能源过渡:镍有助于应对气候变化

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2018-06-20最新报道, 本文报道了有关台湾军事网内容,以及国防军事论文5000字能源过渡:镍有助于应对气候变化 等实时方面的文章; 【2017香港大公报】讯

  在2015年巴黎第21届联合国气候变化大会上,195个国家就把全球平均气温较工业化前水平升高控制在2℃以内的目标达成一致。但随着能源需求的增长,相关碳排放仍在升高。根据国际能源署发布的《全球能源和二氧化碳状况报告》,2017年,全球能源需求增长了2.1%,增长部分有70%以上来自化石燃料。

  令人乐观的是,报告提到:“2017年,可再生能源是所有能源当中增长率最高的一类,占全球能源需求增长的四分之一。”可再生能源的增长主要是由中国和美国推动的,其次是欧盟、印度和日本。实际上,2017年中国的太阳能发电量增长相当于法国和德国太阳能发电量的总和。

  镍在实现能源过渡和应对全球变暖的多种应用中发挥着重要的作用:南澳州用于储存风能的一种大容量电池,加拿大的一项大规模碳捕捉计划,冰岛地热能的潜力,含镍不锈钢协助减少印度二氧化碳排放量等等。这些应用旨在通过不同的路径,共同达成巴黎气候变化大会的目标。镍将在实现能源过渡的目标、减少温室气体排放量并提高能源效率的过程中发挥重要作用。

  镍在即将来临的电动汽车革命中发挥日益重要的作用

  气候变化应对战略的一个关键部分是改变日常交通方式。交通运输业估计占全球温室气体(GHG)排放量的14%。虽然有其他多种多样的解决方案,但预计电动汽车(EV)将在减少污染方面发挥很大的作用。

  显然,由于电动汽车依赖电力,除非电网本身是无碳电网,否则相关排放量并非为零。但国家可再生能源实验室最近的一项研究表明,即使在碳密集型电网中,使用电动汽车产生的排放量也少于常规替代方案。

  一直到最近,电动汽车在这个发展过程中也仍然没有体现出自身的价值。2017年,电动汽车销售量首次突破100万辆,而2016年常规轿车和轻型商用车的销售量超过8800万辆,但这仅仅是开始。

  一些分析师预计,到2040年,电动汽车销售将超过内燃机驱动汽车,每天替代800万桶汽油。数百万辆的轿车、卡车和公交车需要使用含镍锂离子电池。根据市场分析师Roskill的估计,目前电池用镍约占全球镍供应量的3%,而这一比例预计会快速上升。

  很多汽车制造商目前所使用的镍锰钴(NMC)电池成分比例为33%镍、33%钴和33%锰(称作1:1:1),而另一些汽车制造商已经开始采用6:2:2的配方了(60%镍、20%锰和20%钴)。目前正在进一步调整NMC的化学成分,设计一种采用80%镍、10%锰和10%钴的8:1:1阴极电池。两家韩国制造商(包括LG化学公司)宣布了2018年将这些新配方投放市场的计划。特斯拉(采用NCA-镍-钴-铝技术)等其他公司预计也会增加镍的比例。

  虽然也有非镍锂离子的配方,但还没有人开发出与镍优势相当而且有足够高实际成本效益的技术。因此,在我们拯救地球的行动中,镍将在电动汽车的全球大规模普及应用中发挥日益重要的作用。

  预计5年内电动汽车的价格将低于内燃机驱动汽车,而且销量将暴增至数千万辆。有人甚至估计到2035年,路上行驶的电动汽车数量将高达3.5亿辆。

  世界上最大的锂离子电池

  2016年,暴风雨破坏了南澳洲关键基础设施,引起断电,影响170万当地居民,但镍无意间竟成为成功应对气候变化和能源政策的秘密武器。

  导致部分居民断电最长两周的危机发生后,特斯拉公司首席执行官埃隆·马斯克承诺在100天内在南澳洲建造世界上最大的锂离子电池,由此诞生了霍恩斯代尔储能系统项目。

  特斯拉公司与州政府和法国Neoen可再生能源公司(拥有附近的霍恩斯代尔风力发电厂)共同建造了这个129兆瓦时的电池。这个电池旨在使南澳洲的可再生能源生产实现负载平衡,并在预计电力短缺时提供紧急备用电源。这个电池储存的基本是已经产生的风能和太阳能。

  虽然该系统所采用锂离子电池的具体化学成分没有公开,但马斯克曾说特斯拉公司将在电网储能电池中采用含有镍、锰和氧化钴阴极的锂离子化学成分。

  传统NMC电池的配置采用3等分的镍、锰和钴。但电池制造商开始调整镍、钴和锰的相对比例,而最新报道显示镍的比例高达80%。镍比例上升,电池吸收锂的能力也随之增强,伴随着容量的增大和制造成本的降低。镍、钴、石墨和锂是电池总成本的最大推动因素,而特斯拉公司已努力使总成本降低了35%。

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