Ученые в Китае изо всех сил пытаются поддержать план правительства по достижению «чистого нуля» выбросов углерода к 2060 году. Лин Синь обнаруживает
Поскольку в 19 году во всем мире свирепствовала пандемия COVID-2020, которая привела к карантину и смелой гонке за созданием первой вакцины, президент Китая Си Цзиньпин стремился решить еще одну важную научную проблему: климат. В неожиданном заявлении на Генеральной ассамблее ООН в сентябре 2020 года он объявил о смелом плане по переходу страны от одного из крупнейших в мире источников выбросов парниковых газов к обществу с нулевым выбросом углерода к 2060 году.
Эта амбициозная цель стала шоком для многих в стране, в том числе для региональных правительственных чиновников, которые все еще понимают, что означает эта цель и какую политику им необходимо принять для ее достижения. Однако после выступления Си по всей стране уже возникли десятки институтов углеродной нейтральности. В декабре 2020 года Институт физики атмосферы в Пекине открыл свой исследовательский центр по углеродной нейтральности — первый в своем роде в Китае, целью которого является совершенствование технологий мониторинга выбросов углерода. Известные университеты, в том числе Цинхуа, Фудань и Шанхайский Цзяо Тонг, последовали их примеру, создав свои собственные институты, нацеленные на продвижение политики углеродной нейтральности.
Между тем в марте Китайская академия наук (КАН) предложила план действий, который позволит Китаю занять лидирующие позиции в борьбе с изменением климата. Этого можно было бы достичь, отмечает CAS, за счет разработки технологий, направленных на более чистое использование ископаемого топлива и более безопасной ядерной энергии, а также за счет интеграции возобновляемых источников энергии в существующие энергосистемы. Но реализация таких инициатив представляет собой сложную задачу. «Достижение углеродных целей Китая требует глубокой, систематической социально-экономической революции, в которой [ученые] должны сыграть важную роль, объединив усилия в разных дисциплинах и осуществив технологический прорыв», — сказал вице-президент CAS Тао Чжан, объявляя о плане.
Частью этой борьбы с нулевыми выбросами является нынешняя зависимость Китая от угля. Он составляет около 60% производства электроэнергии в стране, и сокращение этого сильно загрязняющего вида производства электроэнергии будет иметь ключевое значение для общества с нулевым выбросом углерода. Для этого вполне может потребоваться быстрое внедрение системы улавливания, использования и хранения углерода (CCUS). Это включает в себя установку оборудования для обезуглероживания в дымоходах угольных электростанций, где углерод собирается и преобразуется перед тем, как быть захороненным под землей или в море.
Ученые в Китае изучают технологии CCUS с 2004 года и к настоящему времени построили 35 демонстрационных проектов, общая средняя мощность закачки которых составляет 1.7 миллиона тонн углерода в год. По прогнозам, к 2060 году мощность закачки составит около 1–3 миллиардов тонн. Однако технологии CCUS сопряжены с потенциальными рисками, в том числе при хранении и транспортировке. Нин Вей из Института механики горных пород и грунтов CAS в Ухане, который работает в этой области около двух десятилетий, говорит, что Китай отстает в некоторых ключевых технологиях CCUS, таких как мониторинг и оценка рисков утечек для предотвращения утечки. углекислого газа, над решением которого сейчас работает его команда.
Широкое внедрение такой технологии, вероятно, приведет к удорожанию энергии – по крайней мере, в краткосрочной перспективе. Вэй говорит, что стоимость производства электроэнергии на угле, как ожидается, вырастет на 20–30 центов за киловатт-час, если CCUS будет широко внедряться. Однако есть надежда, что как только эти технологии созреют, такие затраты снизятся на 50%.
Возобновляемая база
Некоторых может удивить тот факт, что Китай является ведущим в мире производителем возобновляемой энергии, при этом около четверти спроса удовлетворяется за счет гидро-, ветровой и солнечной энергии. Тем не менее, Китай не останавливается на достигнутом и планирует расширить свой сектор возобновляемых источников энергии за счет строительства так называемых «зеленых энергетических баз» в своих северо-западных пустынных районах. Страна стремится к 2025 году получать одну треть своей электроэнергии из возобновляемых источников энергии, а к концу десятилетия совокупная мощность ветра и солнца составит 1200 ГВт. «Взгляд с запада вызывает удивление и некоторую зависть, — говорит эксперт по технологической политике Дэвид Эллиотт из Открытого университета Великобритании.
Поскольку возобновляемая энергия может быть прерывистой и нестабильной, главной проблемой является ее интеграция в энергосистему. Это побудило исследователей изучить различные методы накопления энергии. «Накопление энергии является ключом к широкому применению возобновляемых источников энергии, потому что оно дает определенную степень гибкости энергосистеме, которая требует жесткого баланса в реальном времени», — отмечает Сяньфэн Ли из Института химической физики CAS в Даляне. Ли изучает «проточные батареи», одно из самых многообещающих решений для стационарного хранения энергии благодаря высокой плотности энергии и низкой стоимости. Его команда стремится использовать передовые материалы и конструкции для повышения их эффективности и надежности при одновременном снижении затрат на коммерциализацию и индустриализацию. «Мы хотели бы видеть более активное финансирование разработки технологий хранения энергии, более четко определенный рыночный механизм для таких технологий и продуктов, а также инновационный центр высшего уровня, который возглавит усилия страны в области исследований в области хранения энергии», — добавляет Ли.
Некоторые исследователи считают, что атомная энергетика могла бы стать низкоуглеродным вариантом для заполнения этого временного пробела. В настоящее время Китай производит 55 ГВт ядерной мощности на 53 атомных электростанциях, что составляет около 5% производства электроэнергии в стране, но для достижения чистого нуля может потребоваться установка 560 ГВт ядерной энергии к 2050 году. Однако это будет огромной проблемой, учитывая Чиновники призывают правительство одобрять не менее шести проектов в год, чтобы довести общую мощность до 180 ГВт к 2035 году.
Для этого Китай продвигает ядерные реакторы четвертого поколения. В сентябре 2021 года на окраине пустыни Гоби открылся экспериментальный реактор. Он использует торий в качестве топлива и расплавленные соли в качестве основного теплоносителя для достижения относительно безопасного и дешевого производства энергии. Два месяца спустя демонстрационный высокотемпературный ядерный реактор с газовым охлаждением был подключен к энергосистеме в заливе Шидао в провинции Шаньдун на востоке побережья, что ознаменовало собой первое в мире использование технологии реактора с галечным слоем в ядерных реакторах. Однако не все считают, что ядерная энергетика — это ответ на вопрос о нулевом уровне выбросов. «Я считаю, что это дорогое и опасное развлечение», — отмечает Эллиотт.
Энергетические планы Китая.
В то время как сокращение выбросов в Китае, как правило, сосредоточено на стороне предложения энергии, сторона спроса заслуживает не меньшего внимания. Это включает в себя то, как убедить больше людей использовать электромобили и как интегрировать солнечные батареи в жилые дома. Прежде всего, для страны, которая выбрасывает больше парниковых газов, чем любая другая страна, ограничение выбросов требует смены парадигмы не только в правительстве, промышленности и научных кругах, но и от каждого гражданина.
Китай уже сделал сокращение выбросов углерода количественной целью национального развития — шаг, который потребует от страны отказаться от ископаемых видов топлива и сосредоточиться на возобновляемых источниках энергии и, возможно, ядерной энергии — и в ближайшие десятилетия углеродная нейтральность станет национальной стратегией. И хотя ученые стремятся разработать более совершенные технологии для достижения этой цели, Дайцзун Лю из пекинского офиса Института мировых ресурсов считает, что Китай может справиться с этим без необходимости. «По нашим расчетам, Китай сможет сократить свои выбросы на 89% просто за счет массового применения существующих технологий», — добавляет Лю. «Целое поколение будет работать вместе, чтобы достичь этого».
