书城科普读物低碳环境
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第14章 地球在呼唤低碳(2)

英国伦敦也拥有较为完善的地铁网络系统,全长461.6千米,每天运送旅客约300万人次,共有车站273个,年客运总量为8.15亿人次。

伦敦轨道交通采用多层次多类型的交通模式,主要轨道交通系统分为地铁、快速轻轨以及高架独轨三种类型,并可再细分为七种不同层次、类型,从而组成一个综合的轨道交通系统。伦敦的轨道交通共有12条线,加上高峰时间和星期日增开的3条线路共计15条,互相交错,四通八达。换乘时不用出站,只需在站内即可换乘其他线路,可以到达伦敦几乎所有地区。伦敦的轨道交通系统非常重视

“以人为本”的理念:一些重要的公交车站和地铁站几乎都建在一栋站舍内;有1/3的地铁车站和小汽车的停车场结合在一起;许多地铁车站设置在人流集中的大商店或办公楼底部,形成了十分方便的换乘体系。这种体系有效地限制了私家车进入市中心区,同时也能保证市郊的居民能在1小时内到达市中心办公地。

此外,在伦敦最繁忙的地铁线上还启用了无人驾驶列车,以提高地铁的运营效率。现在,伦敦道克兰斯轻轨列车已使用无人驾驶系统,98%的列车在计算机的控制下按时运行。

(3)探索未来轨道交通

地铁、市郊铁路、轻轨和有轨电车等只是人类探索和发展轨道交通的初步成就,随着城市自身的发展,比如发展为“卫星城市”,轨道交通的形式也会跟着改变,目前已经有一些未来轨道交通的雏形。

在英国和瑞典,有一种名为“豆荚车”的小型轻轨交通系统正在试行,美国的环保者也想把它引入美国。

这种小巧的“豆荚车”外形有如两瓣大豆荚,每部车的车厢可载四个人,长相可爱。“豆荚车”由电脑控制,在架高的环行轨道上运行,无人驾驶,乘客只要在站点上像坐电梯一样选择目的地,它便会将乘员带到所需站点。与公共交通不同的是,它更类似于出租车,因此不必站站都停,更能节省能源与时间。乘客在站点等车时,可以根据候车点的电子屏幕,知道还有多少空车可乘,以及需要等待的时间。由于所有车厢的运行都由中枢监管控制,因此不会出现撞车的情况,每辆车都能沿着最优化的线路自动行驶。在车站都设有倾斜接入的泊车港,以使到站的“豆荚车”不会影响其他车辆在主要道路上行驶。

“豆荚车”以电能为动力,可以让车自带充电电池,也可以通过导轨供电,因此没有废气排放。而且,“豆荚车”的重量很轻,它所需要的轨道占地也很小,这使得豆荚车的车站能建到每个小区门口,甚至家门口,这样就使得点对点直线交通服务更个性,更安全。这种新型的豆荚车还能提供一些智能交通服务。比如它可以接送儿童上学,省去了父母往返接送孩子所花费的时间。

英国还出现了一种非常棒的城市交通工具,它是由英国设计师StefanReto Mathys设计的,叫做城市青蛙。

这是一种悬在空中的公共交通工具,有五节像蝴蝶一样可以展翅的门,乘客可以从两边上车,节省时间,乘客上去之后,两个乘客是背靠背而坐,安全舒适。而且,由于它是在空中行驶,这样就为步行者或者现有的交通工具节省了很多空间,减小交通压力。另外,城市青蛙还有自动控制电机,它可以用两根巨大的手臂像夹子一样把载客部分抓到轨道上,更值得一提的是,它可以在晚上的时候,把旅客列车变成运货工具。

2.“公共化”私人交通工具

不可否认,轨道交通是未来公共交通的主力。但现在有一种情况:某个假日,一家人想到附近的风景区露营,乘坐轨道交通当然可以很方便地到达目的地,但大包小包的行李着实会让人累得够呛!此时,还是希望有辆私人小汽车可以用用。但若买车仅为偶尔使用未免太资源浪费了,怎么办呢?

很简单,我们可以成为“汽车共享俱乐部”的会员,在想用车时随时有车用,很方便。这样,即使没有拥有一辆车,我们也能通过“汽车共享俱乐部”及时满足生活中各种各样的用车需求。这种组织让私家车在某种程度上变成了“公共交通工具”,能解决人们对灵活机动的小汽车的不时之需,实际上是一种更为便捷的租车方式。

又或者,如果周围有一个用车频率稍多而时间又比较交错的群体,就可以直接组建一个私人的“汽车共享联盟”,共同出资购买几辆汽车,大家可以根据需要“共享”这些车。

总之,私人交通工具的“公共化”,可以用较少的资源,解决较多人的交通问题,是对轨道交通的一种补充,也应该是低碳化交通的一部分,值得推广。

2000年6月开业的Zip car公司如今是北美最大的汽车共享服务公司。2007年,zip car公司宣布与其竞争对手Flex car公司合并,合并后的新公司在美国、加拿大和英国的50多个市场内拥有约18万会员,共享5000辆汽车。Zip car汽车共享的服务对象主要是那些用车频率不高的人,比如在校大学生。具体做法是:顾客每年交纳35至50美元成为会员;公司在居民比较集中的社区或市区设有租车点;会员通过因特网或电话预定一辆停在附近的车。租车费用为每小时8美元左右,24小时的价格约为60美元,收费中已包括油费、保养费、保险费和停车费等。

在大多数交易中,会员与公司不直接打交道,公司的汽车停放在车库和大街小巷,会员可以直接用会员卡在汽车玻璃前安装的隐形传感器前晃一下,打开车门,输入密码即可取出盒中的发动钥匙。使用完毕后,可以在任何专用停车点还车,锁上车门后,相关的驾驶信息便通过公司的通信渠道进入电脑系统。Zip car的专用停车点遍布各地,多数设在地面、公交车站以及办公大楼的停车地点,抵达便捷、安全、照明良好,且有显著标志。使用结束后,公司根据会员的使用时间或里程计算费用,并直接从其信用卡上划账。

同时,这家公司提供的车型都基于充分的环保和节能考虑,不仅给公司带来了良好的口碑,也赢来了客户和多方面的广泛支持。汽车共享方式本身也有助于降低交通流量,减少大气污染,近年来在不少国家发展迅速。

四、捕捉“碳小子”

由于工业生产的固有属性,某些工业环节的碳排放是不可避免的,这个时候我们就可以用上终极杀手锏——碳捕获和封存(CCS)。CCS是一种典型的“末端治理”方式,与废气脱硫等技术结合,从而让工业废气不再咄咄逼人,还人类一个湛蓝的天空,让我们能够再一次轻松呼吸不再是梦想。

1.解读碳捕获与封存

碳捕获与封存技术的原理就是将工业和能源排放源产生的二氧化碳进行收集、运输并安全存储到某处使其长期与大气隔离的过程。据研究,CCS技术可以减少化石电厂和工业过程中90%的碳排放,对气候变化产生作用,还可以实现一定的商业价值,例如被捕获的碳可以用于石油开采、冶炼厂等,潜力无限。

国际能源机构IEA应用能源技术展望模型分析了CCS技术对全球未来碳减排的潜在作用,研究认为CCS技术将于2015年开始得到应用,至2020年、2030年、2050年,约23、85、181亿吨的二氧化碳将分别被捕获并且埋存。因此,CCS技术在未来全球二氧化碳减排中将起到至关重要的作用。

碳捕获与封存技术主要由捕获、运输、封存三个环节组成。

(1)碳捕获

二氧化碳的捕获就是将二氧化碳从化石燃料燃烧产生的烟气中分离出来,并将其压缩的过程。大量分散型的二氧化碳排放源是难以实现碳收集的,碳捕获的主要对象是化石燃料电厂、钢铁厂、水泥厂、炼油厂、合成氨厂等二氧化碳的集中排放源。现在主要有四种不同类型的二氧化碳收集与捕获系统:燃烧后分离、燃烧前分离、富氧燃烧和工业分离。

目前,二氧化碳捕获已经应用在一些工业生产实践中。马来西亚一家工厂采用化学吸附工艺,每年从燃气电厂的烟道气流中分离出2×105吨的二氧化碳,用于尿素生产。美国北达科他州煤气化工厂采用物理溶剂工艺,每年从气流中分离出3.3×106吨的二氧化碳2,用于生产合成天然气,捕获的一部分二氧化碳用于加拿大的强化采油项目。

(2)碳运输

二氧化碳的运输就是将分离并压缩后的二氧化碳通过管道或运输工具运至存储地。其中管道运输是一种已经比较成熟的市场技术,将气态的二氧化碳进行压缩后提高密度,从而可降低运输成本,也可以利用绝缘罐将液态二氧化碳装在罐车中进行运输。在某些情况下,尤其是需要长途运输或需将二氧化碳运至海外时,也常使用船舶运输,但由于这种情况需求有限,目前运输规模较小。

目前,美国等国家在管道运输技术方面已有成熟的应用。在美国,从20世纪70年代到目前已有超过2500千米的二氧化碳输送管道,通过这些管道,每年有大约40×106吨的二氧化碳被运输到得克萨斯州用于强化采油。

(3)碳封存

二氧化碳封存将运抵存储地的二氧化碳注入地下盐水层、废弃油气田、煤矿等地质结构层、深海海底或海床以下的地质结构中。这一过程中涉及许多在石油和天然气开采和制造业中研发和普遍应用的技术,如用泵向井下注入二氧化碳,并通过在井底部的凿孔或筛子使二氧化碳进入岩层。

此外二氧化碳回注油田可以提高采油率,在煤层中注入二氧化碳,可以回收煤层气,这个过程也就是通常所说的强化采油和强化采煤层气。目前有三个工业规模的项目在采用这种技术:北海的斯莱普内尔项目、加拿大的韦本项目和阿尔及利亚的萨拉赫项目。

2.CCS大显身手

碳捕获与封存技术的发展不仅有助于实现全球碳减排,还会带动相关产业的快速发展,是低碳经济的重要组成部分,世界各国和众多公司都在争夺CCS领域的制高点,在这些主体的大力推动下CCS必然能够大显身手。

(1)欧盟的CCS推广规划

按照欧盟的规划,德国将建设两个CCS示范工程,荷兰有三个,英国有四个。德国、荷兰、英国、西班牙和波兰将分别获得约2.45亿美元的投资。除此以外,意大利将获得1.35亿美元,法国将获得6700万美元用于二氧化碳运输基础设施建设。

此外,在八国集团峰会上,各国领导人继续就能源和气候问题达成共识。欧洲希望到2015年,欧洲至少要建立10个大型CCS示范工程。那么到2020年,CCS技术就可以在全球范围内实现广泛的商业应用。要实现这个目标,这些发达国家需要在今后十多年内投入200亿美元。其中,英国是 CCS领域的领头羊,2007年就建成了第一个达到商业运营规模的CCS示范工程。

(2)阿尔斯通清洁电力战略

阿尔斯通公司是为全球基础设施和工业市场提供部件、系统和服务的主要供应商之一,是全球发电基础设施领域的领先公司,为水电、燃气、燃煤、核电等利用各类能源资源的发电厂提供交钥匙整合电厂方案、设备和相关服务,其提供的发电设备现已占全球总装机容量的25%。阿尔斯通目前正专注于两大CCS技术:富氧燃烧捕捉和燃烧后捕捉。

2015年,阿尔斯通将要提出具有商业可行性的二氧化碳捕获技术解决方案——这是全球发电及轨道交通基础设施领导者阿尔斯通公布的清洁电力战略。该战略是在阿尔斯通电力大会上透露的。据了解,目前,阿尔斯通在全球有9个试验工厂试运行有关技术,目标是到2015年实现燃烧后捕捉技术的市场化,并在2020年左右实现富氧燃烧解决方案的市场化。

E·ON Karlshamn碳捕捉试验电厂是阿尔斯通与E·ON Thermal Power合作建造的一座采用阿尔斯通的冷氨二氧化碳捕捉技术的试验装置。该电厂位于瑞典南部,试验装置采用改造后的燃烧高硫燃油的辅助蒸汽锅炉,并带有用于控制空气质量的静电除尘器和先进的湿法烟气脱硫技术。

设计能力为满负荷状态下每年捕捉1.5万吨二氧化碳,试验装置于2009年4月投产,将由阿尔斯通负责运作至少一年。试验装置配备了大量仪器,由其提供的数据与信息,对于顺利实施燃烧后捕捉工艺而言是非常宝贵的资源。

3.CCS前景展望

CCS技术是一项极具潜力的减少二氧化碳排放的前沿技术。当前CCS规模化发展的最主要障碍是碳捕获成本昂贵。根据麻省理工大学发表的一份报告,捕捉每吨二氧化碳并将其加压处理为超临界流体要花费25美元,将一吨二氧化碳运送至填埋点需要花费5美元。这也就是说,发电厂每向大气中排放一吨二氧化碳就要支付30美元。这一数字接近联合国政府向气候变化专门委员会建议的碳价格的中间值和欧盟现行的碳价格。此外,CCS的风险包含在二氧化碳捕获、运输和储存各个环节的风险,如资金成本、技术风险、管制的不确定性、碳储存的泄漏风险等。

不过,随着CCS相关技术进步以及碳捕获和封存项目的不断规模化和商业化,其成本也能得到有效的降低。总之,CCS技术完全有可能在经济发展与环境保护两个方面实现双赢局面。