什么清洁能源技术将推动世界碳使用达到净零？

空白派

什么清洁能源技术将推动世界碳使用达到净零？
原文地址：https://www.zhihu.com/question/498792556

感恩由您

随着全球气候变化的加剧，能源转型成为各国政府和企业的重要议题。零碳能源作为实现碳中和目标的关键手段，正在全球范围内受到越来越多的关注。本文将从零碳能源的定义、类型、技术路径及其在可持续发展中的作用等方面进行深度分析。


零碳能源的定义
零碳能源是指在生产、输送和使用过程中不产生二氧化碳等温室气体排放的能源系统。这种能源系统主要依赖于可再生能源和核能。可再生能源包括太阳能、风能、水能、生物质能等，这些能源在利用过程中不会释放二氧化碳。此外，零碳能源还包括一些通过技术手段实现碳中和的能源系统，如二氧化碳捕获和封存（CCUS）技术。




零碳能源的类型
零碳能源的类型多样，主要包括以下几类：
可再生能源：
太阳能：利用太阳能发电，是目前零碳能源的重要组成部分。
风能：风力发电是一种清洁、高效的能源形式，具有广阔的发展前景。
水能：水力发电利用水流的能量进行发电，是一种成熟且稳定的零碳能源。
生物质能：通过有机废弃物、藻类等非食用材料制取油脂，实现真正意义上的“零碳”发展。
核能是一种高效的清洁能源，其发电过程不产生二氧化碳排放。尽管核能存在安全性和废料处理等问题，但其在零碳能源体系中仍占有重要地位。
氢能作为一种清洁能源，可以通过电解水等方式制取，并在使用过程中只产生水，不产生二氧化碳。氢能的应用前景广阔，尤其是在交通和工业领域。
技术路径与实现途径
实现零碳能源系统需要多种技术手段的结合：
大规模部署太阳能、风能等可再生能源是实现零碳电力的关键步骤。这不仅需要技术创新，还需要政策支持和市场机制的完善。
零碳电网的建设需要优化电网结构，提高能源效率，并采用数字化和去中心化的电力系统。这将有助于实现电力生产的高效化和再电气化。
CCUS技术可以将工业过程中产生的二氧化碳捕获并封存，从而减少温室气体排放。这项技术在火电和煤化工等领域具有重要应用价值。
  储能技术是实现零碳能源系统的重要支撑。通过电池储能、抽水蓄能等方式，可以有效解决可再生能源的间歇性和不稳定性问题。
社会经济影响与前景展望
零碳能源的发展不仅有助于减少温室气体排放，还能带来显著的社会经济效益：
  零碳能源产业链较长，涉及多个领域，因此能够创造大量就业机会。特别是在风电、光伏等领域的快速发展，为相关产业提供了广阔的发展空间。
  零碳能源的发展将推动新能源产业的崛起，带动国民经济增长。同时，通过技术创新和产业升级，可以提高能源利用效率，降低生产成本。
  在全球气候变化的大背景下，各国在零碳能源领域的合作日益增多。中国在风电、电池和电动汽车产销方面具有明显优势，若大力发展零碳能源，不仅可以减少对化石燃料的依赖，还能在全球市场中占据有利地位。
零碳能源作为实现碳中和目标的重要手段，具有广阔的发展前景。通过技术创新、政策支持和市场机制的完善，可以有效推动零碳能源系统的建设和发展。未来，随着零碳能源技术的不断进步和应用领域的拓展，零碳能源将成为全球能源转型的重要力量，为实现可持续发展目标提供坚实保障。

长长的路

【绿色革命：当清洁能源遇见碳捕集与人工淀粉的产业闭环】

一、清洁能源：闭环系统的动力源
在碳中和的全球背景下，清洁能源已形成"风光核水储"五大支柱体系：
1. 光伏发电转化效率突破25%的技术瓶颈
2. 漂浮式海上风电单机容量达16兆瓦
3. 第四代核能实现钍基熔盐堆商业化
4. 压缩空气储能密度提升至12kWh/m³
这些技术的协同发展，不仅解决了传统化石能源的碳排放问题，更为后续环节提供了关键能源支撑。以光伏制氢为例，电解槽效率已达75%，每公斤绿氢成本降至3美元，完全满足工业级氢气需求。

二、碳捕船：移动的"海洋清道夫"
中国船舶711所研发的船舶碳捕集系统，采用"胺法吸收+膜分离"双模技术：
- 吸收塔内置新型胺基溶剂，CO₂捕获率超90%
- 石墨烯分子筛膜实现气体精准分离
- 液态CO₂储存罐采用低温(-50℃)高压(20MPa)技术
单艘20万吨级货轮年捕集量达5万吨，相当于200公顷森林的固碳能力。更突破性的是，系统可适应船舶3-6级海况摇摆，解决了海上作业的工程难题。

三、人工淀粉：从分子烹饪到生命再造
中科院的淀粉合成技术突破体现在三大维度：
1. 路径优化：将自然界的C3途径缩短为11步酶催化反应
2. 时空压缩：反应器时空产率达到4.6g/L/h，是玉米的850%
3. 精准调控：通过代谢工程改造古菌底盘，实现C1到C6的碳链延伸
核心反应器中，CO₂在氢化酶作用下生成甲酸，经5步催化形成C3单元，再通过淀粉合酶聚合成直链淀粉。1立方米生物反应器年产淀粉相当于5亩玉米地，水耗仅为传统农业的1/1000。

四、闭环解析：碳元素的工业轮回
这个"碳中和魔方"的运转逻辑是：
光伏电站 → 电解水制氢 → 船舶碳捕集 → CO₂储运 → 合成淀粉 → 食品/工业应用
其中每个环节都暗含能量与物质的精准计算：
- 每合成1吨淀粉需要消耗1.8吨CO₂和0.3吨氢气
- 系统整体能量转化效率达38%，超出生物光合作用(1-2%)两个数量级
- 碳足迹分析显示，闭环系统可实现负碳排放，每万吨淀粉生产净吸收CO₂达6000吨

五、未来图景：从地球到深空的绿色革命
这套技术组合已显现出多维应用潜力：
1. 沙漠基地：光伏矩阵直接驱动淀粉工厂，构建无水化粮食生产体系
2. 远洋船舶：碳捕集系统+车载合成设备，实现航行期间的食品自给
3. 太空站：建立闭合式生命维持系统，月面基地淀粉生产率可达2kg/m³/天
据麦肯锡预测，到2040年该产业链将形成万亿美元市场，减少全球12%的农业用地使用，同时消纳8%的工业碳排放。这场由中国人引领的绿色科技革命，正在重新定义人类文明的可持续发展范式。

队长是我

风，光，氢，核

清风寡欲

这要从实现净零排放目标的方法来召开说明，为了实现净零排放目标，一方面要通过节能改造减少人类活动所产生的二氧化碳等温室气体排放量；第二方面要增加森林植被覆盖率，提高森林、草原和土壤的温室气体吸收效率；第三方面要加大碳捕捉、碳封存等先进技术研究和推广应用，通过人工方式减少温室气体总量。
对应以上三个方面，这些技术将非常重要：
1.土壤、草原等改造修复技术，以便吸收更多的二氧化碳等温室气体。
2.先进林业及种植技术，开发出具有更大二氧化碳吸收能力的树种。
3.发电、石化、化工、钢铁、有色、建材、造纸、航空等8大行业的节能降碳改完技术，这降下来的碳，在全国碳排放权交易市场可是能换成白花花银子的。
5.风电、光伏等清洁能源发电技术。
6.新能源汽车、储能等清洁能源终端利用、存储技术。
7.碳捕捉、碳封存等温室气体收集技术。