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能源过渡:镍有助于应对气候变化
2021-11-23 02:21
本文摘要:在2015年巴黎第21届联合国气候变化大会上,195个国家就把全球平均气温较工业化前水平增高掌控在2℃以内的目标达成协议完全一致。但随着能源需求的快速增长,涉及碳排放仍在增高。 根据国际能源署公布的《全球能源和二氧化碳状况报告》,2017年,全球能源需求快速增长了2.1%,快速增长部分有70%以上来自化石燃料。令人悲观的是,报告提及:2017年,可再生能源是所有能源当中增长率最低的一类,占到全球能源需求快速增长的四分之一。

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在2015年巴黎第21届联合国气候变化大会上,195个国家就把全球平均气温较工业化前水平增高掌控在2℃以内的目标达成协议完全一致。但随着能源需求的快速增长,涉及碳排放仍在增高。

根据国际能源署公布的《全球能源和二氧化碳状况报告》,2017年,全球能源需求快速增长了2.1%,快速增长部分有70%以上来自化石燃料。令人悲观的是,报告提及:2017年,可再生能源是所有能源当中增长率最低的一类,占到全球能源需求快速增长的四分之一。

可再生能源的快速增长主要是由中国和美国推展的,其次是欧盟、印度和日本。实质上,2017年中国的太阳能发电量快速增长相等于法国和德国太阳能发电量的总和。镍在构建能源过渡性和应付全球气候变化的多种应用于中充分发挥着最重要的起到:南澳州用作储存风能的一种大容量电池,加拿大的一项大规模碳捕猎计划,冰岛地热能的潜力,不含镍不锈钢帮助增加印度二氧化碳排放量等等。这些应用于目的通过有所不同的路径,联合达成协议巴黎气候变化大会的目标。

镍将在构建能源过渡性的目标、增加温室气体排放量并提升能源效率的过程中充分发挥最重要起到。镍在即将来临的电动汽车革命中充分发挥日益最重要的起到气候变化应付战略的一个关键部分是转变日常交通方式。交通运输业估算占到全球温室气体(GHG)排放量的14%。

虽然有其他多种多样的解决方案,但预计电动汽车(EV)将在增加污染方面充分发挥相当大的起到。似乎,由于电动汽车倚赖电力,除非电网本身是无碳电网,否则涉及排放量并非为零。但国家可再生能源实验室最近的一项研究指出,即使在碳密集型电网中,用于电动汽车产生的排放量也多于常规替代方案。仍然到最近,电动汽车在这个发展过程中也依然没反映出有自身的价值。

2017年,电动汽车销售量首次突破100万辆,而2016年常规轿车和轻型商用车的销售量多达8800万辆,但这意味着是开始。一些分析师预计,到2040年,电动汽车销售将多达内燃机驱动汽车,每天替代800万桶汽油。

数百万辆的轿车、卡车和公交车必须用于不含镍锂离子电池。根据市场分析师Roskill的估算,目前电池用镍大约占到全球镍供应量的3%,而这一比例预计不会较慢下降。很多汽车制造商目前所用于的镍锰钴(NMC)电池成分比例为33%镍、33%钴和33%锰(称为1:1:1),而另一些汽车制造商早已开始使用6:2:2的配方了(60%镍、20%锰和20%钴)。

目前正在更进一步调整NMC的化学成分,设计一种使用80%镍、10%锰和10%钴的8:1:1阴极电池。两家韩国制造商(还包括LG化学公司)宣告了2018年将这些新的配方投放市场的计划。

特斯拉(使用NCA-镍-钴-铝技术)等其他公司预计也不会减少镍的比例。虽然也有非镍锂离子的配方,但还没有人研发出有与镍优势非常而且有充足低实际成本效益的技术。因此,在我们解救地球的行动中,镍将在电动汽车的全球大规模普及应用于中充分发挥日益最重要的起到。预计5年内电动汽车的价格将高于内燃机驱动汽车,而且销量将恐减至数千万辆。

有人甚至估算到2035年,路上行经的电动汽车数量将低约3.5亿辆。世界上仅次于的锂离子电池2016年,暴风雨毁坏了南澳洲关键基础设施,引发断电,影响170万当地居民,但镍无意间竟然沦为顺利应付气候变化和能源政策的秘密武器。造成部分居民断电最久两周的危机再次发生后,特斯拉公司首席执行官埃隆马斯克允诺在100天内在南澳洲修建世界上仅次于的锂离子电池,由此问世了霍恩斯代尔储能系统项目。

特斯拉公司与州政府和法国Neoen可再生能源公司(享有附近的霍恩斯代尔风力发电厂)联合修建了这个129兆瓦时的电池。这个电池目的使南澳洲的可再生能源生产构建负载平衡,并在预计电力紧缺时获取应急可用电源。这个电池储存的基本是早已产生的风能和太阳能。虽然该系统所使用锂离子电池的明确化学成分没公开发表,但马斯克曾说道特斯拉公司将在电网储能电池中使用所含镍、锰和氧化钴阴极的锂离子化学成分。

传统NMC电池的配备使用3等分的镍、锰和钴。但电池制造商开始调整镍、钴和锰的比较比例,而近期报导表明镍的比例高达80%。镍比例下降,电池吸取锂的能力也随之强化,预示着容量的减小和生产成本的减少。

镍、钴、石墨和锂是电池总成本的仅次于推展因素,而特斯拉公司已希望使总成本减少了35%。不含镍不锈钢灶具在印度农村构建洗手烹调技术据世界卫生组织估算,传统沼气(木材、动物粪便、作物废料)和煤炭灶具是发展中国家近30亿人烹调和供暖的主要手段,每年有400多万人因排出这类灶具废气的烟气而丧生。印度每年杀于这种烟气的人数多达120万。

传统烹调方法的热效率更为低落,而且不会通过二氧化碳、甲烷等温室气体和碳黑等气溶胶的废气激化气候变化。为了抵销这类影响,总部设于新德里的非营利性研究的组织能源研究所(TERI)设计了一种低能效的改进灶具(ICS)TERISPT0610。

ICS可以使用多种传统生物质燃料。其自燃内筒由304型(UNS S30400)不锈钢做成,外结构、底座、螺母和螺栓由202型(S20200)不锈钢做成。坐落于德里的印度理工学院最近展开的实验室试验指出,不含镍不锈钢灶具的展现出明显高于传统灶具,不仅排放量较小,而且更加节省燃料。ICS的自燃效率为37%。

与传统泥制灶具比起,被测型号的颗粒物排放量(PM2.5)增加72%、一氧化碳排放量增加80%、燃料消耗量增加54%。2009年至2015年间,有20869台ICS投入使用,使烹调时间延长了43.6%,而且估算每年能节省近24000吨薪柴。加州大学圣地亚哥分校、TERI和Nexleaf Analytics公司展开的研究指出,使用洗手的生物质灶具每年可以使每个家庭增加大约5吨二氧化碳当量的排放量,而且能使空气污染增加60%~70%。

不含镍不锈钢通过ICS这类创意应用于有助提高发展中国家的空气质量和健康状况。确保洗手燃料和技术的广泛用于是联合国的一项能源可持续发展目标(SDG7)。

如果这个目标以求构建,就能避免数百万人的丧生,而且使倚赖污染性燃料和技术展开烹调、供暖和灯光的数十亿人的健康状况和生活质量以求提高。


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