新能源電池在北京冬奧會綠色體育運動中的影響

袁 野

(湖南工業職業技術學院,湖南 長沙 410007)

近幾年,隨著能源危機、金融危機的加劇和人類對氣候危機理解的深入,新能源在世界范圍內呈現出迅猛發展的趨勢。世界各國都在尋找能夠持續再生的新型綠色能源,新能源獲得各類人群的關注,有關新能源領域的投資也有了顯著的增加,因此,新能源電池的生產能力也得到了快速發展。新能源一般是指傳統能源之外的各種能源形式,包括太陽能、生物質能、水能、風能、地熱能、波浪能、洋流能和潮汐能以及海洋表面與深層之間的熱循環等。此外,氫能、沼氣、酒精、甲醇等也屬于新能源范疇。基于新能源技術開發的電池被稱作新能源電池。目前,常見的新能源電池類型主要有鋰離子電池、鎳氫電池、燃料電池、鉛酸電池、超級電容器、鈉硫電池和太陽能電池等。

新能源電池技術發展的關鍵在于可再生能源,而風力發電則是具有技術和成本優勢的新型能源之一。新能源電池技術的出現,關系到能源安全、氣候安全和經濟增長。雖然在短期內,新能源還不能完全取代傳統的礦物燃料,但是,由于全球的能源供應和需求的短缺以及對溫室氣體排放的控制,新能源的推行和發展勢在必得,資本的注入與政策的扶持都為新能源電池技術的發展開辟了廣闊的空間。隨著新能源電池技術的不斷發展,市場規模不斷擴張,可以預計,各種新能源對傳統能源的逐步取代,將會改變人們的生存與生活,也會影響到全球的經濟、政治格局。

1 新能源電池在綠色體育運動中的影響

1.1 新能源電池在北京冬奧會綠色體育運動中的經濟意義

現在,我國的經濟發展速度很快,但也帶來了大量的經濟損耗。從經濟效益上看,新能源電池技術具有明顯的優越性。在新能源電池技術問世以前,煤和天然氣是兩種廣泛使用的能源。從資金的角度來看,這兩種能源不但開采成本高昂,而且還有后續持續產生的運輸費,并且都會產生額外的容量成本,比如天然氣和煤炭的加入費,而太陽能系統則不需要額外的成本,只要前期安裝完成,就可以通過太陽能傳輸系統吸收太陽光,轉化為可利用的能源,可以說,太陽能的利用在后期的成本遠遠低于傳統能源。太陽能電池技術在處理過程中,把太陽能轉換成熱能,就可以實現傳統能源的加熱作用。

新能源電池技術是我國“雙碳”發展的重要戰略技術,也是我國能源變革道路上的重要一環。目前我國正迎來新能源電池技術的革新,而新的電池技術,更是催生了一個新興行業的崛起。然而,在過去的200 年里,電池的構造實際上并未發生過多改變。它包括3 種材料:負極材料、正極材料和電解質。該結構天然地構成了一種介于正/負極材料與電解質之間的界面。兩個界面間有一個電位的差異,這就是電池的電壓。不管是否使用了電池,電池內部的反應界面都在工作。這也是電池安全問題和老化問題的根源。

中國將新能源電池技術應用到北京冬奧會中,各種新能源設施歷經冬奧會這種極其考驗機器適用性和抗風險能力的賽事,圓滿完成了任務,使各國體育健兒能夠在賽場上盡情發揮自己的實力,在奧運村有賓至如歸的體驗,突破極限,展現風采。真正遵循了北京冬奧會“綠色、共享、開發、廉潔”的理念,向世界展現我國走可持續發展道路的決心。

1.2 新能源電池在北京冬奧會綠色體育運動中的社會意義

新能源電池技術的研究與制造是一次重大的技術變革,無論是太陽能、風能,還是地熱等,都是新技術、新的社會價值觀念的體現。新能源電池技術的應用可以有效地彌補全球傳統能源儲備的不足,緩解石油和其他資源的匱乏所帶來的各種危機。這也是新能源電池技術在資本市場上備受追捧的一個重要因素。新能源電池技術不僅緩解了能源儲備不足給人類社會帶來的各種危機,而且可以從根本上減少對環境的破壞,可以說,新能源技術的發展對環境保護作出了一定的貢獻,這也是新能源技術的綠色社會價值。新能源電池技術的應用,將大大減少CO2的排放量,凈化環境,并對氣候起到保護作用。增加耕地、減少草原、留住藍天,這些對環境的影響,都具有長遠意義。該項技術已經在2022 年北京冬季奧林匹克運動會上得到應用,并成為推動奧運電動車的關鍵技術。一個成熟、合理的資本市場往往能夠迅速地接納新的事物,因此,如新能源電池技術等具有社會價值的產品會受到歡迎也就不足為奇了。

1.3 新能源電池在綠色體育運動中的環保意義

新中國成立后,我國的工業發展迅速,也導致了一些環境污染問題,給我國后續的發展帶來一些負面的影響。由于工業發展而造成的環境問題太過突出,引起了全球對環境問題的關注,現在幾乎世界上所有國家,甚至是聯合國,都在討論環境問題。新能源電池技術在環保方面的優勢更加明顯,新能源不需要進行開采,不會對自然環境產生破壞,而且在生產和使用過程中,CO2排放量要比傳統能源低得多,污水排放為零,對環境的污染程度較低。北京冬奧會為實現“碳中和”所做的努力,充分反映了中國綠色發展的思想。

2 新能源電池在北京冬奧會中的應用

2.1 新能源電池技術滿足體育運動場館電力需求

大型奧運會場館的占地面積大,承辦賽事的規模巨大。為維持正常運轉,保障能源供應的可靠性,同時遵循北京冬奧會所秉承的“綠色、共享、開放、廉潔”的理念,電力需求具有兩個特征:一是利用電力,二是節約能源。

在眾多備選的新能源類型中,太陽能作為一種清潔、安全、節能的能源,正逐漸被應用在日常生產和生活中。太陽能電池是一種把光能轉換為電能的裝置,但是由于存在光電轉化效率不高、價格高、電池系統配置復雜等問題,在近期內投入到大規模生產和應用中,存在一定的困難,因此太陽能在大多數情況下,只能作為電動汽車的補充電源。在奧運場館的電力設計中,太陽能卻是一大重要出場嘉賓,例如:水立方的琉璃幕墻看似普通,實際上卻是一座發電站,不僅節能,更能創造能源,可以真正實現利用綠色能源的設想。水立方所采用的“雙玻組件”在我國尚屬首次使用,可將太陽能轉換為電能,并且具有適用于嚴苛環境、可靠性高、發電量高等特性。當陽光照射到玻璃上,太陽能便可以轉換為電能,實現奧運場館“0 能耗”的目標。在開幕式上,冰球運動員將冰球擊打到場館中央的冰墻上,隨著虛擬冰球在冰墻內來回撞擊之后,冰立方開始碎裂,一個晶瑩剔透的冰雪五環破冰而出。這個冰雪五環內部裝有特種新能源電源系統,為其內部供電。

從太陽能到水龍頭,水立方場館的設計,為節約能源實現“0 能耗”貢獻了許多技術革新和設計巧思,每一處細節都滲透了工作人員的汗水與智慧。北京奧運場館的基礎設施投入了大量的技術。如今,北京唯一座新建成的冬奧會場館就是被稱之為“冰絲帶”的國家滑雪館。

2.2 新能源電池技術支持冬奧會上電動汽車低溫運行

與以往不同的是,氫燃料客車、純電動汽車成為承擔此次冬奧會交通出行任務的主要力量。200 多輛氫能大巴正式運行,新能源車輛的使用比例為歷屆冬奧會之最。選用氫能作為火炬燃料,并且投入了超過1 000 輛氫燃料電池車,這對氫能產業與體育事業的結合發展起到了非常好的示范作用。

冬奧會比賽場地大多由冰雪覆蓋,室外溫度可能達到-20 ℃,而且不同賽區地形也不同,山路以及冰雪路面給新能源汽車的使用帶來了挑戰,在冬奧會上使用的交通運輸工具更需要具備抗風險能力。出現在冬奧會上的新能源汽車,可在-30 ℃的低溫狀態下完成工作。

以新能源電池技術為支撐的電動汽車在北京冬奧會的大規模亮相,讓大家真切地感受到了新能源電池技術離日常越來越近。被用于新能源汽車的氫能來源豐富、綠色低碳,具有燃燒熱值高、燃燒產物無污染的特點,是世界上最干凈的能源之一。隨著“碳中和”概念的提出以及制氫、氫能儲運和電池技術的發展,氫能也逐漸成為我國大力推廣發展的一種新能源。氫能產業在我國仍處于產發展初期階段,與生物質電、光伏、風電等其他相對成熟的新能源產業相比,氫能仍處于發展初期,但市場潛力不可小覷。

2.3 以新能源電池技術為依托,實現“綠色奧運”

為了達到北京冬奧會“碳中和”的目標,在張北柔性直流電網項目的基礎上,把張北的風能、太陽能等綠色電力輸送到北京,使得北京奧運場館幾乎100%使用綠色電力。冬奧會場館如國家速滑館、五棵松運動中心,采用了CO2超臨界制冷技術,使冰表面溫度相差不超過0.5 ℃、碳排放量幾乎為0,在冬奧會上大規模運用這種技術,在奧運史上還是首次,并且采用了冷熱聯用技術來循環,可以提高30%～40%的能源效率。80 臺氫燃料電池車輛在張家口站進行了試運行,將有700 多臺氫燃料公交車投入延慶和張家口;研制成功的用于代替柴油發電車的氫燃料電池應急發電車,已經在國家滑雪館和國家高山滑雪中心進行了試驗。

窺一斑可知全豹,處一隅可觀全局。綠色奧運的背后,是我國在“碳中和”方面做出的努力,彰顯了“十四五”之后,我國發展綠色經濟的決心。中國新能源技術迎來了新一輪革新,通過冬奧會中新能源技術的全面運用,也給外界傳達出我國堅定轉型的信號。

3 結語

面對能源危機、金融危機,人類對氣候危機的理解日漸深入,新能源技術發展迅猛。世界各國在新能源電池技術領域的投資有了顯著的增加,新能源電池技術的生產能力也得到了快速的發展。在后北京冬奧會時期,將繼續在城市發展過程中,不斷為技術冬奧的成果提供實際的應用,讓技術成果由冬奧會進入到城市發展的實用領域,進入普通百姓的生活,同時也成為北京建設世界科技中心、建設世界科技強國的一股新力量。