2050 年实现碳中和之路

2050 年实现碳中和之路

2023/07/26

“2050 年碳中和”实现之路 与企业合作零排放社会的多种场景

世界各国正在共同努力解决气候变化问题。日本还设定了到 2050 年实现“碳中和”的目标。实现这一目标需要着眼于未来的谨慎的能源政策和各种技术发展但如果实现这一目标的路径不明确，政府、企业、研究机构、地方政府等多方的努力就可能无法整合，最终可能会成为各自为政的结果。 AIST零排放国际联合研究中心（GZR）使用自己的计算机模拟模型考虑多种方案以实现碳中和并以论文形式发表我做到了。 (2022/10/5 新闻稿文章) 这种情况是在分析中添加各种低碳发电和负排放技术这展示了未来努力的六种路径。这个通过展示路径，为企业决定其活动方向提供重要提示这是预料之中的。

传统能源模型无法绘制碳中和之路！ ？

　2021 年，政府宣布了比以往更具挑战性的温室气体 (GHG) 减排目标。我们向世界宣布，我们的目标是到 2050 年将温室气体排放总量减少到零，换句话说，实现碳中和。

　为了响应这一宣言，我们从 2021 年开始分析旨在实现“日本在 2050 年实现碳中和”的情景。然而，很明显，传统能源模型无法呈现出让我们在 2050 年实现碳中和的情景。”全球零排放研究中心 (GZR) 环境与社会评估研究小组的高级研究员 Akito Ozawa 回忆道。

　小泽正在通过使用“能量模型”进行模拟来研究二氧化碳₂这项研究绘制的情景考虑了各种减少排放的新技术。预测新技术何时实现以及实际传播到何种程度，必须基于技术发展进度、经济社会影响等不确定因素。因此，要提前考虑考虑到不确定因素的各种情况，并探索每种情况下实现目标的路径（场景）。小泽认为，通过这样做，即使存在不确定性，他最终也能实现自己的目标。即使我们进行模拟，除非我们能够展示一个可以实现目标的场景，否则在 2050 年实现碳中和可能最终只是一个白日梦。

“AIST MARKAL”的计算机模拟

为了绘制情景，小泽使用了一种名为“AIST MARKAL”的独特能源模型。这是国际能源署 (IEA) 提供的用于情景分析的能源模型，在世界各地使用，并根据日本的情况进行了定制。

　要使用能量模型进行模拟，首先将各种计算条件输入到模型中。例如能源资源的成本和供应状况、各种技术发展的进度、或者国际CO₂减排目标等社会因素也包含在计算条件中。通过设定这些条件，CO₂您可以计算在排放限制下满足未来需求的最佳能源供需以及电源构成的变化。这是一种称为“回溯”的方法，您可以设定未来的目标，并考虑从未来到现在实现该目标的路径。通过改变输入模型的计算条件并进行模拟，可以获得多种场景。”

　有多种计算条件可供输入。它还包括按行业划分的数据，例如钢铁行业和化工行业。学术论文和政府统计数据等公开数据用于设定条件，但参观炼油厂、发电厂、化工厂等并通过听取现场工程师的意见收集信息也很重要。尽管它是计算机模拟，但它并不会在桌面上结束。

通过考虑负排放技术创建的场景

　最初的“MARKAL”是CO₂所需的技术然而，随着小泽研究的进展，他开始相信传统的能源模型无法创造一个实现碳中和的场景。这意味着仅靠传统技术不足以实现这一目标。

　“我稍微意识到，我们可能无法仅使用之前模拟中使用的相同技术来创建新场景，但事实就是如此。原因是使用传统模型，CO₂。意识到这一点后，我将研究重点放在了负发射技术上。”

　小泽等人。₂)和BECCS（生物能源衍生的CO₂₂的回收和储存)和氢气条件根据最新研究进行了回顾。 (AIST 杂志“什么是 CCS/CCUS？”）

在使用“AIST MARKAL”模型的修订版的模拟中，根据修订后的条件设置了六种情况。

　在基本的基本情况下，来自能源的二氧化碳₂2015 年之后总排放量将几乎线性下降，到 2050 年达到零。为此，发电部门的二氧化碳₂使工业部门的二氧化碳排放量为负值₂215 亿吨二氧化碳来抵消排放₂通过 DACCS 等负发射技术。

　“最近，世界各地的研究机构都在认真讨论负排放技术的必要性，如果我们的情景分析能够对此产生积极影响，我会很高兴，”小泽说。

通过产学研内的意见交流了解到氢能的重要性

　该模拟的另一个特点是在评估中加入了氢能的价值。氢能源有望发挥调节电力供需的作用。

　6 种情况中每一种情况下的能量产生的 CO₂假设 2050 年排放量为零，我们模拟了应该使用哪些类型的电源以及比例。该图显示了每种情况下的供电比例。无论哪种情况，到 2050 年，国内二氧化碳₂被使用。

　在模拟中，可再生能源发电被定位为未来的主要发电方式，各场景的需求量为49%至62%。同时，据预测，截至2023年尚未投入使用的氢能发电，到2050年将占有一定的份额，达到25-38%。可再生能源发电不稳定，取决于天气，因此功率可调的电源对于弥补这一点至关重要。该模拟将火电、生物质能和氢能发电视为调节电源的候选者，但“特别是氢能发电预计到 2050 年将作为低碳调节电源发挥重要作用。”

　我们之所以关注氢能在设定前提条件中的作用，是因为与产业技术研究院其他研究人员交换了意见。 (AIST 杂志“什么是氢能？” ）

　“起初，我对氢能的了解不多，也没有大规模使用氢的形象，更不用说用于汽车了。但是，AIST 正在研究推进氢能的生产、储存、运输和利用的基本技术的开发。在与这些研究人员讨论先决条件时，我被告知还有其他与氢相关的技术。通过将他们的意见纳入模型并进行分析，我能够看到氢能的作用。这是一个很大的认识我个人。”

　AIST拥有来自各个领域的研究人员，并且在与能源相关的基础技术方面拥有丰富的知识。

　在开发模型时，基本技术知识非常重要。其中很多信息，例如未来可以降低多少技术成本、性能会提高多少等，都来自AIST内部同事提供的最新研究内容。当使用 MARKAL 作为工具时，AIST 的独特优势在于它可以立即融合来自不同研究领域和各种基础技术的最新知识。”

与企业一起迈向零排放社会

　这种情景就是实现碳中和——即日本的CO₂这项研究表明，为了将总体排放量减少到零，必须引入低碳能源和负排放技术，并且可以作为考虑应该开发什么样的技术以及以何种规模开发的基础信息。

　与企业的联合研究实际上已经开始。在汽车行业，我们已经开始与丰田汽车公司、丰田中央研究所有限公司进行联合研究

　很多公司都对未来能源技术对其开发的产品和服务产生的影响非常感兴趣，但我听说很难获得自己公司和相关行业之外的技术未来预测的信息。另一方面，我们可以对能源技术有一个整体的看法，但除非我们与个别公司合作，否则我们无法具体了解每项技术开发的进展。在论文中，我们展示了整体内容，但我们有大量详细的能源相关数据，这是论文的基础。如果您有兴趣，我们可以与您一起考虑针对每个公司和行业的场景。我希望与许多公司合作，朝着实现碳中和迈进。”小泽在谈到自己的角色和决心时说道。