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能源过渡:镍有助于应对气候变化

作者:燕子日期:2018-06-20 10:16:18标签:市场动态 国内新闻

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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升高控制在2℃以内的目标达成一致。但随着能源需求的增长,相关碳排放仍在升高。根据国际能源署发布的《全球能源和二氧化碳状况报告》,2017年,全球能源需求增长了2.1%,增长部分有70%以上来自化石燃料。 


令人乐观的是,报告提到:“2017年,可再生能源是所有能源当中增长率最高的一类,占全球能源需求增长的四分之一?!笨稍偕茉吹脑龀ぶ饕怯芍泄兔拦贫?,其次是欧盟、印度和日本。实际上,2017年中国的太阳能发电量增长相当于法国和德国太阳能发电量的总和。 


镍在实现能源过渡和应对全球变暖的多种应用中发挥着重要的作用:南澳州用于储存风能的一种大容量电池,加拿大的一项大规模碳捕捉计划,冰岛地热能的潜力,含镍不锈钢协助减少印度二氧化碳排放量等等。这些应用旨在通过不同的路径,共同达成巴黎气候变化大会的目标。镍将在实现能源过渡的目标、减少温室气体排放量并提高能源效率的过程中发挥重要作用。 


镍在即将来临的电动汽车革命中发挥日益重要的作用 


气候变化应对战略的一个关键部分是改变日常交通方式。交通运输业估计占全球温室气体(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)将在减少污染方面发挥很大的作用。 


显然,由于电动汽车依赖电力,除非电网本身是无碳电网,否则相关排放量并非为零。但国家可再生能源实验室最近的一项研究表明,即使在碳密集型电网中,使用电动汽车产生的排放量也少于常规替代方案。 


一直到最近,电动汽车在这个发展过程中也仍然没有体现出自身的价值。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超过8800万辆,但这仅仅是开始。 


一些分析师预计,到2040年,电动汽车销售将超过内燃机驱动汽车,每天替代800万桶汽油。数百万辆的轿车、卡车和公交车需要使用含镍锂离子电池。根据市场分析师Roskill的估计,目前电池用镍约占全球镍供应量的3%,而这一比例预计会快速上升。 


很多汽车制造商目前所使用的镍锰钴(NMC)电池成分比例为33%镍、33%钴和33%锰(称作1:1:1),而另一些汽车制造商已经开始采用6:2:2的配方了(60%镍、20%锰和20%钴)。目前正在进一步调整NMC的化学成分,设计一种采用80%镍、10%锰和10%钴的8:1:1阴极电池。两家韩国制造商(包括LG化学公司)宣布了2018年将这些新配方投放市场的计划。特斯拉(采用NCA-镍-钴-铝技术)等其他公司预计也会增加镍的比例。 


虽然也有非镍锂离子的配方,但还没有人开发出与镍优势相当而且有足够高实际成本效益的技术。因此,在我们拯救地球的行动中,镍将在电动汽车的全球大规模普及应用中发挥日益重要的作用。 预计5年内电动汽车的价格将低于内燃机驱动汽车,而且销量将暴增至数千万辆。有人甚至估计到2035年,路上行驶的电动汽车数量将高达3.5亿辆。 


世界上最大的锂离子电池 


2016年,暴风雨破坏了南澳洲关键基础设施,引起断电,影响170万当地居民,但镍无意间竟成为成功应对气候变化和能源政策的秘密武器。 


导致部分居民断电最长两周的?;⑸?,特斯拉公司首席执行官埃隆·马斯克承诺在100天内在南澳洲建造世界上最大的锂离子电池,由此诞生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(拥有附近的霍恩斯代尔风力发电厂)共同建造了这个129兆瓦时的电池。这个电池旨在使南澳洲的可再生能源生产实现负载平衡,并在预计电力短缺时提供紧急备用电源。这个电池储存的基本是已经产生的风能和太阳能。 


虽然该系统所采用锂离子电池的具体化学成分没有公开,但马斯克曾说特斯拉公司将在电网储能电池中采用含有镍、锰和氧化钴阴极的锂离子化学成分。 


传统NMC电池的配置采用3等分的镍、锰和钴。但电池制造商开始调整镍、钴和锰的相对比例,而最新报道显示镍的比例高达80%。镍比例上升,电池吸收锂的能力也随之增强,伴随着容量的增大和制造成本的降低。镍、钴、石墨和锂是电池总成本的最大推动因素,而特斯拉公司已努力使总成本降低了35%。 


含镍不锈钢灶具在印度农村实现清洁烹饪技术 


据世界卫生组织估计,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30亿人烹饪和取暖的主要手段,每年有400多万人因吸入这类灶具排放的烟气而死亡。 


印度每年死于这种烟气的人数超过120万。传统烹饪方法的热效率较为低下,而且会通过二氧化碳、甲 烷等温室气体和碳黑等气溶胶的排放加剧气候变化。 


为了抵消这类影响,总部设在新德里的非营利性研究组织能源研究所(TERI)设计了一种高能效的改良灶具(ICS)——TERISPT0610。ICS可以采用多种传统生物质燃料。其燃烧内筒由304型(UNS S30400)不锈钢制成,外结构、底座、螺母和螺栓由202型(S20200)不锈钢制成。 


位于德里的印度理工学院最近进行的实验室试验表明,含镍不锈钢灶具的表现显著优于传统灶具,不仅排放量较小,而且更节省燃料。ICS的燃烧效率为37%。与传统泥制灶具相比,被测型号的颗粒物排放量(PM2.5)减少72%、一 氧 化 碳排放量减少80%、燃料消耗量减少54%。 


2009年至2015年间,有20869台ICS投入使用,使烹饪时间缩短了43.6%,而且估计每年能节省近24000吨薪柴。加州大学圣地亚哥分校、TERI和Nexleaf Analytics公司进行的研究表明,采用清洁的生物质灶具每年可以使每个家庭减少约5吨二氧化碳当量的排放量,而且能使空气污染减少60%~70%。 


含镍不锈钢通过ICS这类创新应用有助于改善发展中国家的空气质量和健康状况。 


保证清洁燃料和技术的普遍使用是联合国的一项能源可持续发展目标(SDG7)。如果这个目标得以实现,就能避免数百万人的死亡,而且使依赖污染性燃料和技术进行烹饪、取暖和照明的数十亿人的健康状况和生活质量得以改善。


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