LAPP Renewable Energy
Decarbonisation & the Net-zero Conundrum. The winds of change are blowing for renewable energies

去年在格拉斯哥举行的第26届联合国气候变化大会上,各国回顾了2015年《巴黎协定》作出的气候承诺。七年前,各国曾呼吁将全球变暖控制在更低水平。1

展望2015:为我们的后代创造一个宜居的星球

值得注意的是,世界上最大的温室气体排放国美国和中国承诺共同努力减少二氧化碳排放,并在其他气候变化方面进行合作。除了减少燃煤发电和承诺帮助发展中国家转向清洁能源外,100多个国家同意到2030年减少30%的甲烷排放水平。

所有这些都是必要的步骤,以确保我们的后代从2050年起生活在一个可持续的世界。

将碳足迹减少到净零并不是各国可以在“选择框”上打上勾,作为一个完成的行动项目。它要求处于可持续发展不同阶段的国家为实现这一目标制定一个深思熟虑的计划。值得庆幸的是,可再生能源技术的出现使世界看到了如何在不加剧环境危机的情况下实现能源消耗、人口增长、作物和动物生产、工业制造和技术进步等平衡。

太阳能和风能

太阳能和风能一直是可再生能源领域的主要支柱。随着太阳能技术的不断创新和光伏成本的下降,钙钛矿正在成为未来商业太阳能电池板的一种潜在的改变游戏规则和成本效益高的材料。首当其冲的是,苹果、亚马逊和谷歌等科技巨头也投资了太阳能基础设施,以便在净零博弈中“言行一致”。

另一项成熟的技术是,风电在20212年实现了17%的指数级增长。自2020年以来,壳牌和埃克森美孚等大型石油公司加大了海上风电项目的规模,作为其向可再生能源多元化发展、为客户打造不可动摇的电力价值链战略的一部分。

利用太阳能和风能来稳定电网,可以肯定地说,在高峰使用期间,无论日照还是风吹,现在都可以更安全地管理电力需求。

通电和直流电

作为电力输送基础设施的关键,交流电和直流电各有利弊。随着可再生能源系统的发展,电力在不同领域或部门的使用方式将决定现有的交流电应用路线是否保持强劲,或在负载水平上增加的直流电应用机会将取代交流电版本。

当电力行业在考虑可行的解决方案时,一个令人担忧的问题是当从交流电转换为直流电时能源的损失。据估计,交流电占据了全球电机安装基础的90%,交流电的主导地位可能是阻碍直流电扩散的原因,从现有的交流电机与直流电变体的比例可以看出。

根据 2020 年的数据,全球估计有 29% 的电力供应来自可再生能源2。年来,需要电力的新应用也在逐步展开——被视为在可再生能源中扮演重要角色的绿色氢气,是通过电解从水中产生的,而其他气体,如二氧化碳和氮气,则是从空气中提取的。净零排放困境的挑战在于,如何通过利用和发电来实现脱碳,从而最好地实现高效和可持续的发电循环。这将意味着减少对化石燃料和煤炭等传统能源的依赖,从而为后代带来更好的空气质量。

储能系统

储能系统是太阳能或风能电源的基本解决方案,可提供系统可靠性,通过调节电压稳定电网电力,并通过支持短组峰值负载需求充当变电站。

在不到10年的时间里,锂基电池已经取代水力发电,成为主导技术。尽管由于锂材料的成本有巨大的领先优势,但操作上的限制意味着它仍然无法平均存储超过6小时的长时间充电。对于需要 10 和 100 小时连续供电的应用,必须探索其他选择。

未来十年内,可能会出现或发展更多的技术,以填补电池储能系统带来的空白,或在电网内提供更多的稳定性,以完成这一谜题,这是解决净零难题的关键。

Power-to-X (P2X)

power to X (P2X)是一个相对较新的术语,是对电能转换、能量储存和利用剩余电能的再转换途径的集合定义3,X代表从气体(如氢)、燃料、化学品到液体的任何东西。如果P2X集成到现有的电网基础设施中能够有效运行,那么这种动力转氢概念的脱碳前景将是巨大的。

此外,P2X还为减少卡车、轮船和飞机等重型运输车辆的温室气体排放提供了机会。例如,由可再生能源产生的电力制造的合成煤油是迄今为止气候中和航班使用的唯一燃料。

分布式发电

分布式发电也称为现场发电或分散式发电,是一个术语,定义了用于特定区域或“现场”的发电,与从集中式设施(如发电厂)从电网中汲取所需能量的相比。

据估计,由于传输效率低下,电网输送的电力中有 5% 会损失4。住宅或工业区的局部发电,可以减少对集中式发电厂的电力依赖。随着对这一趋势的大力推动,预计小型可再生能源装置将增长,太阳能电池板和较小的电池ESS装置将成为理想的选择。

可再生能源4.0概念:铺平前进的道路
“每一点数据都很重要,每一项节能举措都有助于实现净零排放的目标。可再生能源4.0将使变革之风继续吹拂,不仅从莫斯科到高尔基公园,还将吹拂世界的每一个角落。”

上述可再生能源的所有技术和趋势都无法孤立运作;它们必须从根本上得到工业4.0概念的支持。只有当大数据得到充分的监控和理解时,能源生产才能变得更加优化。例如,锂基储能系统不仅仅是存储和放电电力的电池。电池管理系统可以监测电流、电压和能量等状态,识别锂电池水平的异常,并在需要时触发内置保护机制,并允许通过以太网连接对整个系统进行远程管理。

为此,缆普在可持续产业领域一直发挥着主导作用。了解其从光伏到电动汽车的创新连接解决方案,这些解决方案有助于利用积极的发展,实现环境友好的未来。