川观导读

沉积学、碳中和、智慧大街……第二期《科创未来》的名词解释来了!


目前,全球已经有100多个国家和众多城市、跨国企业提出碳中和目标愿景。


中国承诺:采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。


本期《科创未来》

继续打开科学世界

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走进一座岛的“碳中和”试验,

体验成都人的智慧生活,

和院士刘宝珺一起聊他的“沉积”人生

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川观新闻记者 唐泽文

2月18日,春节后上班第一天。中国建筑西南设计院高级工程师张国昊早早就到办公室,打开电脑,不断测算着一组组数据。电脑显示屏上,一个圆筒状的三维图形被他不停拉拽。张国昊说,这个图形是天府新区独角兽岛上的一栋建筑模型,模型上的每个小方格,都代表一个耗电区域。自己现在的工作重点,就是降低整个建筑的能耗。“办公建筑平均每平方米耗电量为每年68度,我们现在的设计值是55度。”

能耗降低意味着排碳量降低,虽然这一数值已经达到了全国领先水平,但另一组数据却让人不敢放松警惕——初步统计,整个天府新区全面运行起来后,按照现行平均排放水平看,一年二氧化碳排放量将超过20万吨,而区域内通过植被等生态体系吸收二氧化碳的能力只有3万吨左右。要实现碳中和,意味着必须解决这17万吨的差值。

正在规划建设中的独角兽岛,成为了弥补这一差值的“试验田”。

独角兽岛建筑中空处进行了景观打造并安装了雨水收集系统。记者 郝飞 摄

名 词 解 释

碳中和:对于区域而言,碳中和是指一个地区在特定时间内(一般指一年)人为活动直接和间接排放的二氧化碳,与其通过植树造林、负排技术等吸收的二氧化碳相互抵消,实现二氧化碳净零排放。目前,全球已经有100多个国家和众多城市、跨国企业提出了碳中和目标愿景。

中 国 承 诺

2020年9月22日,中国在第七十五届联合国大会一般性辩论上承诺:将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。

他 山 之 石

●丹麦建立以建筑节能为核心的区域能源系统,有效实现了占全国总能耗40%的建筑领域节能。此外丹麦重视发展可再生能源,除大力发展风能、光伏太阳能之外,生活垃圾、秸秆、沼气是该国可再生能源的重要组成部分,可再生能源在其一次能源结构中占比达到了32.9%。


●冰岛的电能约27%来自地热能发电,73%来自水力发电,可再生能源提供了近100%的电力生产。冰岛国家能源局的数据显示,冰岛有约90%的家庭在使用地热能供暖。根据规划,未来将实现100%地热供暖。


●澳大利亚阿德莱德大力推广太阳能,市内建筑普及太阳能屋顶,并对安装者给予财政支持。该市有一座太阳能示范村,所有住宅屋顶都安装太阳能光伏和太阳能热水器。

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数十次调整方案最大程度降低排碳量

天府新区湖畔路东段兴隆湖旁,独角兽岛的启动区已完工95%。上班第一天,施工方中建五局独角兽岛启动区项目执行经理贺鑫来到现场,安排最后收尾工作,“按计划3月就将正式交付给运营部门。”

这是独角兽岛建成的第一个建筑。记者走进其中的第一感受:不开灯也很敞亮。

贺鑫介绍,建筑中间为中空式螺旋设计,最大程度接收自然光线。白天,自然光能覆盖70%面积。而建筑边缘的房间,也通过在向阳面开天窗的方式引入光照,“只需在较暗的地方用LED灯补充下亮度就行。”

这栋建筑的建设速度并不快,2018年就开始动工,但实际施工周期一年不到。“主要都在调方案。”贺鑫说,这期间方案一共调整了数十次,调整的一个关键点就是降能耗。“思路体现在很多细节处。比如通风管道,就从传统的金属管道改为布艺方案。布艺管道自带保温层,在冷暖气输送过程中能降低热损耗,从而降低排碳量。”

碳中和的一个重要环节是“少排”。按照规划,我国将在2030年实现碳达峰,而在城镇化推进的背景下如何实现“少排”,这是一个让业内人士绞尽脑汁的问题。

中国建筑西南设计院副总工程师钟鹏介绍,建筑设计本身的“绿色化”是一方面,更重要的是对区域内能源供给采取更合理的控制手段。他给出一组数据:全球范围看,建筑能耗占全社会能耗三分之一。“这其中,建筑修建的能耗占一到两成,绝大部分来自于建筑运营。”

如何让运营能耗更低?建立区域内专属的“能源控制中心”是独角兽岛选择的方案。而钟鹏所在的中国建筑西南设计院正是该能源中心的设计方。

规划中的“能源控制中心”占地8000平方米,地下部分包含数十座机房,地面部分为大型冷却塔。高效、低碳,是整个中心的特点。

高效首先体现在能效比上。以空调为例,普通家用空调的制冷量和耗电比普遍为3.0左右,而该能源中心能让这个数值达到5.0。“能效比高了,达到同样的温度,耗电更少。”张国昊说,他之所以能在设计上降低每平方米的耗电量,就是因为有能源中心的支持,地源热泵、水源热泵等节能手段,都将被能源中心采用,而且“中心采取集中调控的形式,将更有机会申请到诸如光伏电、风电等清洁能源,排碳量进一步降低。”

独角兽岛启动区已基本完工

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追踪“碳足迹”成果 将为全省碳中和服务

“节能减排是实现碳中和的具体手段。但碳中和是一个数据目标,不能只是‘定性’地节能减排,具体减了多少,排了多少,要有‘定量’的数据监控。”国家电网四川电力互联网部数据采集与管理处处长徐厚东说。

国家电网目前正与天府新区联手建设“碳中和示范区”。“我们将建设‘能源智慧大脑’,全程追踪天府新区的‘碳足迹’。”徐厚东说,以前的碳排放测算很“粗”,就是根据GDP数据和行业类别进行估算。而他们接下来要做的,就是要让测算由“粗”变“细”。

怎么变?“构建全新的‘碳排放计算模型’。”在天府新区,碳排放的计算将精准融入能源消耗量、能源种类、工作人员结构、行业构成形态等所有影响碳排放的因素。每个行业,甚至每个单位的碳排放量、趋势、规律,都能精准检测到小数点后两位。

这套系统建设成熟后将不止应用于天府新区,它将依托能源大数据资源,汇聚电能生产、传输、使用等全链条数据,对全川3184座水电厂、242座火电厂、1871座光伏电站以及35座风电场进行实时感知,构建全省的动态排放因子测算模型。

“除去建筑本身的能源控制,建筑之外的减排也是关键。”钟鹏说,以独角兽岛为例,整个岛的建设将配合未来建成的TOD项目,进行绿色出行方案整合,引导大家通过公交出行,降低碳排放量。

另一方面,在私家车出行上,徐厚东介绍,目前整个新区也在快速铺开汽车充电桩网络,“明年底,四川将建成新能源汽车充电桩20万个以上,天府新区是重点区域。”

电能替代也是独角兽岛乃至整个天府新区下一步减排重点。“传统天然气锅炉我们基本不会在设计方案中考虑了,能用电替代的都用电。”张国昊说。

徐厚东给出一组数据:“十三五”期间四川电能替代445亿千瓦时,减少二氧化碳排放3819万吨。预计“十四五”期间可以完成电能替代915亿千瓦时,减少二氧化碳排放7850万吨。“四川的水、火电比大致为7:3,电力的‘清洁度’全国看已算高的。但在天府新区,我们还将进一步调整供电结构,降低其排碳量。”

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不仅要“少排”还要“多吸”

按照规划,我国将在2060年实现碳中和。“作为公园城市首提地,天府新区将对标国际优良实践,时间节点看,我们肯定会提前。”四川天府新区生态环境和城市管理局副局长杨钉说。

但具体能提前多久?“现在就正在摸清自己的‘家底’。”目前天府新区正联合各相关单位,摸清二氧化碳直接和间接排放的“家底”。通过建立统计核算体系、常态化编制温室气体清单等方式,确保数据长期可比。“具体的规划时间表及路线图,都在制定之中。”

碳中和的另一个重要环节是“多吸碳”。前不久,中国社会科学院数量经济与技术经济研究所发布《碳中和前景下的能源转型:选择与路径》报告。报告显示,我国实现碳中和的三大难题之一,是各种非碳能源虽然能实现减碳,但没有碳中和即固碳效果,即“多吸碳”的能力还不够强。

具体落在天府新区看,3万吨的生态系统“吸碳”量,还需要进一步提升。

对此,杨钉表示,目前天府新区正在提升生态系统碳汇能力,通过将降碳要求融入城乡绿化,完善域内生态补偿增碳机制等方式,提高自然空间碳汇。

自然碳汇还只是一方面。“这种方式还有一定局限性。”四川天府新区生态环境和城管局相关负责人介绍,我省早在2018年就举行过“碳中和会议”,并在龙泉山城市森林公园建设500亩“碳中和”林,用20年时间增加碳汇,用以完全抵消那次会议产生的921吨碳排放总量。“时间有些长。”

怎么让“吸碳”这一过程更加“短平快”?社科院的报告给出另一条路径:加强碳基能源的循环利用,将工业过程排放的二氧化碳捕集后,将其化学合成为醇醚化合物以实现碳中和或者部分碳中和。

“目前我们已开始相关研究,正在着手布局碳中和技术创新平台。”杨钉介绍,这个平台将专门负责碳中和领域的技术创新,在为天府新区提供支持的同时,还能向外输出相关技术,为全省乃至全国的碳中和工作提供帮助。

下一步,天府新区还将突出公园城市特点,打造国家级新区低碳高质量发展样板:规划上,高标准高质量建设智慧、低碳、宜居的新区,让绿色低碳元素看得见、摸得着;行动上,以能源低碳化高效化为导向,以交通、建筑、产业低碳化为重点,建设低碳社区;创新上,发挥技术创新平台、国际交流窗口作用,推进先进脱碳技术研发和推广。

整个独角兽岛的外观设计方案,由扎哈·哈迪德事务所负责。设计中,独角兽岛被比喻为一朵莲花,企业在独角兽岛上“有机”生长。“天府新区则是一个更大的池塘,生态、环保的理念,将让更多‘莲花’成长得更好。”杨钉说。