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“零碳排放天然气发电”入选《麻省理工科技评论》2018十大突破技术!

日期:2018-02-23    来源:能源圈

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2018
02/23
10:02
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关键词: 零碳排放 天然气发电 天然气产业

  2018年2月21日下午,《麻省理工科技评论》(MIT Technology Review)2018年全球十大突破性技术”正式揭晓。
 
  作为全球最为著名的技术榜单之一,《麻省理工科技评论》全球十大突破性技术具备极大的全球影响力和权威性,至今已经举办了超过17年。每年上榜的技术,有的已经在现实中得以应用,有的还尚需假以时日,但它们的重要性都毋庸讳言,有的会对我们未来的经济政治生活产生重大影响,有的甚至会彻底改变整个社会面貌。
 
  2018 年《麻省理工科技评论》全球十大突破性技术榜单
 
  请注意:在这十大突破技术中,竟有一项与我们能源相关!
 
 
  Zero-carbon natural gas
 
  入选理由:一种针对天然气发电厂的新工程学方法,将二氧化碳回收再利用
 
  技术突破:一家发电厂能够以廉价高效的方式捕捉天然气燃烧释放的碳元素,避免了温室气体的排放
 
  重大意义:天然气发电为美国提供了近 32% 的电力,其碳排放量也达到电力部门总碳排放量的 30%
 
  主要研究者:8 RiversCapital、Exelon 电力公司、CB&I等
 
  成熟期:3-5 年
 
  在未来相当一段时间内,天然气可能被作为发电的主要能源。现在,天然气发出的电占美国总发电量的 30%, 全世界发电量的 22%。天然气虽然比煤炭清洁得多,仍造成了大量的碳排放。
 
  在美国炼油工业区的中心休斯顿城外出现了一家前沿发电厂,他们正在测试一项可以实现清洁天然气的技术。这家公司拥有 50 兆瓦特的项目,他们就是 Net Power。该公司相信,他们能捕获天然气发电过程中释放的所有二氧化碳,同时又能够以低廉的成本发电,至少和标准天然气发电厂的成本相同。
 
  如果此举真的可以实现,就意味着从此就可以以合理的价格从化石燃料中获得零碳能源。这样的天然气发电必会改善能源供给的局面,因为它既不像核能那样成本高企(以及可能的安全问题以及核废料处理后遗症),也不像可再生能源那样供给不稳。
 
  Net Power 公司是 8 Rivers Capital、Exelon 电力公司以及 CB&I 能源公司合作的产物。这家公司的发电厂已经在试运行且开始了初始测试,他们打算在未来几个月内就公布初次评估的结果。
 
  这家发电厂将燃烧天然气产生的二氧化碳放置到高压高温的环境中,并用合成的超临界二氧化碳作为“工质”,驱动一个特制的涡轮机。其中,大部分的二氧化碳都能被不断地再利用,剩下不能利用的可以用一种低成本的方式捕获。
 
  降低成本的关键在于出售部分二氧化碳。目前二氧化碳主要用于协助开采原油。这个市场容量有限,也并不环保。然而最终 Net Power 希望其他行业对二氧化碳的需求能够增加,比如水泥制造业、塑料制造业及其他碳基材料行业。
 
  Net Power 的科技并不能解决天然气带来的所有问题,尤其是开采方面的问题,但是只要我们还在使用天然气,就应该让天然气变的更清洁。在正在发展的所有清洁能源技术中, Net Power 的技术是最有远见的技术之一,它向我们展示的是一个真真切切的可减少碳排放的新突破。
 
  专业解读:
 
  中国科学院山西煤炭化学研究所副研究员陈成猛:中国目前天然气约占总电力供应量的 3%,到 2020 年预计将占 6.7%。为使以天然气和煤炭等为主要燃料的火电厂更清洁环保,在现有技术体系通常是进一步增设 CO2 吸附、脱硫脱硝、降灰等环保装置来实现。
 
  然而,这些手段大都是补救性质的,会增加发电成本和能耗,降低经济效益。Net Power 公司则不然,在天然气发电领域,他们选择了源头创新,彻底摒弃传统的以水蒸气为工质的热能循环过程,选用全新的以高压高温超临界 CO2 为介质的 Allam 循环过程。这样就从本质上解决了 CO2 排放和 NOx 污染的问题,且回收的 CO2 还变废为宝,可应用于采油或作为化工原材料等利用。
 
  该技术发电综合效率更高,设施大幅简化,固定投资少,占地面积小。如果该技术成熟并实现产业化,将引领热力发电领域的技术革命,不仅对天然气发电意义重大,对煤电领域也有非常重要的参考价值。另外,该技术的突破还有望改变当前全球碳排放和碳交易的格局。
 
  该技术的工艺方案独辟蹊径,从热力学原理上可行,但估计存在如下工程技术难点:一、由于工质从水蒸气变成了 CO2,对装置的技术要求变化会很大,许多设备都需重新设计开发,其与工艺的匹配性还需进一步的中试和工业示范验证;二、由于燃烧气氛从空气改为纯氧,这就需要在前端增加空气分离装置,会增加一些固定投资和单位能耗。此外,由此带来的燃烧速度控制和安全隐患亦不容小觑。
 
  另外九项突破性技术:
 
  实用型 3D 金属打印机
 
  3D metal printing
 
  入选理由:新型设备首次让 3D 打印金属零部件成为实用型技术
 
  技术突破:3D 金属打印机实现了低成本快速金属物体打印
 
  重大意义:按需打印大型复杂金属物体的能力将为制造业带来变革
 
  主要研究者:Markforged、Desktop metal、GE等
 
  成熟期:现在
 
  完美的网络隐私
 
  Perfect online privacy
 
  入选理由:原本为加密货币的交易过程开发的一种工具,现在能让你在上网时避免透露任何非必要信息
 
  技术突破:计算机科学家正在完善一款加密工具,可以在不透露非必要信息的前提下完成验证。
 
  重大意义:如果你需要透露个人信息以在网上完成某件事,这个方法可以让你在免除隐私泄漏或身份被盗窃风险的同时轻松实现
 
  主要研究者:Zcash、摩根大通、荷兰国际集团等
 
  成熟期:现在
 
  人造胚胎
 
  Artificial embryos
 
  入选理由:科学家们已经开始通过干细胞制造胚胎
 
  技术突破:在不使用卵细胞或精子细胞的情况下,研究人员仅从干细胞中就可以培育出类似胚胎的结构,为创造人造生命提供了一条全新的途径
 
  重要意义:人造胚胎将为研究人员研究人类生命神秘起源提供更方便的工具,但该技术正在引发新的生物伦理争议
 
  主要研究者:剑桥大学、密歇根大学、洛克菲勒大学、中国科学院等
 
  成熟期:现在
 
  对抗性神经网络
 
  Dueling neural networks
 
  入选理由:两个 AI 系统通过玩“猫捉老鼠”游戏来获得想象力
 
  技术突破:两个 AI 系统可以通过相互对抗来创造超级真实的原创图像或声音,而在此之前,机器从未有这种能力
 
  重大意义:这给机器带来一种类似想象力的能力,因此可能让它们变得不再那么依赖人类,但也把它们变成了一种能力惊人的数字造假工具
 
  主要研究者:Google Brain、DeepMind、英伟达、中科院自动化所、百度、阿里巴巴、腾讯、商汤科技、依图科技、云从科技、旷视科技等
 
  成熟期:现在
 
  给所有人的人工智能
 
  Al for everyone
 
  入选理由:将机器学习工具搬上云端,将有助于人工智能更广泛的传播
 
  技术突破:基于云端的人工智能正在降低这项技术的使用难度和价格
 
  重大意义:目前,人工智能的应用是受到少数几家公司统治的。但其一旦与云技术相结合,那它将可以对许多人变得触手可及,从而实现经济的爆发式增长。
 
  主要研究者包括:亚马逊、谷歌、微软、百度、腾讯、阿里巴巴、科大讯飞、第四范式等
 
  成熟期:现在
 
  基因占卜
 
  Genetic fortune-telling
 
  入选理由:大规模基因研究将让科学家能够预测普通疾病及人格特征
 
  技术突破:科学家们现在可以利用你的基因组数据预测你患心脏病或乳腺癌的几率,甚至你的智商也能被预测
 
  重大意义:基于 DNA 的预测技术可能公共健康领域下一个重大突破,但它将增加歧视的风险
 
  主要研究者:Helix、23andMe、Myriad Genetics、UKBiobank 、Broad Institute、华大基因、奕真生物、WeGene等
 
  成熟期:现在
 
  传感城市
 
  Sensing city
 
  入选理由:Alphabet 旗下的 Sidewalk Labs 计划创建一个高科技社区来重新思考到底应该如何建设和运营一座城市
 
  技术突破:多伦多的一个街区有望成为全球首个成功将尖端城市设计与前沿科技融合在一起的地方
 
  重大意义:智慧城市会让都市地区变得更加可负担、宜居、环保
 
  主要研究者:Alphabet 旗下的 Sidewalk Labs、多伦多 Waterfront、阿里巴巴等
 
  成熟期:项目 2017 年 10 月对外公布,预计在 2019 年开始施工建设
 
  巴别鱼耳塞
 
  Babel-fish earbuds
 
  入选理由:虽然现有硬件并不那么好用,但谷歌 Pixel Buds 却展示了实时翻译的前景
 
  技术突破:近实时翻译适用于多种语言,而且使用起来很方便
 
  重大意义:在全球化日益发展的今天,语言仍是交流的一大障碍
 
  主要研究者:谷歌、科大讯飞、百度、腾讯、搜狗、清华大学、哈尔滨工业大学、苏州大学等
 
  成熟期:现在
 
  材料的量子飞跃
 
  Matelials'quantum leap
 
  入选理由:研究者们最近开始使用量子计算机对简单分子进行建模,而这仅仅是开始
 
  技术突破:IBM 采用 7 量子比特的量子计算机对小分子的电子结构成功地进行彷真计算
 
  重大意义:借助该技术,科学家能了解分子的各个方面信息并以此开发出更有效的药物以及更高效生成或传输能源的新材料
 
  主要研究者:IBM、Google、哈佛大学 Alán Aspuru-Guzik 教授、中国科技大学、中国科学院、浙江大学、阿里巴巴等
 
  成熟期:5 到 10 年
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