Kina anger sina klimatambitioner

När covid-19-pandemin rasade över hela världen 2020, vilket resulterade i låsningar och ett djärvt lopp för att skapa det första vaccinet, var den kinesiske presidenten Xi Jinping angelägen om att ta itu med en annan enorm vetenskaplig fråga: klimatet. I ett överraskande tillkännagivande till FN:s generalförsamling i september 2020 tillkännagav han en djärv plan för att omvandla landet från en av världens största utsläppare av växthusgaser till ett "netto noll" koldioxidsamhälle senast 2060. 

Det ambitiösa målet kom som en chock för många i landet, inklusive regionala regeringstjänstemän som fortfarande bearbetar vad målet innebär och vilken politik de måste anta för att uppfylla det. Sedan Xis tal har dock dussintals koldioxidneutralitetsinstitut över hela landet redan vuxit fram. I december 2020 presenterade Institute of Atmospheric Physics i Peking sitt forskningscenter för kolneutralitet – det första i sitt slag i Kina – som syftar till att stärka övervakningstekniker för koldioxidutsläpp. Framstående universitet inklusive Tsinghua, Fudan och Shanghai Jiao Tong följde efter och skapade sina egna institut som syftar till att främja koldioxidneutralitetspolitik. 

I mars föreslog den kinesiska vetenskapsakademin (CAS) en handlingsplan för att sätta Kina i framkant av klimatförändringssträvanden. Detta skulle uppnås, noterade CAS, genom att utveckla teknik för att öka renare användning av fossila bränslen och säkrare kärnenergi, samt integrering av förnybar energi i befintliga kraftnät. Men att genomföra sådana initiativ är en tuff utmaning. "Att uppfylla Kinas koldioxidmål kräver en djupgående, systematisk socioekonomisk revolution, där [vetenskapsmän] har en viktig roll att spela genom att förena krafter över discipliner och göra tekniska genombrott", sa CAS vicepresident Tao Zhang när han tillkännagav planen.

En del av denna netto-nollkamp är Kinas nuvarande beroende av kol. Den utgör cirka 60 % av landets elproduktion och att skära ner på denna kraftigt förorenande typ av kraftproduktion kommer att vara nyckeln till ett samhälle utan koldioxidutsläpp. Det kan mycket väl kräva ett snabbt genomförande av koldioxidavskiljning, användning och lagring (CCUS). Detta innebär att man installerar avkolningsanläggningar i skorstenarna på kolkraftverk där kol samlas in och omvandlas innan det begravs under jord eller till havs.

Forskare i Kina har studerat CCUS-teknologier sedan 2004 och har hittills byggt 35 demonstrationsprojekt som har en total genomsnittlig injektionskapacitet på 1.7 miljoner ton kol per år. År 2060 beräknas den injektionskapaciteten vara cirka 1–3 miljarder ton. Ändå har CCUS-teknik potentiella risker, inklusive under lagring och transport. Ning Wei från CAS Institute of Rock and Soil Mechanics i Wuhan, som har arbetat inom detta område i cirka två decennier, säger att Kina släpar efter i vissa viktiga CCUS-teknologier som övervakning och riskbedömning av läckor för att förhindra utflödet av koldioxid, som hans team nu arbetar för att ta itu med. 

Den breda implementeringen av sådan teknik kommer sannolikt att göra energi dyrare – åtminstone på kort sikt. Wei säger att kostnaden för koleldad kraftproduktion förväntas öka med 20–30 cent per kilowattimme om CCUS implementeras brett. Men när dessa teknologier har mognat hoppas man att sådana kostnader kommer att minska med 50 %.

Förnyelsebar bas

Det kan komma som en överraskning för vissa att Kina är världens ledande producent av förnybar energi, med ungefär en fjärdedel av efterfrågan tillgodosedd av vatten-, vind- och solenergi. Ändå vilar Kina inte på sina lagrar, med planer på att utöka sin förnybara sektor genom att bygga så kallade "gröna energibaser" i dess nordvästra ökenregioner. Landet siktar på att ha en tredjedel av sin el från förnybara energikällor till 2025, med en kombinerad vind- och solkapacitet på 1200 GW i slutet av decenniet. "Utsikten från väst är en av häpnad – och viss avundsjuka", säger teknikpolitikexperten David Elliott från Open University i Storbritannien. 

Eftersom förnybar energi kan vara intermittent och instabil är en stor utmaning att integrera den i elnätet. Detta har fått forskare att undersöka olika tekniker för energilagring. "Energilagring är nyckeln till den breda tillämpningen av förnybar energi eftersom det ger en viss grad av flexibilitet till kraftsystemet som kräver en stabil realtidsbalans", konstaterar Xianfeng Li från CAS Institute of Chemical Physics i Dalian. Li har studerat "flödesbatterier", en av de mest lovande lösningarna för stationär energilagring tack vare sin höga energitäthet och låga kostnader. Hans team vill använda avancerade material och design för att förbättra deras effektivitet och tillförlitlighet samtidigt som de sänker kostnaderna för kommersialisering och industrialisering. "Vi skulle vilja se starkare finansiering för utvecklingen av energilagringsteknologier, en bättre definierad marknadsmekanism för sådana teknologier och produkter, och ett innovationscenter på toppnivå för att leda landets ansträngningar inom energilagringsforskning", tillägger Li. 

Vissa forskare tror att kärnkraft kan vara ett koldioxidsnålt alternativ för att fylla det intermittensgapet. Kina producerar för närvarande 55 GW kärnkraftskapacitet över 53 kärnkraftverk – cirka 5 % av landets elproduktion – men för att nå nettonoll kan det krävas installation av 560 GW kärnkraft till 2050. Det skulle dock vara en stor utmaning med tjänstemän som uppmanar regeringen att godkänna minst sex projekt per år för att få den totala kapaciteten upp till 180 GW till 2035. 

För att göra det går Kina framåt med fjärde generationens kärnreaktorer. I september 2021 öppnade en experimentreaktor i utkanten av Gobiöknen. Den använder torium som bränsle och smälta salter som det primära kylmedlet för att uppnå en relativt säker och billig energigenerering. Två månader senare kopplades en demonstrativ högtemperaturgaskyld kärnreaktor till elnätet i Shidao Bay, i den östra kustprovinsen Shandong, vilket markerade världens första användning av stenbäddsreaktorteknologi i kärnreaktorer. Alla tycker dock inte att kärnkraft är svaret på nettonoll. "Jag känner att det är en dyr, farlig avledning", konstaterar Elliott.

Medan Kinas utsläppsminskningar tenderar att fokusera på energiförsörjningssidan, förtjänar efterfrågesidan lika stor uppmärksamhet. Detta inkluderar hur man kan förmå fler att använda elfordon och hur man integrerar solpaneler i bostadshus. Framför allt, för ett land som släpper ut mer växthusgaser än någon annan nation, kräver begränsning av utsläppen ett paradigmskifte, inte bara i regering, industri och akademi, utan också från alla medborgare. 

Kina har redan gjort koldioxidminskning till ett kvantitativt mål för nationell utveckling – ett steg som kommer att kräva att landet vänder ryggen åt fossila bränslen och fokuserar på förnybar energi och eventuellt kärnkraft – och under de kommande decennierna kommer koldioxidneutralitet att bli en nationell strategi. Och medan forskare försöker utveckla bättre teknik för att nå det målet, tror Daizong Liu från World Resources Institutes Beijing Office att Kina skulle kunna hantera det utan att behöva göra det. "Enligt vår beräkning kommer Kina att kunna minska 89% av sina utsläpp helt enkelt genom den massiva tillämpningen av befintlig teknik", tillägger Liu. "En hel generation kommer att arbeta tillsammans för att uppnå det."