實現碳中和，我們還差多少

孫一琳

在嚴峻的氣候變化形勢下，碳中和成為各國政府、企業、活動組織方乃至個人應對氣候變化、減緩全球變暖的主要目標。

在制定減排計劃時，各國政府首先將注意力集中在電力領域，目前取得了顯著的成就。隨著可再生能源發電成本的不斷下降，以及可再生能源發電在電力系統中占比的不斷提高，可以說，我們已經找到一條使電力行業實現零碳排放的經濟、可靠的途徑。

而隨著對應對氣候變化認識的加深，以及社會和政治意識的增強，人們的注意力越來越集中在最后全球平均氣溫上升1.5°C的極限上，這意味著必須盡快消除各個用能環節的碳排放。國際可再生能源署（IRENA）總干事Francesco La Camera表示，能源轉型必須擺脫僅存于電力行業的固有觀念，轉向關注其他能源密集型行業，如重工業和運輸業。

事實上，大多數國家以及科研人員已經展開包括電動汽車等一些基于可再生能源的清潔燃料的研究和應用，但還遠遠不夠。為了達成控制全球平均升溫1.5°C的目標，各個國家的政府部門和企業的決策者需要對全球實現碳中和目標的差距有更為清晰的認知，并為此制定明確的計劃。

國際可再生能源署對深度脫碳進行了全面研究，提出七個能源密集型領域面臨極大的脫碳難題，包括鋼鐵、化工和石化、水泥和石灰以及電解鋁等四個工業領域和長途貨運、航運、空運等三個長途運輸領域。除非現在就進行重大變革，2050年，這七個領域的碳排放極有可能占總排放的38%以上，并占終端能耗的43%以上。

工業領域

關鍵材料的工業生產是現代經濟的重要推動力。隨著各國經濟的發展，對此類材料的需求也在持續增長。然而，工業生產目前伴隨著較高的二氧化碳排放。工業約占全球二氧化碳總排放量的28%，但其中有4個工業部門特別是鋼鐵、化工和石化、水泥和石灰以及鋁，幾乎占工業總排放量的3/4。

目前，工業所用大部分能源均來自化石燃料。但是，能源使用并不是工業部門的唯一排放源，其生產過程和產品的生命周期內也存在大量二氧化碳排放的情況。減少排放量并最終達到零碳排放，需要徹底改變這種材料的生產、消耗和處置方式。但是，迄今為止，這四個工業領域中推動長期減排的需求尚未得到應有的關注。

針對相關能源密集型工業，目前有幾種經濟可行的二氧化碳減排方案，如圖2所示，但業內對方案的適用性尚未達成共識。

運輸領域

運輸促進了全球人員和貨物的流動，并實現了我們所擁有的現代生活，在世界經濟中起著至關重要的作用。但是運輸行業由于目前嚴重依賴化石燃料，成為二氧化碳排放的主要來源。預計未來幾年全球對運輸服務的需求會持續增加，因此迫切需要找到減排并實現完全脫碳的方法。

運輸排放來自內燃機和渦輪機中化石燃料的燃燒。化石燃料在燃燒過程中，會排放出各種不同的溫室氣體和污染物，包括二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物、碳氫化合物和其他顆粒物。總體而言，2017年運輸業總二氧化碳排放量為85億噸，占全球能源相關二氧化碳排放量的近1/4。估計有97%的排放來自公路、航空和海上運輸，而鐵路和其他運輸方式占3%。

對于部分運輸方式，通向低碳排放的最佳途徑已經明確。基于可再生能源的電氣化路徑是鐵路和輕型公路運輸，包括汽車、越野車、小型卡車等的可行選擇。在鐵路運輸，特別是在客運中，電力的使用已經很普遍。在輕型公路運輸中，電動汽車近年來在續航里程、成本和市場份額方面均取得了顯著改善。

至于其他運輸方式，最佳途徑尚未明確。公路貨運、航空和航運是重要的能源使用者和二氧化碳排放者，這對2060年實現凈零碳排放將是一個巨大挑戰。

挑戰和機遇

盡管面臨上述諸多挑戰，但全球各國都已經意識到深度脫碳的迫切性，同時，穩定且持續降低的可再生能源成本為減排提供了更多的技術選擇。

可再生能源以及電池等技術的可靠性和經濟性在眾多國家和地區的應用中得到了證明，無論是用作能源，還是直接用作原料都展示出巨大的潛力。但需要注意的是，其潛力和最佳使用方式仍存在不確定性。背后原因較為復雜：一是應用新技術和新流程的成本高企；二是脫碳基礎設施的建設先于客觀需求，主動性受限；三是工業和運輸業屬于高度集成且發展較為完整的產業，改造存在一定困難；四是先行者存在業務風險。除此之外，各地碳核算標準的差異等也是原因之一。

針對于此，各國政府和產業需要制定基于可再生能源的工業和運輸業發展戰略，明確零碳排放的目標；基于減少用能需求和提高能源效率展開全球性跨界合作；支持技術創新，重點加大對可再生能源發電，可再生能源熱利用，生物質燃料，綠色氫能和氫燃料電池技術（green hydrogen and e-fuels），碳捕獲、利用和封存等技術的投入。

除了工業和運輸業要做出努力外，電力行業也有發展的著力點。一方面需要確保能提供充足的可再生能源電力以滿足直接用電和間接電氣化引起的需求增加；另一方面要確保電力系統足以容納日益增高的可再生能源發電份額。當然，更加多樣的需求同時有助于電力系統實現更高比例的可再生能源，最終形成一個良性循環。