Науковці в Китаї намагаються підтримати план уряду досягти «чистого нуля» викидів вуглецю до 2060 року, як Лін Сінь виявляє
У той час як у 19 році пандемія COVID-2020 вирувала по всьому світу, що призвело до карантину та сміливої гонки за створення першої вакцини, президент Китаю Сі Цзіньпін прагнув вирішити іншу важливу наукову проблему: клімат. У несподіваному повідомленні на Генеральній асамблеї ООН у вересні 2020 року він оголосив про сміливий план щодо переходу країни від одного з найбільших у світі викидів парникових газів до суспільства з «чистим нульовим» викидом вуглецю до 2060 року.
Ця амбітна мета стала шоком для багатьох у країні, у тому числі для регіональних урядовців, які все ще розуміють, що означає ціль і яку політику вони повинні прийняти для її досягнення. Однак після виступу Сі Цзіньпіна вже виникли десятки інститутів вуглецевої нейтральності по всій країні. У грудні 2020 року Інститут фізики атмосфери в Пекіні відкрив свій дослідницький центр вуглецевої нейтральності – перший у своєму роді в Китаї – який спрямований на вдосконалення технологій моніторингу викидів вуглецю. Відомі університети, зокрема Цінхуа, Фудань і Шанхайський Цзяо Тун, наслідували їх приклад, створивши власні інститути, спрямовані на сприяння політиці вуглецевої нейтральності.
Тим часом у березні Академія наук Китаю (CAS) запропонувала план дій, щоб поставити Китай на передову позицію у боротьбі зі зміною клімату. CAS зазначив, що цього можна досягти шляхом розробки технологій для сприяння більш екологічному використанню викопного палива та безпечнішої ядерної енергії, а також інтеграції відновлюваних джерел енергії в існуючі електромережі. Але реалізація таких ініціатив є складним викликом. «Для досягнення вуглецевих цілей Китаю потрібна глибока систематична соціально-економічна революція, у якій [вчені] відіграють важливу роль, об’єднуючи зусилля в різних дисциплінах і здійснюючи технологічні прориви», — сказав віце-президент CAS Тао Чжан, оголошуючи план.
Частиною цієї боротьби за чистий нуль є поточна залежність Китаю від вугілля. На нього припадає близько 60% електроенергії, що виробляється в країні, і скорочення цього сильно забруднюючого виду виробництва електроенергії буде ключовим для суспільства з нульовим чистим вуглецем. Це може вимагати швидкого впровадження вуглецю, використання та зберігання (CCUS). Це передбачає встановлення установок декарбонізації в димових трубах вугільних електростанцій, де вуглець збирається та перетворюється перед тим, як поховати під землею чи в морі.
Вчені в Китаї вивчають технології CCUS з 2004 року і наразі створили 35 демонстраційних проектів із загальною середньою потужністю впорскування 1.7 мільйона тонн вуглецю на рік. До 2060 року прогнозується, що потужність закачування становитиме близько 1–3 мільярдів тонн. Проте технології CCUS мають потенційні ризики, зокрема під час зберігання та транспортування. Нін Вей з Інституту механіки гірських порід і ґрунтів CAS в Ухані, який працює в цій галузі близько двох десятиліть, каже, що Китай відстає в деяких ключових технологіях CCUS, таких як моніторинг і оцінка ризиків витоків для запобігання відтоку. вуглекислого газу, над вирішенням якого зараз працює його команда.
Широке впровадження такої технології, ймовірно, призведе до подорожчання енергії – принаймні в короткостроковій перспективі. Вей каже, що очікується, що вартість виробництва електроенергії на вугіллі зросте на 20–30 центів за кіловат-годину, якщо CCUS буде широко впроваджено. Однак, як тільки ці технології досягнуть зрілості, можна сподіватися, що такі витрати впадуть на 50%.
Відновлювана база
Для когось може бути несподіванкою те, що Китай є провідним у світі виробником відновлюваної енергії, де приблизно чверть попиту задовольняється за рахунок гідро-, вітрової та сонячної енергії. Проте Китай не зупиняється на лаврах, плануючи розширити свій сектор відновлюваних джерел енергії шляхом будівництва так званих «баз зеленої енергії» в своїх північно-західних пустельних регіонах. До 2025 року країна прагне отримувати третину електроенергії з відновлюваних джерел, а до кінця десятиліття сумарна потужність вітру та сонця досягне 1200 ГВт. «Погляд із заходу викликає подив і певну заздрість», — каже експерт з технологічної політики Девід Елліотт з Відкритого університету Великобританії.
Оскільки відновлювана енергетика може бути непостійною та нестабільною, головною проблемою є її інтеграція в енергомережу. Це спонукало дослідників вивчити різні методи зберігання енергії. «Зберігання енергії є ключовим для широкого застосування відновлюваної енергії, оскільки воно надає певну гнучкість енергетичній системі, яка потребує жорсткого балансу в реальному часі», — зазначає Сяньфен Лі з Інституту хімічної фізики CAS у Даляні. Лі вивчав «потокові батареї», одне з найперспективніших рішень для стаціонарного зберігання енергії завдяки високій щільності енергії та низькій вартості. Його команда прагне використовувати передові матеріали та дизайн для підвищення їх ефективності та надійності, одночасно знижуючи витрати на комерціалізацію та індустріалізацію. «Ми хотіли б бачити більше фінансування для розробки технологій накопичення енергії, чіткіше визначений ринковий механізм для таких технологій і продуктів, а також інноваційний центр найвищого рівня, який би керував зусиллями країни в дослідженні накопичення енергії», – додає Лі.
Деякі дослідники вважають, що атомна енергетика може бути низьковуглецевим варіантом, щоб заповнити цю прогалину. Наразі Китай виробляє 55 ГВт ядерної потужності на 53 атомних електростанціях – приблизно 5% виробництва електроенергії в країні, – але щоб допомогти досягти чистого нуля, може знадобитися встановити 560 ГВт ядерної енергії до 2050 року. Однак це було б величезним викликом, оскільки офіційні особи закликають уряд затверджувати принаймні шість проектів на рік, щоб довести загальну потужність до 180 ГВт до 2035 року.
Для цього Китай просуває ядерні реактори четвертого покоління. У вересні 2021 року на околиці пустелі Гобі запрацював експериментальний реактор. Він використовує торій як паливо та розплавлені солі як первинний теплоносій для досягнення відносно безпечного та дешевого виробництва енергії. Через два місяці показовий високотемпературний ядерний реактор з газовим охолодженням був підключений до електромережі в затоці Шидао, у східній прибережній провінції Шаньдун, що ознаменувало перше у світі використання технології реактора з гальковим шаром в ядерних реакторах. Однак не всі вважають, що атомна енергетика є відповіддю на чистий нуль. «Я вважаю, що це дорога й небезпечна диверсія», — зазначає Елліотт.
Енергетичні плани Китаю
Хоча скорочення викидів у Китаї, як правило, зосереджується на постачанні енергії, сторона попиту заслуговує на таку ж увагу. Це стосується того, як переконати більше людей використовувати електромобілі та як інтегрувати сонячні панелі в житлові будинки. Перш за все, для країни, яка викидає більше парникових газів, ніж будь-яка інша нація, обмеження викидів вимагає зміни парадигми не лише в уряді, промисловості та наукових колах, а й від кожного громадянина.
Китай уже зробив скорочення викидів вуглецю кількісною метою національного розвитку – крок, який вимагатиме від країни відмовитися від викопного палива та зосередитися на відновлюваних джерелах енергії та, можливо, ядерній – і в найближчі десятиліття вуглецевий нейтралітет стане національною стратегією. І хоча вчені прагнуть розробити кращі технології для досягнення цієї мети, Дайзонг Лю з Пекінського офісу Інституту світових ресурсів вважає, що Китай міг би впоратися з цим без необхідності робити це. «Згідно з нашими розрахунками, Китай зможе скоротити 89% своїх викидів просто за рахунок масового застосування існуючих технологій», — додає Лю. «Ціле покоління працюватиме разом, щоб досягти цього».
