文章经授权转自：通向碳中和
ID：ToCarbonNeutrality
作者：零碳君
有的选那肯定要选能源的“圣杯”技术：可控核聚变咯。本文编译自Forbes网站文章，有删改，原文标题为：CarbonCapture, Hydrogen, Fission Or Fusion: Which Can Take Us ToNet-Zero By2050 ?110多个国家和无数公司承诺到2050年实现净零排放，但他们能用现有的技术达到这个目标吗？也许并不能。世界正指望电气化取代化石燃料，这意味着，根据麦肯锡的数据，2020年至2050年期间，全球电力需求可能会增加一倍，但现在的电网还远远没有准备好。风能、太阳能和电池技术已经取得了很多成就，但它们并不是基荷动力的解决方案。能源效率、生物质能、太阳能热能和地热方面的进步也令人鼓舞，但总的来说，现有技术最多只能中和50%到60%的碳排放。难怪比尔-盖茨在新书中这样写到：新的“突破性技术” 对实现净零排放至关重要。但实现净零排放的计算可能很复杂。例如，据彭博社估计，到2030年，向电池驱动的电动汽车的过渡将导致镍、铝、磷、铁和铜的需求增加10至14倍。随着这些矿产资源储量的枯竭和开采难度变得越来越大，可能需要消耗更多的柴油和淡水来实施开采活动。在需要热能和蒸汽动力的行业，情况更加复杂。例如，水泥、化工和金属等行业仍然依赖以煤炭和天然气为燃料的发电厂。在《巴黎协定》的约束下，鹿特丹港、德国鲁尔区等世界各地的产业集群必须在2030年代初之前退役燃煤电厂。然而，替代方案是什么？什么样的技术可以中和40%至50%的难以减少的排放，并以可接受的成本做到这一点？如果我们不回答这个讳莫如深的问题，到2050年实现净零排放就是一个白日梦而已。源头治理：燃煤电厂的碳捕获技术
| 影响力： | ★★☆☆☆（有限） |
| 推出时间： | 2021-2015年 |
| 成本： | ★★★★☆（可负担） |
| 可行性： | ★★★★★（可行） |
碳捕获、利用和储存（CCUS）领域出现了许多好消息。如今，有可能用纳米过滤系统改造燃煤电厂，以捕获约90%的碳排放。在未来20年内，在更有影响力的净零技术规模化之前，这些源头捕获解决方案将是至关重要的。理想的情况是，被捕获的碳将被循环利用到诸如水泥生产的其他工业过程中。
然而，大多数碳排放需要永久储存，到目前为止，还没有一个具有成本效益的方法来实现这一目标。碳定价可能会改变这种状况，因为它可以打开一个对投资有吸引力的CCUS市场--就像十年前太阳能补贴如何打开投资机会一样。不过，源点碳捕集可能不会是一个永久的解决方案，而且这项技术不应该被用来作为继续开采煤炭和建设更多燃煤电厂的借口。直接空气碳捕集(DAC)，可以在任何地方进行，也会显得很重要。但是，在它大规模发挥作用之前，成本需要大幅下降，而且需要大幅增加碳税。因此，在2030年之前，DAC可能不会发挥重要作用。
氢能
| 影响力： | ★★★☆☆（中等） |
| 推出时间： | 2021-2035年 |
| 成本： | ★★☆☆☆（昂贵） |
| 可行性： | ★★★☆☆（中等） |
由于许多国家和公司已将氢作为其碳中和战略的一个支柱，让人们对氢重新产生了兴趣。遗憾的是，氢气的缺点限制了它对减少排放的影响力。
氢气不是能源，而是一种存储能源的解决方案，这意味着它的成本肯定会比用于生产氢气的太阳能或风能要高。彭博新能源金融公司的创始人和前主席MichaelLiebreich指出，要储存氢气，必须将氢气加压到700个大气压，并将其冷却到-253℃，而这并不是一个好的组合。曾经有人问他对氢燃料电池的看法，埃隆-马斯克言简意赅。“我只是觉得它们非常愚蠢”。从一家电池驱动的电动汽车公司的CEO口中说出这句话时，你要多加小心。如今，大多数氢气都是通过蒸汽甲烷重整生产出来的，这个过程使用天然气作为原料，并释放出碳排放（可以被捕获）。如果生产者利用可再生能源电解水作为动力，氢气可以是“绿色”的，但这是一个效率低下、成本高昂、对空间要求极大的过程。举个例子，要想让绿色氢气在荷兰的电气化进程中发挥有意义的作用，整个北海都需要装满风力发电机，即使这样也无法提供足够的清洁电力。尽管存在缺点，但氢气可能会在能源转型中发挥作用——只是不会像许多石油和天然气公司向公众推销的那么重要。风投公司JadeCove认为，“氢气是大石油公司最后的大骗局”——这可能又是一次虚假宣传活动，目的是在世界打算放弃碳氢化合物的时候，让他们的管道基础设施、液化天然气终端和天然气看起来仍然很有价值。
核能（裂变）
| 影响力： | ★★★★★（高） |
| 推出时间： | 2028年后 |
| 成本： | ★★☆☆☆（昂贵） |
| 可行性： | ★☆☆☆☆ （虽然可行但 是公关的噩梦） |
核裂变可以为能源转型做出重大贡献，但全球公众已对其持反对态度，因为它涉及分裂原子，引发潜在的危险连锁反应。法国约70%的电力来自于低碳核电站，但法国越来越孤独，而且在不断削减核电能力。（零碳君按：德国引以为豪的退核行动是建立在大量购买法国核电的基础上的）核电站输出的放射性物质会污染生态系统，或被做成核武器。福岛核电站熔毁事件说明，即使采用21世纪的技术，裂变反应仍然会失控。虽然像NuScale这样的公司的小型模块化反应堆（SMR）技术确实使裂变反应更安全、更便宜、更快上线运行，但即便如此，NuScale及其同行现在仍在与持怀疑态度的公众和监管机构进行艰苦的斗争。
可控核聚变
| 影响力： | ★★★★★（高） |
| 推出时间： | 2028年后 |
| 成本： | ★★★☆☆（中等） |
| 可行性： | ★★☆☆☆（有望） |
核聚变是电气化的圣杯。它可以提供丰富、廉价、清洁和安全的基荷电力。核聚变反应堆不是像裂变反应堆那样分裂原子，而是将氢同位素碰撞在一起，产生氦气和热量——就像太阳那样。一公斤从海水中提取的核聚变燃料，相当于55000桶石油，足够1万户人家供暖一年。而且与裂变不同的是，核聚变只会产生痕量的放射性物质，不能用来制造武器。
可控核聚变的可行性在实验室中已得到了验证，最近已经进入了规模化阶段。国际热核聚变实验堆计划( ITER) 正在建造第一个反应堆。专家认为，到2030年代末到2040年代中期，它将产生净正能量。与此同时，超过25家私营公司正在竞相在2025年之前完成可控核聚变电站示范项目，并希望在2030年或更早之前完成第一批商业化电站的建设。曾经如何从投资者那里筹集足够的资金是可控核聚变技术的主要障碍，但现在这已不再是问题。
与所讨论的其他替代方案相比，核聚变技术具有显著的优势。它能提供稳定的基础能源，足以取代燃煤电厂，用于为重工业、特大型城市和电动汽车提供稳定和干净的电能。与太阳能和风能不同的是，它不受地理条件的限制，而且在净能源输出和成本方面，它比氢能更胜一筹。
值得注意的是，核聚变反应堆可以相对较小(250MW)，也可以通过模块化扩展而变大。这使得投资起来比传统的大型核裂变电站更加具备经济可行性。另外，核聚变较小的基础尺寸可以使该技术直接为海洋船舶甚至飞向火星的火箭提供动力。如果核聚变技术能在2030年左右上线，那么到2050年实现净零排放完全是可以实现的。国际能源署(IEA)、彭博社等在每年的能源预测中均加入了核聚变技术，并开始告诉决策者，核聚变是替代燃煤电厂的可行方案，而且是时候开始这么做了。可控核聚变产生的能源不是使其他清洁技术变得无关紧要的万能药。太阳能、风能、地热、水电、太阳热、裂变和氢能都可以在未来的能源组合中发挥作用。然而，当务之急是为万物电气化做好准备，而可控核聚变是到2050年实现能源结构净零排放的缺失环节。请关注ESG和影响力的投资者注意：如果整个世界都支持核聚变，2050年实现碳中和不仅仅是个“可能”的目标，而是一个完全可以实现的目标。让我们不要再拖后腿了。