是燃燒后脫碳,三是富氧燃燒。

從應(yīng)用端來看,燃燒后脫碳技術(shù)由于捕捉效率高,成本相對較低,因此是比較近的應(yīng)用路徑。無論是在化學(xué)吸收、物理吸收、生物吸收,還是膜處理等技術(shù)路線上,各國都在積極研發(fā),前景可期。

可以預(yù)見的是,短期內(nèi)全社會里符合碳中和思路的投資,一定會高數(shù)量級增長。碳中和包含了太多賽道,亦將產(chǎn)生非常多的技術(shù)革新。 

原標題:經(jīng)緯分享:光伏與碳捕捉
 
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來源:經(jīng)緯創(chuàng)投
 
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