光伏+儲(chǔ)能正在成為鋁產(chǎn)業(yè)降低碳足跡的重要解決方案之一

世界銀行表示，能源轉(zhuǎn)型對(duì)鋁的需求超過了其他任何金屬。為了將全球溫度上升控制在2℃以下，到2050年，清潔能源技術(shù)每年需要近600萬噸的鋁。相比之下，主要應(yīng)用于電池中的鋰、鈷和鎳的總需求量不會(huì)超過400萬噸。盡管只是估算，但這些數(shù)字強(qiáng)調(diào)了金屬在零排放道路上的重要性。

幾乎所有清潔能源行業(yè)的鋁都用在了光伏組件的邊框上。鋁的耐腐蝕和輕質(zhì)量，使它成為現(xiàn)有元素周期表中，以及確保組件結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的最佳選擇。但是鋁產(chǎn)業(yè)也面臨著急需降低碳足跡的挑戰(zhàn)。

應(yīng)對(duì)氣候挑戰(zhàn)需要鋁，然而鋁行業(yè)面臨的最大挑戰(zhàn)卻自其自身對(duì)氣候的影響。冰島雷克雅未克大學(xué)的Guerún S?varsdóttir 教授表示，鋁的產(chǎn)量越來越高，但是生產(chǎn)鋁所帶來的碳排放量也越來越高了?！霸谶^去的二十年間，鋁的產(chǎn)量有了大幅增長(zhǎng)，自2000年以來增長(zhǎng)了一倍多，但是可惜的是，這些產(chǎn)能大都基于煤炭發(fā)電?！?/p>

根據(jù)雷克雅未克大學(xué)教授的研究，中國新建的煉鋁廠推動(dòng)了鋁產(chǎn)量的飆升，目前全球新增鋁產(chǎn)量有一半以上來自中國企業(yè)。目前中國70%的電力依靠煤炭，但鋁廠90%以上的電力都是煤炭發(fā)電。

采礦、精煉和冶煉新鋁產(chǎn)生的碳排放量占全球總排放量的近2%。每噸鋁平均產(chǎn)生約15噸二氧化碳當(dāng)量，這幾乎比20年前多了4噸。按照某些衡量標(biāo)準(zhǔn)，鋁產(chǎn)量的猛增可能意味著到2040年每年將增加4億噸二氧化碳當(dāng)量。

許多鋁公司正在開發(fā)新的冶煉工藝，建造新型工廠，以減少鋁行業(yè)的碳足跡，但科學(xué)家們表示，鋁生產(chǎn)還亟需更多的研發(fā)，才能使其溫室氣體排放與其可再生能源產(chǎn)品保持一致。

制鋁的過程通常以鋁土礦石的形式開始，然后送到冶煉廠進(jìn)行氧化鋁，從氧化鋁中分離出鋁需要近1000℃的高溫，給熔融礦物施加一個(gè)強(qiáng)大的電流。這個(gè)過程不僅耗費(fèi)能源，而且礦物中的氧與碳陽極結(jié)合釋放出二氧化碳。直接碳排放約占整個(gè)過程排放總量的10%，電力消耗占71%。S?varsdóttir 教授表示，“除非在這個(gè)過程中采取一些措施，否則這些二氧化碳排放是無法消除的?！?/p>

金屬回收大大減少了新增鋁進(jìn)入循環(huán)所需要的能源，鋁在理論上是可以無限循環(huán)回收的。據(jù)鋁產(chǎn)業(yè)代表機(jī)構(gòu)，鋁業(yè)協(xié)會(huì)估計(jì)，迄今為止生產(chǎn)的所有鋁中，有75%仍在全球流通。一些礦業(yè)公司也在向著投資回收工廠的方向邁進(jìn)，例如利拓礦業(yè)集團(tuán)在今年9月份宣布在加拿大投資的工廠。

根據(jù)世界銀行的預(yù)測(cè)，在全球升溫2℃以內(nèi)的情況下，回收鋁的比例將會(huì)增長(zhǎng)，但是仍然只能滿足61%的需求。鋁業(yè)管理倡議組織ASI預(yù)計(jì)在未來幾個(gè)月發(fā)布應(yīng)對(duì)氣候變化的擬定鋁業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但是未來要建立一項(xiàng)減少鋁產(chǎn)業(yè)碳排放的秩序，可能還需要更長(zhǎng)的時(shí)間。ASI組織的Cameron Jones評(píng)論說，“鋁產(chǎn)業(yè)是一個(gè)復(fù)雜、多樣的供應(yīng)鏈，我們不可能做到一刀切?，F(xiàn)在很難找到一種單一的解決途徑或者辦法來應(yīng)對(duì)整個(gè)行業(yè)的碳足跡，所以這才是目前真正面臨的挑戰(zhàn)?！?/p>

鋁生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)采取了幾種途徑來減少碳足跡，比如使用可再生能源的鋁冶煉廠與水力發(fā)電廠相連，像挪威和冰島等國都是采用這種方式。但是水力發(fā)電容量有限，而且嚴(yán)重依賴地理位置，近年來，使用水力發(fā)電的冶煉廠已經(jīng)從2000年的46%下降到了2018年的26%，煤炭發(fā)電依舊在鋁生產(chǎn)中占據(jù)了61%的比例。

冶煉通常要比其他生產(chǎn)步驟耗費(fèi)多一個(gè)數(shù)量級(jí)的能源。為了確保冶煉廠得到可再生能源，中國的一些鋁冶煉廠正在討論是否將整個(gè)業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)移到可再生能源電網(wǎng)為主的區(qū)域，但是目前并沒有一家冶煉廠采取行動(dòng)。

鋁廠的熔爐一般都是恒定功率，但是德國的Trimet公司對(duì)他們的熔爐做了一些改造，這樣使冶煉廠能夠比通常使用的功率少25%或多25%工作，增強(qiáng)了靈活性。當(dāng)本地電網(wǎng)出現(xiàn)過剩電量時(shí)(有時(shí)是太陽能和風(fēng)能發(fā)電過剩的結(jié)果)，過程控制會(huì)確保電解室只在邊緣凍結(jié)，允許冶煉繼續(xù)進(jìn)行，盡管產(chǎn)能較低。從某種意義上說，這種熔爐很像電網(wǎng)上配備的一種電池?！斑@對(duì)穩(wěn)定電網(wǎng)是一個(gè)重大的貢獻(xiàn)，所以我們不應(yīng)該忽視這個(gè)機(jī)會(huì)，”研究人員表示。

在過去的幾年里，有兩家企業(yè)聲稱將用氧氣取代冶煉廠直接排放的碳。冰島的Arctus Metals公司已經(jīng)開始試驗(yàn)使用惰性陽極的冶煉工藝，這種陽極不會(huì)與氧化鋁中的氧氣反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳。雷克雅未克大學(xué)的Guerún S?varsdóttir 教授也參與了這個(gè)項(xiàng)目，同時(shí)他還在研究用這種碳捕獲技術(shù)來治理碳排放。

利拓礦業(yè)和美國鋁業(yè)的合資公司Elysis創(chuàng)新研發(fā)了一種無碳冶煉工藝，目前蘋果公司等消費(fèi)品公司都已經(jīng)與Elysis簽訂了協(xié)議，來降低自身產(chǎn)品的碳足跡。美國鋁業(yè)(Alcoa)今年9月宣布推出了一個(gè)氧化鋁品牌，其生產(chǎn)的氧化鋁碳排放量只有行業(yè)平均水平的一半。

在澳大利亞北部，本地礦業(yè)集團(tuán)Gulkula主要采用光伏發(fā)電和儲(chǔ)能結(jié)合的方式來進(jìn)行生產(chǎn)運(yùn)營，昆士蘭州的一座利拓礦業(yè)的礦山也是利用光伏發(fā)電來進(jìn)行開采。這都是鋁行業(yè)在就地取材，更多地利用光伏發(fā)電趨勢(shì)的體現(xiàn)。

根據(jù)政府間氣候變化專門委員會(huì)(IPCC)的數(shù)據(jù)顯示，工業(yè)碳排放占據(jù)全球碳排放的21%，僅次于電力碳排放（25%）。可再生能源尤其是光伏和儲(chǔ)能等將是實(shí)現(xiàn)碳中和，應(yīng)對(duì)氣候變化最重要的手段之一。

光伏們整理編譯。