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绿色金融 引领产业未来

比尔盖茨的新书把“碳中和”说透了

>2021-3-22

比尔盖茨新书《How to Avoid a Climate Disaster The Solutions We Have and the Breakthroughs We Need》

 

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以下是摘录的一些笔记

一、为什么碳中和

 

温室气体阻止地球热量排出,导致地球表面温度升高。越多的温室气体,温度就升的越高。

 

现在排出二氧化碳中的20%在1万年以后仍然存在

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温室气体包括:最常见的二氧化碳,一氧化二氮,甲烷等等,甲烷是天然气的主要成分,比二氧化碳的温室效应强烈28倍,但存在时间要短。

 

世界每年排放510亿吨准二氧化碳(包括370亿吨的二氧化碳和其他)

 

温室效应会带来更多非常热的天气,导致恶劣的风暴、土壤干燥、人的饮水量增大、更多更具摧毁性的野火、海平面升高(除了极地冰块融化,还有水的热胀冷缩),农作物动物海产品减产,人体温升高引发心脏病

 

升高2度意味着动物减少8%,植物减少16%,昆虫减少18%,珊瑚礁消失

 

温度上升带来的破坏性不是线性的,而是加速的。

 

二、温室气体的结构

 

全球排放出的510亿吨准二氧化碳中,工业(水泥、钢铁、塑料等)占31%,电力占27%,农业占19%,交通占16%,温度调节(空调等)占7%

 

1.电力

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如果完全依靠储能,东京三天的电力需要1400万颗电池,这是全世界10年的产量,目前依赖大规模储能是非常难和昂贵的。

 

如果将其他碳排放严重的如产钢,开车等活动完全电化,那么2050年世界的电力供应需要翻倍甚至是现在的三倍(不考虑人口增长的话)。

 

光伏风电的间断性是麻烦,需要配合储能(但成本太高),以及其他能源

 

同样的发电量,光伏占地面积是火电的5-50倍,风电占地面积是光伏的10倍

 

核电:未来必不可缺,核电站比化燃料杀死的人要少得多

 

核聚变:一直都离实现存在距离

 

海风:离大城市近,行业很景气,2019年只占总发电量的0.4%

 

地热:能量密度很低,只会是配角

 

2.储能:

 

电池:目前所有材料都被研究过,锂是最适合的电池材料,锂电池技术提升难度很大

 

蓄水储能:受限于地理因素效率低

 

热储能:在电价便宜将电转换为热,再由热转换为电,转换率大概50-60%,目前最适合的材料是

 

氢:燃料电池,氢气和氧气的化学反应,只需要水就可以提取,可以用间断性的光伏和风能制氢,压缩制作成燃料电池。问题是现在无碳排放制氢很昂贵,因为先需要用电制氢,然后再用氢发电,有损耗,另外氢分子小,也会从容器中跑出去。

 

3.碳捕捉:

 

一种是在工厂电厂中安装(点捕捉),这种已经存在了很长时间,但是购买和运营都很昂贵,可以捕捉90%都碳排放,但是业主没有好处,所以在用的很少,应该出台政策激励使用需求。

 

还有一种是直接从空气中(捕捉碳dac)。但是这个技术挑战更大,因为在空气中准二氧化碳含量低,工厂排放中10%是准二氧化碳,空气中含量是1/2500

 

4.节约用电:需要电力系统智能化

 

如果氢燃料有突破,那么就不用太过担心电池问题

 

三、工业:

 

 

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绿色溢价下降的方法:(绿色溢价:用无碳替代品价格减去现有产品价格)

 

1.公共政策制造对清洁产品的需求,

 

2.在生产过程中降低碳排放:

 

2.1水泥:(水泥是最难的,水泥生产现在无法绕开碳排放),石灰石加热就会产生氧化钙和二氧化碳,一个办法是利用准二氧化碳循环,把二氧化碳加入到水泥中,目前只能减少10%,未来最终可以减掉33%。未来我们还是要依赖点捕捉

 

2.2电气化:在生产过程中用清洁电力替代煤炭,但运营在其他产品生产中,需要许多创新

 

2.3再生材料,循环利用,只能够起到帮助作用,无法解决问题,用料更有效率

 

四、农业:

 

畜牧是农业里碳排放占比最高的,种植业主要是排放甲烷,是二氧化碳的温室效应的28倍,一氧化二氮是二氧化碳的265倍,甲烷和一氧化二氮占农业碳排放超过80%,随着人口增加,经济富裕,排放量会增加。

 

生物燃料会占用粮食土地,人口增长,为应对粮食需求,森林砍伐会加剧,恶化温室效应。

 

19万头牛现在(包括羊,鹿,骆驼)打嗝和放屁排放的甲烷等同于20万吨的二氧化碳,占总量的4%

 

排泄物,主要包括一氧化二氮,还有甲烷等,有一半排泄物来自于猪,其他来自于牛,这个占比仅次于打嗝放屁

 

解决方案:

在饲料中加入药品,减少甲烷排放,但是需要每天喂,这对养殖户有挑战;

人造肉;

节约粮食,每年被浪费的食物腐烂后所产生的甲烷相当于33亿吨准二氧化碳排放。

最重要的是改变人的习惯。

 

化肥:

化肥中有一半以上的氮是过量,被农作物吸收不了的,多余的进入土地和水,造成污染,或者变成一氧化二氮进入空气,一氧化二氮的温室效应是二氧化碳的265倍。

 

2010年化肥的准二氧化碳排放的13亿吨,到2050年很可能会到17亿吨。现在没有很好的解决方法,可以在电化生产化肥的过程,但是会导致大幅抬高化肥价格(在美国这样做成本会上升20%)。

 

上述占了农业碳排放的70%,另外30%是因为森林砍伐。

 

当森林燃烧,他们会释放出二氧化碳,将树木从土地中拔出,土壤里的二氧化碳会排出。

 

解决方案:卫星监控,但这个不是技术问题,而是zz和经济问题。

 

森林的碳捕捉功能,目前是被高估了

1,    一棵树40年可以吸收4吨二氧化碳‘(不考虑到这棵树被烧毁,会将储藏的二氧化碳释放回去)

2,    在哪里种这么多?

 

如果要吸收美国的二氧化碳排放,需要对应种2500万平方英里的树,这相当于地球陆地的一半面积(并且还需要保证他们永远在那)

 

所以没有办法通过种树来解决燃烧化燃料导致的碳排放

 

五、交通

占比16%

 

 

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乘用车占50%,由于乘用车有超过13年的使用周期,美国要在2050年全部都是电动车,现在开始每年汽车销量的100%都得是电动车,但是目前少于2%

 

其他类型的燃料:

乙醇,问题是:生产乙醇可能不是低排放的,农民可能被迫砍伐树木去种更多的玉米,种更多玉米也意味着更多的化肥

 

第二代生物燃料,可能用不作为食物的植物来生产,但目前还很早期

 

也可以用氢和空气中的碳,制成碳氢化合物燃料,但是非常贵(尤其是无碳排放的制氢过程)

 

 

船只,经济上,很难被其他能源替代,研究核动力货船

 

其他解决方案:生产车辆,多用些低碳材料;用油更高效

 

对乘用车,绿色溢价最终会到0

 

如果路上都是电动车,那么我们需要很多清洁能源,

 

需要非常努力去研究先进并且便宜的生物燃料和清洁能源生产燃料

 

六、取暖和制冷

1.耗电

2. 制冷剂氟化气体是非常强劲的温室气体

 

整本书读完对碳排放的认识会相当全面,且这本书是2021年刚出版的,数据都很新。

 

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最后额外补充一些目前全球政策的情况

目前提出碳中和的国家有126个,占总碳排放量的51%。绝大多是政策宣示,尚未完成立法。

上述国家产业政策主要有

1       发展清洁能源,降低煤电依赖

2       发展新能源交通工具

3       发展碳捕捉和碳储存,减少工业碳排放

4       植树造林

5       绿色建筑

 

值得注意的是外汇储备管理机构的调查问卷显示,50%已经将esg纳入储备管理,41%表示已经投资了绿色债券。



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