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应对气候危机 铜材助力能源革命 实现绿色发展
2020-01-09 09:36:42   来源:中国有色金属报    点击:

  近10年,全球碳排放量持续上涨。联合国环境规划署最新发布的《2019年排放差距报告》指出,全球整体二氧化碳减排力度必须在现有水平上提升至少5倍,才能实现未来10年只升温1.5℃的温控目标。

  应对世界气候危机已到最关键的时刻,人类须大幅削减碳排放量,加速能源革命——向可再生能源转型并提升能源使用效率,以实现绿色发展,便是应对气候危机的核心任务。

  无论是推进能源转型,还是提升能效,都需要大量的优质基础性材料提供支撑。铜凭借优异的导电导热性能、延展性、强度、耐用性以及与可再生能源相似的100%可回收性等特质,成为全球能源革命中必不可少的基础性材料。

  铜可以被广泛应用于太阳能光伏以及风力涡轮机等可再生能源发电及配套设备中。国际铜业协会的研究数据显示,可再生能源系统中的平均用铜量是传统发电系统的8~12倍,其中风力发电机每兆瓦用铜量为2.5吨~6吨,太阳能光伏发电每兆瓦用铜量约4吨。以用铜量最大的风力发电机来说,根据Wood Mackenzie能源咨询公司的分析,2018~2028年期间,陆上风电装机容量和海上风电装机容量将分别新增6.5亿千瓦和1.3亿千瓦,这代表着需要逾550万公吨的铜材。随着风力等可再生能源发电成为更加成熟的技术选择,铜将在助力能源低碳转型过程中扮演更加重要的角色。

  除了可再生能源发电系统外,新能源和清洁能源的一系列应用也离不开铜。例如,在现有的技术条件下,电动汽车多个关键部件如驱动电机、电池、高压线束、空调换热系统等基本上都将铜作为首选材料。电动汽车需求的全面增长也迅速拉动其配套基础设施,包括充换电站、分散式充电桩的建设需求,从而提升了对上游铜材料的需求。此外,中国北方地区“煤改电清洁能源”革命的重要设备——空气源热泵,以及其配套的室外蒸发器、室内冷凝器、电网,同样需要大量的铜材料来实现将低位热源空气拉向高位热源用于取暖,从而节约煤炭和天然气的使用,达到节能效果。

  在提升能源效率方面,铜的低电阻率、优秀的导电性和导热性能够大幅提高能源和成本效率,为发电、输电、电气和电器设备等各类应用提供高效、节能及安全的解决方案,从而帮助减少产品和系统整个生命周期的二氧化碳排放。近日喜获2019中国节能协会节能减排科技进步二等奖的“中小型高效节能电动机用铸铜转子关键技术研究及产业化”项目,通过使用铸铜转子技术,不但可使电机能耗在原有基础上降低15%~25%,电机效率还能提高2%~5%。

  不仅如此,铜还能帮助提升产品的可持续性能。国际铜业协会一项研究将电缆产品置于全生命周期评估,应用中发现铜电缆在一系列可持续性能指标(包括气候变化、能源、富营养化、酸雨和烟雾等)的表现要比铝电缆高5%~21%。因此,铜电缆能够在全生命周期中显著减少对资源和环境的影响,更好地适应工业绿色发展的新要求。

  正如联合国秘书长古特雷斯在2019年气候大会上所言:“危急关头,希望尚存。”应对气候危机,铜材的天然优势将在能源革命中得到进一步发挥,从可再生能源发电系统、新能源应用、能效提升等多方面支撑全球能源转型,协助社会走绿色发展之路。

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