能源是一把双刃剑。它改善了人们的生活,支撑了大规模经济稳步的增长。但由于约80%的能源来自碳氢化合物燃料的燃烧,这也导致大气中二氧化碳含量的增加。
但是,若能颠覆能源与排放的关系,情况会如何?重要的是,需要一种既能发电又能从大气中去除二氧化碳的技术。好消息是,这项技术已存在。
新西兰政府公布首个减排计划,提出在未来4年内拨出29亿新西兰元(约合人民币123.38亿元)资助农业、建筑、能源、交通等领域的一系列减排项目。
澳大利亚《对话》杂志近日刊文称,新西兰正处于“脱碳”的绝佳位置。作者觉得,随着新西兰二氧化碳价格创下每吨80新西兰元(约344块钱)的历史上最新的记录,以及海外公司宣布将投入数十亿美元的资金购买碳补偿,新西兰能够最终靠跨行业合作变成全球脱碳的“带头人”。
文章作者研究了如何利用林业废物燃烧发电,同时捕获碳排放并将其封存到地热田中。
人造碳汇是一种工程系统,可以永久地从大气中去除二氧化碳。典型的技术之一是生物能源与碳捕获和储存(BECCS),即通过将燃烧的有机物质,如树木、生物垃圾等产生的二氧化碳注入地下深处永久储存来实现减排。一个额外的好处是,其燃烧过程中释放的能量可以用作碳氢化合物能源的替代品。
政府间气候平均状态随时间的变化专门委员会(IPCC)的最新报告中表示,要将全球变暖幅度控制在1.5摄氏度以内,缓解途径必须包括BECCS技术。然而,这项技术仍然是一项新技术,目前世界上只有几家工厂在大规模运营。
成本是一大障碍。新的项目需要昂贵的管道来运输二氧化碳,并需要深度注水井将其储存在地下。由于二氧化碳比水更有浮力,人们也担心储存在地下的任何气体跟着时间的推移可能会泄漏出来。
这就是地热田可以派上用场的地方。地热在新西兰是一种可靠的能源,提供了该国近20%的电力。新西兰使用深井来开采地下的热水水库,然后热水通过管道网络到达产生电力的蒸汽涡轮机。之后,水被抽回地下,这就防止了水库的“干涸”。
生物能源和地热能结合在一起可以产生比单独的地热能更多的电力。新西兰的地热系统已经具备了成功的BECCS项目所需的基础设施:管道、注水井和涡轮机。现在,需要做的是弄清楚如何将这两项可再生技术结合起来。
《对话》杂志文章建议,通过燃烧林业废物,可以将地热水增压到更高的温度,由此产生更多的可再次生产的能源。然后,生物质燃烧产生的二氧化碳可以被溶解到地热水中,再被注入到地下。
冰岛和法国的经验表明,在地热水中溶解二氧化碳比直接注入二氧化碳要好。液态二氧化碳的压缩价格昂贵,而新技术降低了新基础设施的成本,并意味着为正常的地热系统工程而建造的回注井(将流体置于地下的系统)可以被继续使用。
与密度低于水且容易上升的纯二氧化碳不同,重新注入的碳化水会下沉。只要生产并重新注入等量的地热水,二氧化碳就会安全地溶解,在那里它将慢慢变成石头并永久被“困住”。
初步模型显示,地热BECCS可能会产生负排放,每千瓦时约为-200至-700克二氧化碳。与天然气发电厂每千瓦时约400克的正排放相比,这是能源与排放的“戏剧性逆转”。
预计一个160兆瓦的地热BECCS系统每年可以锁定100万吨二氧化碳,相当于减少20万辆汽车上路。这些能够最终靠碳排放交易计划进行交易,为农业或水泥等脱碳进展缓慢的行业争取宝贵的时间,使其降至净零排放。
此外,新西兰的大部分地热田都位于大片森林附近。据估计,每年的林业废弃物产生量约为300万立方米。作者表示,与其让它们腐烂,不如将其转化为地热BECCS和脱碳的宝贵资源。
地热BECCS的成功将开启新西兰地热发电机、制造商和林业部门之间的新伙伴关系。林业所有者能够在一定程度上帮助将木材废料转化为宝贵的资源并降低门槛成本。最重要的是,地热运营商可通过其庞大的回注井永久锁定大气中的碳。
随着新西兰政府收紧排放预算并在气候紧急响应基金中加大投资,现在正是让地热BECCS成为减排好“帮手”的最佳时机。