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江亿:利用好“余热”,为实现双碳目标做准备

教授观点·2022.08.31·阅读 3 分钟

8月27日,2022清华大学碳中和经济论坛开幕。中国工程院院士、清华大学建筑节能研究中心主任、清华大学建筑学院建筑技术科学系教授江亿对零碳作了归纳总结。他认为,实现双碳,要考虑到未来用热的需求,所以,要未雨绸缪,提前规划如何利用余热。

江亿:利用好“余热”,为实现双碳目标做准备

中国工程院院士、清华大学建筑节能研究中心主任江亿演讲

江亿解释说,零碳的本质,就是要把现在以化石能源为主的碳基能源,变成未来的零碳能源。原本的碳基能源,就是燃煤、燃油、燃气,固有的能源过程便是燃料获取,把旧能源材料燃烧变热,热做功,功出电的过程。

如果,将来实现零碳能源,那么主要是核电、水电、风电、光电,无需化石燃料燃烧,便获取了电能。到了那个时候,如果人类还需要用热怎么办?那只能是,反其道而行之,用电转化为热。这时候,就得好好考虑考虑怎么去制造高效的零碳的热,来满足社会发展、社会跟经济生长的需求。

“有一种说法说是,用电动热泵出热就行,但粗略计算,满足当前电热需求要4万亿度电,去年全国是8.5万亿度电,显然不行。加上今后气候变化或将成为常态,影响水电供应,热的问题的就更加紧迫。”未雨绸缪,江亿联想到余热资源。根据他的计算,多种低品位余热资源是最好的零碳热源,将70%的余热利用起来,形成跨区域的多热源共享系统,就能解决热难题。

余热资源是一个很好的开发路径,但是需要实现这一目标,面临三个障碍。首先,时间不够匹配,总量虽然达标,但产出时间与用热时间不匹配,需跨季节储热,将夏季产生的热留存到冬季使用;第二,位置不匹配产生的供需平衡问题,破题在于长距离、低成本输热;第三,是品位问题,即各类热源输出品位不同,各类需求要求的温度范围、品味也不同,需要做很多热量变换的工作,解决途径是热量变换器。

江亿分析认为,跨越这些障碍,必须实现三大关键技术:跨季节储能、长距离输送、热量变换。同时,应该在各种政策机制上对这套东西有所支持,这样就会建成世界上最棒的零碳的热量供应系统,满足老百姓生活跟轻工业生产,尤其是正常持续发展的需要。

总之,面对挑战,要利用基于各种低品位余热的零碳热源,应该是将来要好好做的任务之一,要想实现这事,就得特别珍惜点点滴滴的余热资源。“以前四五十度冷却它那儿排热,那都是垃圾,现在得知道那都是宝贝。为什么?因为以后没有燃料了,不让烧火了,所以各种各样的低品位余热都成宝贝了”。江亿说。

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教授观点·2022.08.31·阅读 3 分钟

8月27日,2022清华大学碳中和经济论坛开幕。中国工程院院士、清华大学建筑节能研究中心主任、清华大学建筑学院建筑技术科学系教授江亿对零碳作了归纳总结。他认为,实现双碳,要考虑到未来用热的需求,所以,要未雨绸缪,提前规划如何利用余热。

江亿:利用好“余热”,为实现双碳目标做准备
中国工程院院士、清华大学建筑节能研究中心主任江亿演讲

江亿解释说,零碳的本质,就是要把现在以化石能源为主的碳基能源,变成未来的零碳能源。原本的碳基能源,就是燃煤、燃油、燃气,固有的能源过程便是燃料获取,把旧能源材料燃烧变热,热做功,功出电的过程。

如果,将来实现零碳能源,那么主要是核电、水电、风电、光电,无需化石燃料燃烧,便获取了电能。到了那个时候,如果人类还需要用热怎么办?那只能是,反其道而行之,用电转化为热。这时候,就得好好考虑考虑怎么去制造高效的零碳的热,来满足社会发展、社会跟经济生长的需求。

“有一种说法说是,用电动热泵出热就行,但粗略计算,满足当前电热需求要4万亿度电,去年全国是8.5万亿度电,显然不行。加上今后气候变化或将成为常态,影响水电供应,热的问题的就更加紧迫。”未雨绸缪,江亿联想到余热资源。根据他的计算,多种低品位余热资源是最好的零碳热源,将70%的余热利用起来,形成跨区域的多热源共享系统,就能解决热难题。

余热资源是一个很好的开发路径,但是需要实现这一目标,面临三个障碍。首先,时间不够匹配,总量虽然达标,但产出时间与用热时间不匹配,需跨季节储热,将夏季产生的热留存到冬季使用;第二,位置不匹配产生的供需平衡问题,破题在于长距离、低成本输热;第三,是品位问题,即各类热源输出品位不同,各类需求要求的温度范围、品味也不同,需要做很多热量变换的工作,解决途径是热量变换器。

江亿分析认为,跨越这些障碍,必须实现三大关键技术:跨季节储能、长距离输送、热量变换。同时,应该在各种政策机制上对这套东西有所支持,这样就会建成世界上最棒的零碳的热量供应系统,满足老百姓生活跟轻工业生产,尤其是正常持续发展的需要。

总之,面对挑战,要利用基于各种低品位余热的零碳热源,应该是将来要好好做的任务之一,要想实现这事,就得特别珍惜点点滴滴的余热资源。“以前四五十度冷却它那儿排热,那都是垃圾,现在得知道那都是宝贝。为什么?因为以后没有燃料了,不让烧火了,所以各种各样的低品位余热都成宝贝了”。江亿说。

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