“零碳排放天然氣發(fā)電”入選《麻省理工科技評(píng)論》2018十大突破技術(shù)！
日期：2018-02-23 來(lái)源：能源圈
關(guān)鍵詞： 零碳排放 天然氣發(fā)電 天然氣產(chǎn)業(yè)
2018年2月21日下午，《麻省理工科技評(píng)論》（MIT Technology Review）2018年全球十大突破性技術(shù)”正式揭曉。
作為全球最為著名的技術(shù)榜單之一，《麻省理工科技評(píng)論》全球十大突破性技術(shù)具備極大的全球影響力和權(quán)威性，至今已經(jīng)舉辦了超過(guò)17年。每年上榜的技術(shù)，有的已經(jīng)在現(xiàn)實(shí)中得以應(yīng)用，有的還尚需假以時(shí)日，但它們的重要性都毋庸諱言，有的會(huì)對(duì)我們未來(lái)的經(jīng)濟(jì)政治生活產(chǎn)生重大影響，有的甚至?xí)氐赘淖冋麄€(gè)社會(huì)面貌。
2018 年《麻省理工科技評(píng)論》全球十大突破性技術(shù)榜單
請(qǐng)注意：在這十大突破技術(shù)中，竟有一項(xiàng)與我們能源相關(guān)！
Zero-carbon natural gas
入選理由：一種針對(duì)天然氣發(fā)電廠的新工程學(xué)方法，將二氧化碳回收再利用
技術(shù)突破：一家發(fā)電廠能夠以廉價(jià)高效的方式捕捉天然氣燃燒釋放的碳元素，避免了溫室氣體的排放
重大意義：天然氣發(fā)電為美國(guó)提供了近 32% 的電力，其碳排放量也達(dá)到電力部門總碳排放量的 30%
主要研究者：8 RiversCapital、Exelon 電力公司、CB&I等
成熟期：3-5 年
在未來(lái)相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)，天然氣可能被作為發(fā)電的主要能源。現(xiàn)在，天然氣發(fā)出的電占美國(guó)總發(fā)電量的 30%, 全世界發(fā)電量的 22%。天然氣雖然比煤炭清潔得多，仍造成了大量的碳排放。
在美國(guó)煉油工業(yè)區(qū)的中心休斯頓城外出現(xiàn)了一家前沿發(fā)電廠，他們正在測(cè)試一項(xiàng)可以實(shí)現(xiàn)清潔天然氣的技術(shù)。這家公司擁有 50 兆瓦特的項(xiàng)目，他們就是 Net Power。該公司相信，他們能捕獲天然氣發(fā)電過(guò)程中釋放的所有二氧化碳，同時(shí)又能夠以低廉的成本發(fā)電，至少和標(biāo)準(zhǔn)天然氣發(fā)電廠的成本相同。
如果此舉真的可以實(shí)現(xiàn)，就意味著從此就可以以合理的價(jià)格從化石燃料中獲得零碳能源。這樣的天然氣發(fā)電必會(huì)改善能源供給的局面，因?yàn)樗炔幌窈四苣菢映杀靖咂螅ㄒ约翱赡艿陌踩珕栴}以及核廢料處理后遺癥），也不像可再生能源那樣供給不穩(wěn)。
Net Power 公司是 8 Rivers Capital、Exelon 電力公司以及 CB&I 能源公司合作的產(chǎn)物。這家公司的發(fā)電廠已經(jīng)在試運(yùn)行且開始了初始測(cè)試，他們打算在未來(lái)幾個(gè)月內(nèi)就公布初次評(píng)估的結(jié)果。
這家發(fā)電廠將燃燒天然氣產(chǎn)生的二氧化碳放置到高壓高溫的環(huán)境中，并用合成的超臨界二氧化碳作為“工質(zhì)”，驅(qū)動(dòng)一個(gè)特制的渦輪機(jī)。其中，大部分的二氧化碳都能被不斷地再利用，剩下不能利用的可以用一種低成本的方式捕獲。
降低成本的關(guān)鍵在于出售部分二氧化碳。目前二氧化碳主要用于協(xié)助開采原油。這個(gè)市場(chǎng)容量有限，也并不環(huán)保。然而最終 Net Power 希望其他行業(yè)對(duì)二氧化碳的需求能夠增加，比如水泥制造業(yè)、塑料制造業(yè)及其他碳基材料行業(yè)。
Net Power 的科技并不能解決天然氣帶來(lái)的所有問題，尤其是開采方面的問題，但是只要我們還在使用天然氣，就應(yīng)該讓天然氣變的更清潔。在正在發(fā)展的所有清潔能源技術(shù)中， Net Power 的技術(shù)是最有遠(yuǎn)見的技術(shù)之一，它向我們展示的是一個(gè)真真切切的可減少碳排放的新突破。
專業(yè)解讀：
中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所副研究員陳成猛：中國(guó)目前天然氣約占總電力供應(yīng)量的 3%，到 2020 年預(yù)計(jì)將占 6.7%。為使以天然氣和煤炭等為主要燃料的火電廠更清潔環(huán)保，在現(xiàn)有技術(shù)體系通常是進(jìn)一步增設(shè) CO2 吸附、脫硫脫硝、降灰等環(huán)保裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。
然而，這些手段大都是補(bǔ)救性質(zhì)的，會(huì)增加發(fā)電成本和能耗，降低經(jīng)濟(jì)效益。Net Power 公司則不然，在天然氣發(fā)電領(lǐng)域，他們選擇了源頭創(chuàng)新，徹底摒棄傳統(tǒng)的以水蒸氣為工質(zhì)的熱能循環(huán)過(guò)程，選用全新的以高壓高溫超臨界 CO2 為介質(zhì)的 Allam 循環(huán)過(guò)程。這樣就從本質(zhì)上解決了 CO2 排放和 NOx 污染的問題，且回收的 CO2 還變廢為寶，可應(yīng)用于采油或作為化工原材料等利用。
該技術(shù)發(fā)電綜合效率更高，設(shè)施大幅簡(jiǎn)化，固定投資少，占地面積小。如果該技術(shù)成熟并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，將引領(lǐng)熱力發(fā)電領(lǐng)域的技術(shù)革命，不僅對(duì)天然氣發(fā)電意義重大，對(duì)煤電領(lǐng)域也有非常重要的參考價(jià)值。另外，該技術(shù)的突破還有望改變當(dāng)前全球碳排放和碳交易的格局。
該技術(shù)的工藝方案獨(dú)辟蹊徑，從熱力學(xué)原理上可行，但估計(jì)存在如下工程技術(shù)難點(diǎn)：一、由于工質(zhì)從水蒸氣變成了 CO2，對(duì)裝置的技術(shù)要求變化會(huì)很大，許多設(shè)備都需重新設(shè)計(jì)開發(fā)，其與工藝的匹配性還需進(jìn)一步的中試和工業(yè)示范驗(yàn)證；二、由于燃燒氣氛從空氣改為純氧，這就需要在前端增加空氣分離裝置，會(huì)增加一些固定投資和單位能耗。此外，由此帶來(lái)的燃燒速度控制和安全隱患亦不容小覷。
另外九項(xiàng)突破性技術(shù)：
實(shí)用型 3D 金屬打印機(jī)
3D metal printing
入選理由：新型設(shè)備首次讓 3D 打印金屬零部件成為實(shí)用型技術(shù)
技術(shù)突破：3D 金屬打印機(jī)實(shí)現(xiàn)了低成本快速金屬物體打印
重大意義：按需打印大型復(fù)雜金屬物體的能力將為制造業(yè)帶來(lái)變革
主要研究者：Markforged、Desktop metal、GE等
成熟期：現(xiàn)在
完美的網(wǎng)絡(luò)隱私
Perfect online privacy
入選理由：原本為加密貨幣的交易過(guò)程開發(fā)的一種工具，現(xiàn)在能讓你在上網(wǎng)時(shí)避免透露任何非必要信息
技術(shù)突破：計(jì)算機(jī)科學(xué)家正在完善一款加密工具，可以在不透露非必要信息的前提下完成驗(yàn)證。
重大意義：如果你需要透露個(gè)人信息以在網(wǎng)上完成某件事，這個(gè)方法可以讓你在免除隱私泄漏或身份被盜竊風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí)輕松實(shí)現(xiàn)
主要研究者：Zcash、摩根大通、荷蘭國(guó)際集團(tuán)等
成熟期：現(xiàn)在
人造胚胎
Artificial embryos
入選理由：科學(xué)家們已經(jīng)開始通過(guò)干細(xì)胞制造胚胎
技術(shù)突破：在不使用卵細(xì)胞或精子細(xì)胞的情況下，研究人員僅從干細(xì)胞中就可以培育出類似胚胎的結(jié)構(gòu)，為創(chuàng)造人造生命提供了一條全新的途徑
重要意義：人造胚胎將為研究人員研究人類生命神秘起源提供更方便的工具，但該技術(shù)正在引發(fā)新的生物倫理爭(zhēng)議
主要研究者：劍橋大學(xué)、密歇根大學(xué)、洛克菲勒大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院等
成熟期：現(xiàn)在
對(duì)抗性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
Dueling neural networks
入選理由：兩個(gè) AI 系統(tǒng)通過(guò)玩“貓捉老鼠”游戲來(lái)獲得想象力
技術(shù)突破：兩個(gè) AI 系統(tǒng)可以通過(guò)相互對(duì)抗來(lái)創(chuàng)造超級(jí)真實(shí)的原創(chuàng)圖像或聲音，而在此之前，機(jī)器從未有這種能力
重大意義：這給機(jī)器帶來(lái)一種類似想象力的能力，因此可能讓它們變得不再那么依賴人類，但也把它們變成了一種能力驚人的數(shù)字造假工具
主要研究者：Google Brain、DeepMind、英偉達(dá)、中科院自動(dòng)化所、百度、阿里巴巴、騰訊、商湯科技、依圖科技、云從科技、曠視科技等
成熟期：現(xiàn)在
給所有人的人工智能
Al for everyone
入選理由：將機(jī)器學(xué)習(xí)工具搬上云端，將有助于人工智能更廣泛的傳播
技術(shù)突破：基于云端的人工智能正在降低這項(xiàng)技術(shù)的使用難度和價(jià)格
重大意義：目前，人工智能的應(yīng)用是受到少數(shù)幾家公司統(tǒng)治的。但其一旦與云技術(shù)相結(jié)合，那它將可以對(duì)許多人變得觸手可及，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的爆發(fā)式增長(zhǎng)。
主要研究者包括：亞馬遜、谷歌、微軟、百度、騰訊、阿里巴巴、科大訊飛、第四范式等
成熟期：現(xiàn)在
基因占卜
Genetic fortune-telling
入選理由：大規(guī)?；蜓芯繉⒆尶茖W(xué)家能夠預(yù)測(cè)普通疾病及人格特征
技術(shù)突破：科學(xué)家們現(xiàn)在可以利用你的基因組數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)你患心臟病或乳腺癌的幾率，甚至你的智商也能被預(yù)測(cè)
重大意義：基于 DNA 的預(yù)測(cè)技術(shù)可能公共健康領(lǐng)域下一個(gè)重大突破，但它將增加歧視的風(fēng)險(xiǎn)
主要研究者：Helix、23andMe、Myriad Genetics、UKBiobank 、Broad Institute、華大基因、奕真生物、WeGene等
成熟期：現(xiàn)在
傳感城市
Sensing city
入選理由：Alphabet 旗下的 Sidewalk Labs 計(jì)劃創(chuàng)建一個(gè)高科技社區(qū)來(lái)重新思考到底應(yīng)該如何建設(shè)和運(yùn)營(yíng)一座城市
技術(shù)突破：多倫多的一個(gè)街區(qū)有望成為全球首個(gè)成功將尖端城市設(shè)計(jì)與前沿科技融合在一起的地方
重大意義：智慧城市會(huì)讓都市地區(qū)變得更加可負(fù)擔(dān)、宜居、環(huán)保
主要研究者：Alphabet 旗下的 Sidewalk Labs、多倫多 Waterfront、阿里巴巴等
成熟期：項(xiàng)目 2017 年 10 月對(duì)外公布，預(yù)計(jì)在 2019 年開始施工建設(shè)
巴別魚耳塞
Babel-fish earbuds
入選理由：雖然現(xiàn)有硬件并不那么好用，但谷歌 Pixel Buds 卻展示了實(shí)時(shí)翻譯的前景
技術(shù)突破：近實(shí)時(shí)翻譯適用于多種語(yǔ)言，而且使用起來(lái)很方便
重大意義：在全球化日益發(fā)展的今天，語(yǔ)言仍是交流的一大障礙
主要研究者：谷歌、科大訊飛、百度、騰訊、搜狗、清華大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、蘇州大學(xué)等
成熟期：現(xiàn)在
材料的量子飛躍
Matelials'quantum leap
入選理由：研究者們最近開始使用量子計(jì)算機(jī)對(duì)簡(jiǎn)單分子進(jìn)行建模，而這僅僅是開始
技術(shù)突破：IBM 采用 7 量子比特的量子計(jì)算機(jī)對(duì)小分子的電子結(jié)構(gòu)成功地進(jìn)行彷真計(jì)算
重大意義：借助該技術(shù)，科學(xué)家能了解分子的各個(gè)方面信息并以此開發(fā)出更有效的藥物以及更高效生成或傳輸能源的新材料
主要研究者：IBM、Google、哈佛大學(xué) Alán Aspuru-Guzik 教授、中國(guó)科技大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院、浙江大學(xué)、阿里巴巴等
成熟期：5 到 10 年
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