《冰岛快速走向碳中和靠这种技术》

  • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
  • 编译者: guokm
  • 发布时间:2023-01-31
  • 在冰岛海利希地热发电站附近的一个小型网格球形穹顶内,充满二氧化碳的水正被泵入数百米深的多孔玄武岩中,二氧化碳会与岩石中的金属发生反应,变成碳酸盐,二氧化碳将安全地封存数千年。

    这一项目是助力冰岛实现碳中和的方式之一。英国《新科学家》杂志网站在近日的报道中指出,冰岛正在开发一系列技术,帮助其在2040年实现碳中和,这些技术也可以帮助其他国家走向“绿色”。

    电力几乎全来自可再生能源

    在可再生能源方面,冰岛比其他国家走得更远。20世纪30年代,冰岛开始开发地热能,第一个项目是为首都雷克雅未克的游泳池、学校和医院提供热水。

    上世纪70年代,冰岛政府加快了地热发电和水力发电的发展步伐。如今冰岛的电力几乎完全来自可再生能源,其中约70%来自水力发电,30%来自地热发电,成为少数几个实现绿色电力供应的国家之一。

    此外,冰岛近90%的供暖来自地热发电厂的热水,只有少数独立建筑仍使用燃油锅炉。这使冰岛遥遥领先于欧盟其他国家,欧盟平均仅23%的供暖和制冷能源来自可再生能源。

    鉴于目前地缘冲突引发的能源危机,可再生能源带来的好处也进一步凸显。能源成本飙升给许多地方的居民和企业带来沉重打击,但在冰岛,能源成本仍然很低。冰岛廉价的绿色能源吸引了数据中心等企业源源不断地到来。

    通过使用可再生电力运行数据中心或生产产品,然后销往国外,冰岛正有效地向世界其他地区出口其绿色能源。

    不过,冰岛仍在多大程度上扩大可再生能源生产以支持工业展开辩论。尽管冰岛还有大量电力可供利用,但最好的地热地点位于风景如画的景区。

    交通领域能源转型乘风破浪

    在冰岛,交通绿色化被称为继电力和供暖之后的第三次能源转型。对于汽车来说,要实现这一点相对简单。冰岛人均电动汽车销量位居世界第二,仅次于挪威。而且,冰岛将于2030年停止销售汽油和柴油汽车。

    国内航班的“绿色”转型之路也高歌猛进。2022年,冰岛航空公司测试了一架小型电动飞机,并在考虑购买30座混合动力飞机。

    绿色转型面临较大问题的是冰岛庞大的捕鱼船队。实现绿色船队的一种方法是改用可再生甲醇。2012年,冰岛“国际碳回收(CRI)”公司建造了第一座可再生甲醇工厂。这座小型示范工厂通过裂解水来制造氢气,然后将其与来自地热发电厂的少量二氧化碳(由热水带来)结合,制成“e-乙醇”。

    去年,CRI在中国启动了首个可将二氧化碳和氢气转化为甲醇的商业规模的工厂,该工厂将把焦炉煤气中的氢气和石灰窑中的二氧化碳转化为甲醇,年产量能达到11万吨。CRI估计,该工厂每年将减少50万吨二氧化碳排放。该公司已在中国建设第二座工厂。

    二氧化碳地下安全存储

    在CRI将二氧化碳转化为燃料时,CarbFix公司则致力于将二氧化碳安全储存在地下。他们的想法是:将二氧化碳注入地下400—800米深处,溶解在水中后会与钙、镁、铁等元素产生化学反应,形成碳酸盐。

    试验结果表明,超过95%的二氧化碳在不到两年的时间里转化成了碳酸盐,这甚至好于最乐观的预测。和传统技术手段相比,这种方法减少了环境风险和气体逸出的风险,可使二氧化碳以稳定又安全的形式封存。

    该公司的目标是,到2031年,每年注入300万吨二氧化碳,并希望在世界各地找到合适地点推广该工艺。其中一些二氧化碳甚至可从空气中直接提取。事实上,科学家已经小范围进行了相关试验。就在距离海利希地热发电站几百米远的地方,有一排看起来像巨大空调的装置。这是瑞士Climeworks公司的直接空气捕获试点工厂,该工厂由地热发电厂供电,并将捕获的二氧化碳输送至CarbFix,泵送至地下进行矿化。据悉,Climeworks目前正计划建造一座更大的工厂。

  • 原文来源:https://www.in-en.com/article/html/energy-2322051.shtml
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    • 在欧洲最西北角的大洋深处,有一个建立在海岛之上的国家———冰岛。这个四面环海的北欧岛国,总人口仅为34万人,极高的纬度使国土面积的1/8都被巨大的冰川覆盖。 虽然以冰为特色,但在冰岛依然到处可感受到火般的“温暖”:全岛分布着大大小小的火山与温泉,地下也蕴藏着丰富的地热,是名副其实的“冰火之岛”。 2016年,冰岛约85%的一次能源使用来自本地可再生能源。其中,地热能约占一次能源的65%,水电占20%,地热利用率为全球最高。 在20世纪的发展进程中,冰岛从欧洲最贫穷的国家之一转变为高生活水平的国家。在这几十年中,冰岛从最初依靠泥炭和进口煤炭获取能源,到逐渐取“热”于地下,将地热能变成了驱动国家不断前行的动力,成为欧洲使用清洁能源占比最高的国家。 地热为90%家庭提供采暖 并贡献27%电力 冰岛是世界上最具活力的火山地区之一。这里横跨大西洋中脊,分散的构造板块活动使热量和岩浆更接近地球表面,因此岛内地热资源丰富,温泉广布。 虽地处北极圈附近,但冰岛冬季却并非想象中那么冷,在冰岛首都雷克雅未克,全国近2/3人口居住于此,平均冬季温度约在2℃左右,夏季气温也在7℃—12℃之间。然而由于以前传统化石能源资源均需依赖进口,如果没有地热,当地人也许根本无法度过寒冷、黑暗、潮湿的冬季。 在冰岛,地热能的主要用途是供热,热量通过分布广泛的区域供热管网进行输配。和很多欧洲国家类似,冰岛的区域供热系统并没有固定的供暖期限,如果有需要,一年四季都可有“暖”可供,也可随时提供生活热水。冰岛国家能源局的数据显示,采暖约占冰岛地热直接利用的77%,冰岛有约90%的家庭在使用地热能供暖。根据规划,未来将实现100%地热供暖。 据了解,仅地热供暖每年就可为冰岛节省约1000亿冰岛克朗(约合50亿元人民币)的能源进口费用。 发电是地热能利用的另外一种主要方式。有数据显示,2015年,冰岛的总用电量为18798GWh,其中约27%来自地热能发电,73%来自水力发电,即可再生能源提供了近100%的电力生产。冰岛是世界上人均最大的电力生产国,人均每年电力产量约5.5万kWh。相比之下,欧盟平均水平不到6000kWh。 由于丰富的地热和水力资源,冰岛的发电成本相对低,较低的电价带动了铝冶炼等能源密集型产业的扩张,也吸引了国外公司将数据中心落户冰岛,推动了当地经济的发展。 此外,地热资源还用于温泉和游泳池,温室种植、渔业养殖、街道融雪等。 政府力推 地热升级成能源转型主力 冰岛对当地可再生能源利用的探索,从化石能源到可再生能源的过渡也经历了漫长过程。 最早利用地热能为房屋供暖的历史可以追溯到1908年,当时雷克雅未克的一个农民率先将温泉水通过管道引入自家进行房屋供暖。之后市政府在此基础上,对地热资源进行了更系统的勘探。通过借鉴石油工业的钻探技术使钻探更深,从而获得更多的热水,为更多房屋供暖。1930年,雷克雅未克修建了一条3公里长的供暖管道;1943年,一条18公里的供热管道投入使用;到1945年底,供热管网已连接2850所房屋。 1973年和1979年的石油危机致使冰岛改变了能源政策,减少了进口能源的依赖,转向发展国内能源,尤其是地热和水力发电。这种能源转型,使化石能源消费比重迅速下降,并逐步退出电力和供热领域。 从地热田到城镇,传输管道往往长达数十公里,大量供暖基础设施建设成本较高。为筹措更多的资金发展地热供暖,冰岛政府集中力量组织私人和公共机构,最终发展成为如今的雷克雅未克能源公司。如今,首都雷克雅未克拥有世界上最大、最复杂的地热集中供热系统。 比建设供热管网花费更大、更具风险的,是地热井的开采。为了鼓励企业进行地热开发,1960年代后期,冰岛政府将前电力基金和地热基金合并,成立了能源基金,以进一步促进该国地热资源的开发。在过去的几十年中,该基金已向地热勘探和钻探公司提供了大量贷款。如果钻探未能产生预期成效,贷款则可转换为赠款。 这种“政府买单”式举措一定程度上降低了企业顾虑,从而加快了地热开发过程。政府“力挺”之下,冰岛地热开采规模不断扩大,相应的地热供暖价格也逐步在降低。 规范管理与科学研究 确保可持续发展 冰岛的地热开发路线以水热型地热井为主,即将深层地下水抽取上来以利用其中的热量。对地热的利用,其中一个重要的技术要求是地热水的同层回灌。 不同于浅表水体,其水位下降可通过降雨等形式补给,但深层地下水在抽取之后,很难完成自然补给。为了维持地热水的可持续使用,需要保证地热井水位维持在相对稳定的水平,因此抽取出的水和补进来的水量要一致。这样不仅能保证地热井使用的高效性和经济性,也防止地下水位下降可能造成的岩层水体空缺、对地质的破坏,以及海水侵入地下水岩层,造成地下水污染等。 值得关注的是,冰岛的土地分为私人土地和公共土地,如何保证私人土地的地热开发规范有序? 为此,冰岛制定了完整而严格的法律体系,最为重要的两部法律是《土地资源勘察和利用法》和《电力法》。基于这两项法律,尽管土地所有权决定了资源所有权,但地热资源的开发利用依然需要工业能源和旅游部的许可。 此外,冰岛还先后出台了一系列相关法律,包括《自然保护法》《环境影响评估法》及《能源法》等。重要的项目工程需按照《环境影响评估法》接受评估。如规定地热开采量超过25MW的项目必须提交详细的环境影响评估报告。 特别在同层回灌监管等方面,冰岛国家能源局专门负责监测矿产勘探或开采区经营公司的合规性。如果许可证持有者有违规行为,冰岛国家能源局将发出书面警告并提供纠正期限,甚至将给予吊销许可证的惩罚。 除了遵守严格的政策框架,为了保证地热开采可持续,冰岛公司探索深层地热能的开发技术时,还往往在前期花费大量时间进行详细勘探和分析研究。 2000年,冰岛三家能源公司和冰岛国家能源局共同发起“冰岛深度钻孔计划(IDDP)”,旨在探索利用超临界地热流体是否可以改善地热田发电的经济性。包括在Hengill地区钻探35口高温生产井、15口回灌井。钻井深度超过5000米,是常规中深层地热井的两倍左右。 该计划与2001年成立国际咨询小组进行工程规划,2003年完成了地球科学研究选址、评估。在长达两年的谨慎研究之后,项目才开始实施,并最终取得了成功,即建设的地热发电厂,单井发电规模可达5万千瓦,是目前普通地热井发电能力的约10倍。 总结经验来看,一是政府给予了资金方面的大力支持;二是科技研发在地热开采过程中起到了十分重要的作用。  
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    • 冰岛在可再生能源领域领先于世界其他国家,并为所有人提供了如何实现净零排放的范例。这个岛国拥有地热能源和创新潜力,展示了自然资源如何超越经济发展和废物最小化,走向可持续发展。小国——奇妙的想法塑造了当今人们对可再生能源和循环经济的看法。 冰岛的革命:地热能的威力 地热能正在改变冰岛的整个地貌。冰岛人大约 70% 的能源来自地热,这说明近一个世纪前冰岛人从燃烧泥炭、煤炭和石油到如今的能源转型已经取得了巨大进步。 它不仅大大减少了污染,还为全球能源领域树立了早期的标杆。如今,冰岛近 90% 的家庭都使用地热能源供暖,灌溉应用、当地地表粮食生产,甚至铝冶炼等重工业也使用地热能源发电。 冰岛不仅在家庭中认识到地热能源,而且在国际上也享有盛誉。就这样,它已成为地热知识出口领域的世界领导者,为埃塞俄比亚、肯尼亚、土耳其等许多国家的地热项目提供咨询。 例如,通过地热培训计划,发展中国家已经培训了数百名专家,使他们能够向本国提供地热能源。然而,这方面仍然存在许多障碍。 人口和消费量不断增长,降雨模式也不断变化,这些因素已经开始使冰岛的热水资源达到极限。公用事业公司正在努力寻找扩大容量的方法,但他们花费的时间太长,而且大多数解决方案都需要一段时间才能填补这一空白。 优化资源:以最小的环境损害获得高收益 为了打造循环经济,资源园率先引进了冰岛最知名的能源公司之一 HS Orka。这一新模式将地热副产品扩展到生物技术、水产养殖、化妆品和旅游相关行业等资源领域。 最突出的例子是举世闻名的蓝湖,这是一个地热温泉,利用富含矿物质的水,这些水以前曾用于发电和热水生产。令人惊讶的是,蓝湖产生的收入往往高于其能源来源的收入,从而体现了循环系统的经济优势。 资源园区的运营涵盖了地热发电厂的多种资源产出,例如蒸汽、富含矿物质的液体、二氧化碳和冷水。转化和再利用的产出旨在同时获得非常高价值的产品,同时减少对环境的影响。这种循环模式现在已成为其他地热国家(就像冰岛冰下发现的这个地热国家)的灵感来源,促使它们在全球范围内制定类似的举措,以实现更可持续的发展。 冰岛利用地热能实现经济复苏 可持续发展的承诺在冰岛也具有经济韧性。冰岛提供的地热能源吸引了铝生产等能源密集型行业,以及最近的发展项目数据中心。 这些类型的建筑受益于不间断的可再生能源供应和自然凉爽的环境,进一步减少了碳足迹。然而,热水和电力需求的增加给冰岛的公用事业基础设施带来了压力。 预测显示,到 2060 年,地热发电量需要增加一倍。这将是一项艰巨的任务,因为地热勘探和开发并非易事。一些发电扩张已经在进行中;然而,目前还没有立即的解决方案。 冰岛继续进行试验,不仅在发电方面有所突破,还提高了地热系统的效率和可持续性。冰岛减少了浪费,更好地利用了资源,体现了可再生能源同时实现环境和经济目标的潜力。 冰岛全力投入地热能源,展示了可再生能源如何真正改变人们的生活。尽管几乎能源自给自足,但它也许是可持续创新的领导者,并面临着挑战。这个国家为渴望实现更绿色未来的国家树立了良好的榜样(就像这个来自地球中心的未来一样)。