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“所有人都期待点燃仪式,但我们居然不点了……” 冬奥火炬背后的低碳理念和技术

 

“微火”“低碳火炬”“碳中和冬奥会”这些词,在北京冬奥会开幕式后彻底火了。


“世界上第一次有这样的火炬点燃方式。”

“火炬传递结束后,所有人都期待点燃仪式,但我们居然不点了……”


低碳环保,是北京冬奥会开幕式及点火的主旋律。


如何点燃主火炬是历届奥运会开幕式的最大悬念。北京2022年冬奥会开幕式上的点火方式“百年奥运史上没有过”,张艺谋及主创团队揭秘圣火点燃的创意过程和背后的理念。点击查看新华社专题:张艺谋团队独家解读开幕式


2月4日,2022北京冬奥会正式开幕。开幕式上,北京冬奥赛场上被点燃的主火炬引起众人关注。而北京冬奥会也将成首个真正实现“碳中和”的奥运赛事。



低碳环保,是北京冬奥会开幕式及点火的主旋律。张艺谋导演说,“我们希望能对点火的实际形式做一次改革。”为此,总导演张艺谋专门录了一段视频,几分钟,向国际奥委会阐释微火的创意及背后的理念。在北京、延庆和张家口三个赛区,分别设有火炬塔,像城市雕塑一样,民众可以走近它,与它合照。


中国作为一个发展中国家,产业结构和工业基础导致相对能耗并不低。在这种情况下,中国愿意向世界表明致力于碳减排的决心。“让国际奥委会知道我们不是为了改变而改变,是希望传达中国人对世界的责任感。”


最终,国际奥委会经过慎重的内部讨论后表示,尽管“微火”的火炬设计与历届有很大的不同,“但我们支持北京冬奥组委的做法。”张艺谋则大大松了口气,“只要有火就行。”



2021年10月18日,北京冬奥会倒计时100天前夕,火种在希腊伯罗奔尼撒半岛的古奥林匹亚遗址采集。 两天后,火种抵达北京。


2022年2月4日,鸟巢广场里,火炬手接过最后一棒,跑完一道弧线,在终点把火炬一放,世人惊讶地看到,原来它就是最终的之火。没有“点”的过程,也没有盛大的火焰,只是一团“微火”。它产生的碳排放量大概是之前的五千分之一。


张艺谋说,“无论你喜欢还是不喜欢,它传达的低碳环保的理念是如此清晰。”这将成为奥运会历史上一个经典的瞬间。此后的奥运会,如果想做一次低碳环保的实验,无疑将参照北京冬奥会。奥运火炬庄严地燃烧起来,某种程度上,它的点燃方式暗含着一个国家希望外界如何看待自己以及自己如何看待世界。



冬奥会及冬残奥会所采用的‘飞扬’火炬采用氢燃料,火炬内置燃烧系统是一套氢燃料火炬燃烧系统。燃烧系统包含三部分:高压储氢容器、大减压比供氢系统以及氢燃烧装置。”韩宗捷介绍,火炬要具备耐零下40摄氏度的低温、抗风、抗雨雪等,其中抗低温这个条件很具有挑战性。


据介绍,在研制氢火炬时,最初有过两种氢火炬方案:一种是高压储氢方案,另一种是合金储氢方案。在综合考量氢在低温下释放的稳定性后,最终选择了高压储氢方案。高压储氢方案,能够很稳定地在低温下让氢气从储氢容器里面释放出来,这是火焰能够稳定燃烧的前提。

另外,根据北京冬奥组委公布的数据,北京冬奥会将示范运行超 1000 辆氢能源汽车,配备 30 多个加氢站,是全球最大的一次燃料电池汽车示范。包括来自丰田汽车、北汽集团、宇通客车、福田汽车等等一众车企的氢燃料电池汽车均将投入到北京冬奥会之中。


在1月21日,北京冬奥组委在新闻吹风会上公布了冬奥会火炬接力点位。此次冬奥会早已对氢能推广和利用提前做好了布局。开幕式上使用氢燃料点燃北京冬奥赛场的主火炬,大量使用氢燃料电池车,以减少污染物排放。

业内人士介绍称,冬奥会为氢燃料电池汽车和加氢站示范推广提供了诸多重要场景。各大氢能企业竞速冬奥会,助力举办绿色冬奥。此外,中石油、中石化、国电投等也都投入交通干线沿线加氢站建设。数据显示,中国石油在北京冬奥赛区已建成4座加氢站,冬奥期间供氢能力将达到5500公斤/日,可为近千辆氢燃料电池车提供服务。

氢能观察了解到,航天六院作为主要研制单位参与了科学技术部的“冬奥手持火炬关键技术系统”与北京市科委立项“手持氢气火炬原理样机研制”课题,是火炬团队的中坚力量。基于研究所五十多年的氢燃料应用领域技术积累和应用经验,研发团队提出了用氢气作为燃料为冬奥火炬火炬供能源的全新方案。

氢气是最清洁环保的燃料,燃烧的时候产物只有水,没有二氧化碳,能实现完全的零排放,成为了此次北京冬奥会火炬的唯一燃料。但氢气具有密度低、易燃易爆、燃烧火焰无色等特点,因此,北京冬奥会火炬利用氢能源作为燃料面临着一系列难题。

火焰的颜色方面。氢气燃料的火焰在日光下不可见,无法满足视觉和拍摄需求。需要研发出一种可以调节氢气火焰颜色的方案,让氢气燃烧时在日光下具有可见的火焰颜色。

火焰的稳定性方面。冬奥会火炬在传递过程中,会遇到高速风或大风的诸多恶劣环境,需要在高速风例如100公里/小时风速条件下能够保证火焰的持续稳定燃烧。


氢气的储存方面。由于火炬内部空间有限,而且氢气密度非常小,因此为了保障火炬燃烧的可持续性,需要在有限的燃料储存空间下储存足够量的氢气,最重要的是要保障安全。需要研制出一款轻量化、小型化的氢气减压装置,对高压氢气进行减压,克服氢气储存难题,以及保障安全用氢。

研发团队以提高安全系数为根本出发点,设计了专用试验舱,研制了模拟火炬交接及各种运动状态测试的机器人设备,通过火烧、跌落、压力循环、极限温度下充放气循环、盐雾试验等多个性能试验,验证其在各种极限工况下的安全性。


研发团队潜心研究,解决了北京冬奥会氢能火炬火焰颜色与稳定性、高压储氢、氢能安全利用等多项技术难题,安全可靠性高,可抗风10级,可在极寒天气中使用,减压比高达几百倍。此外,研发团队还建立了火炬综合测试与性能鉴定平台,为火炬的顺利研制、性能鉴定与批产验收提供了直接支持,获得了奥组委、科技部及行业专家、合作伙伴的高度认可。CWEA


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综合来源:新华社等

https://mp.weixin.qq.com/s/wlXdXquNOJs0LFKTJqGKtA


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