科普|“新能源”有哪些?都低碳吗?

你的电“零碳”吗？

能源还能从哪来？

“万物生长靠太阳”，地球上的能源归根究底大多数都来自太阳的辐射——煤和石油本质上也是亿万年前的动植物固定的太阳能。那么今天我们仍然可以开展对太阳能的利用，目前最广泛的利用方式就是光伏发电。

光伏发电的主要原理是半导体的光电效应，利用光照使不均匀、半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生电位差，实现光子（光波）转化为电子、光能量转化为电能量的过程。一般的光伏发电系统主要由太阳能电池板（实现光电转换）、控制器和逆变器（实现送电上网）三大部分组成。近年来，国家大力鼓励发展太阳能光伏发电。自2012年国家能源局《太阳能发电发展“十二五”规划》，2013年国务院《关于促进光伏产业健康发展的若干意见》之后，国务院办公厅的《能源发展战略行动计划（2014-2020）》中也提出了大力发展光伏发电。2014年“光伏扶贫”开展、电价补贴、税收减免等一系列政策切实促进了光伏项目的全面铺开。

其实地球本身也蕴含巨大能量，地球深处温度很高，也可以加以利用。大家都知道温泉可以用来加热，而如果温度够高或蒸气量够大，那么就能推动蒸汽机或汽轮机。目前，利用地热发电的具体技术有干蒸汽推动涡轮机发电、闪蒸地热发电和双流联合地热发电等。

图源：geo-energy.org

目前我国地热发电仍在探索阶段，西藏羊八井地热电站3MW机组由我国自行设计和制造，是我国最主要的地热发电站。此外，直接利用地热能的做法在我国更为常见，2013年国家能源局等印发《关于促进地热能开发利用的指导意见》，2014年2月在河北雄县召开全国地热能开发利用现场会，总结“雄县模式”，在全国部署推动地热能开发利用。截至2015年底京津冀地区地热供暖面积已达1.3亿平方米。2017年1月《地热能开发利用“十三五”规划》出台，提出2020年地热供暖面积累计达到16亿平方米、地热能供暖年利用量4000万吨标准煤的目标。

古人早已懂得利用风或水流推动磨盘等机械，如今将水力或风力转化为电能的技术早已大规模应用。水力发电原理简单，又兼具调水防洪作用，我国一直大力发展，三峡、白鹤滩等大型水电站全国人民都耳熟能详。截止2023年7月，我国水电装机4.18亿千瓦，仍在我国各类新能源发电总量中占据首位。

“风车”在欧洲久已有之，20世纪以来风车转化为电力的技术在欧美的研究试验中逐渐成熟。我国在风力发电技术上不断赶超，目前我国向全球提供了50%的风电设备，并推动全球风电装机成本下降了35%-40%。

科学家发现，在微观领域，构成物质的最小单位——原子如果发生结构变化，将释放大量能量。这种原子结构变化可能是聚变或裂变，目前核电站实际应用的是裂变反应。我国目前有55台运行核电机组，在运在建核电装机总规模世界第一。

伐薪烧柴是最古老的能量获取方式，一度被现代文明淘汰。但在少用或不用化石燃料的要求下，有越来越多的人重新将目光转回了生物质当中蕴含的能量——当然不是回到烧柴时代，而是开发新的、更高效的利用方式。比如，农业生产中不能食用的部分，像是稻壳（占稻谷质量的20%）、秸秆（占穗重的20%）、甘蔗渣（与蔗糖各占50% ）等，以及修剪的树木枝条，甚至包括造纸、制革、酿酒等工业的有机物含量极高的废水，都是潜在的能量来源。

用来自生物质的“生物柴油”替代来自化石燃料的柴油或汽油，是当前一个比较常见的思路。生物柴油（Biodiesel）是指所有以生物质为原料制成的替代燃料。狭义的生物柴油特指脂肪酸甲酯类物质，主要指植物油(如篦麻油、菜子油、大豆油、花生油、玉米油、棉子油等）、动物油(如鱼油、猪油、牛油、羊油等)、废弃油脂或微生物油脂与甲醇或乙醇发生反应后得到的脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯。在实际应用中，生物柴油的原料来源很广泛，各种食用油和餐饮废油、屠宰场剩余的动物脂肪甚至一些油子和树种，都可以作为生物柴油的原料。目前我国生物柴油已产业化发展，废弃油脂回收再利用工作也有开展。

来源：2023上海国际碳中和博览会

正在高速发展的新能源

我们真的能“零碳”吗？