摘要:已达到使用寿命或已过时的弹药被视为危险废物,因为其中含有必须退役的能量材料。处理弹药的技术之一是使用带有复杂气体处理系统的焚烧炉;然而,这种处理过程在焚烧炉容量、能源需求和高成本方面存在重大限制。本文评估了通过将军用弹药中的能量材料加入民用乳化炸药中作为破坏性处置的替代方案,从而避免潜在的一次能源和环境效益。这种方法遵循循环经济原则,如 BS 8001:2007 中所述,通过将残留物加入新产品中,为残留物提供新的服务。基于先前对传统处置过程和乳化炸药生产的研究的原始数据,实施了前瞻性生命周期模型。该模型应用系统扩展来计算将弹药中的能量材料加入民用炸药中时避免的环境负担。结果表明,与传统的处置工艺相比,通过高能材料增值再利用弹药大大减少了所有类别的环境影响。好处主要来自于避免弹药处置中的焚烧和烟气处理过程,以及
尽管尼日利亚拥有丰富的可再生能源,但该国在其开发和使用方面并没有取得显著进展。这种缓慢的步伐可能归因于与化石燃料相关的成本相比,开发可再生资源的初始资本成本较高。增加能源结构中的可再生能源数量需要使这些资源的开发具有经济吸引力(Nwagbo,2017 年)。尽管如此,凭借丰富的可再生资源和政府的大力支持,尼日利亚将可再生能源纳入电网的能力正在不断提高。根据世界银行的数据,2015 年,尼日利亚可再生能源消费占最终能源消费总量的百分比(%)为 86.64%。然而,这一数字在 2020 年下降到 82.51%(世界银行,2022 年)。2018 年,尼日利亚可再生能源在一次能源消费中的份额约为 75.4%。预计到 2025 年,尼日利亚最终能源消费总量的份额将达到 86.4%(NBS,2021 年)。2010 年至 2018 年间,尼日利亚可再生能源消费总量的份额有所增加。2018 年增幅最大,为 79.4%(NBS,2021 年)。
世界能源行业正在进入转型时期,其特点是出现了一系列具有成本效益的技术,并形成了新的国家优先事项,这些优先事项可能会从根本上改变能源使用结构。使用基于 ERI RAS SCANER 模型综合体的经济和数学优化模型,对两种情景进行了世界能源市场到 2040 年的发展计算:保守(在现有能源政策框架内维持关键基准和监管措施,以及在没有重大突破的情况下逐步发展技术)和能源转型(假设在减少排放领域设定雄心勃勃的目标,以及加速技术发展)。计算结果表明,一次能源消费的增长率将大幅放缓。到 2040 年,可再生能源 (RES) 将能够提供高达 35-50% 的电力生产和高达四分之一的世界能源消耗,而化石燃料的份额将下降。石油和煤炭的消费峰值将在2040年前到来,这不仅将导致能源市场价格环境的根本性变化,而且将引发能源市场组织和监管方式的变革,以及大多数能源公司商业模式的调整。
印度经济快速增长,中产阶级不断扩大,城镇化进程迅速推进,已使其成为全球第三大能源消费国。从 2000 年到 2020 年,印度的一次能源总需求增长了一倍多,从 4.17 亿吨油当量 (Mtoe) 飙升至 9.37 亿吨油当量。这一激增凸显了采取可持续能源消费方式的迫切需要,这与印度雄心勃勃的低碳未来目标相一致。印度可持续发展承诺的重中之重是其对《联合国气候变化框架公约》(UNFCCC) 的最新国家自主贡献 (NDC)。这一关键举措重申了印度到 2030 年将预计碳排放总量减少 10 亿吨、到 2070 年实现净零排放经济的目标。印度的领导作用(尤其是在 2023 年担任 G20 主席国时)进一步巩固了其作为影响全球气候政策和后续行动的关键影响者的地位。印度总理纳伦德拉·莫迪提出的“环境生活方式使命”(Mission LiFE)已获得全球认可,将有意识的消费和能源效率作为首要任务。
马来西亚致力于低碳发展,旨在重塑经济格局,使其更加可持续。在此背景下,国家能源转型路线图 (NETR) 设定了加速能源转型和改变能源生产方式以提高气候适应力的目标。NETR 制定了负责任转型 (RT) 路径 2050,旨在将马来西亚的能源系统从基于化石燃料的系统转变为更绿色和低碳的系统。总体一次能源 (TPES) 模型表明,我们的能源需求将以每年 0.2% 的速度小幅增长,从 2023 年的 95 百万吨油当量增加到 2050 年的 102 百万吨油当量。2050 年 RT 路径也显示出了令人欣喜的脱碳效果,证据是煤炭的逐步淘汰和对化石燃料的依赖从 2023 年的 96% 减少到 2050 年的 77%。天然气不仅是一种过渡燃料,而且还是 TPES 的主要贡献者,为 57 百万吨油当量 (56%),其次是包括太阳能、水力和生物能源在内的可再生能源,它们共同贡献了 TPES 的 23%,而 2023 年这一比例仅为 4%。
虽然人们已经广泛研究了可再生能源、电池和电解器成本持续降低对未来能源系统的影响,但二氧化碳捕获和储存 (CCS) 技术的重大进展的影响却很少受到关注。这一研究空白通过一个大致基于德国的长期 (2050) 能源系统模型得到解决,得出了四个主要发现。首先,CCS 支持的途径在氢能领域提供了最大的好处,与没有 CCS 的情景相比,氢能价格可以降低三分之二。其次,先进的蓝氢技术可以将总系统成本降低 12%,并由于更高的效率和二氧化碳捕获率而实现二氧化碳负排放。第三,煤和生物质的共气化成为这些有希望的结果的重要推动因素,可以有效利用有限的生物质资源来实现负排放并限制对进口天然气的依赖。最后,CCS 脱碳途径可以实际且经济地纳入大量可再生能源,以减少对化石燃料的依赖。这种一次能源投入的多样化提高了系统应对能源转型面临的广泛社会技术经济挑战的能力。总之,平衡的蓝绿路径有很多好处,值得在全球脱碳努力中认真考虑。
如今,为了满足人类的能源需求,对一次能源和二次能源的需求一直在增加。近年来,太阳能电池已被用作生产可再生、可持续和无污染能源的替代品。各种材料已被用作电池中的传输层。TIO2 是这些材料之一,已被广泛用作电子传输层,但目前,ZnO 是另一种重要材料。比 TIO2 的使用更晚。此外,钙钛矿太阳能电池是属于纳米家族的新一代太阳能电池。目前,钙钛矿太阳能电池 (PSC) 是电子工业中一种很有前途的电池,因为它具有高功率转换效率,以及制造硅太阳能电池的相对较低的成本,以及导致钙钛矿在不同类型的基板上使用的灵活性。此外,石墨烯作为光伏能量转换最重要的基本光伏材料已经出现并得到使用。石墨烯在太阳能电池的构造中用作透明电极、层间活性层、电子和空穴传输层或电子和空穴分离层。在本文中,目标是找到太阳能电池中功率转换效率最高的最佳结构,我们将进一步看到,通过使用钙钛矿、ZnO 和石墨烯,我们将以较低的制造成本实现 16% 的功率转换效率。
混合可再生能源系统 (HRES) 被视为克服某些可再生能源(如太阳能和风能)波动性和随机性的解决方案。将波动的可再生能源与可控能源(如生物质燃料微型热电联产)相结合,构成了可显着减少 CO 2 排放和一次能源消耗的 HRES。本文旨在回顾基于微型热电联产的混合可再生能源系统的研究工作,并提出优化太阳能微型热电联产系统的案例研究。首先,根据原动机技术介绍可再生能源燃料微型热电联产系统:斯特林发动机、有机朗肯循环和光伏热能 (PVT)。根据不同原动机的优点、缺点和市场可用性对其进行评估。接下来,总结了包括太阳能和微型热电联产技术在内的混合可再生能源系统的几项研究工作,并强调了关键发现。最后,介绍了案例研究的结果,以论证系统混合的必要性。结果表明,需要更多关于 HRES 的实验数据以及关于能源管理策略和随机优化模型的研究工作。案例研究的结果显示,最大热可靠性和电可靠性分别为 68% 和 70%。优化的 PVT/电池/热存储系统无法满足案例研究的所有能源需求,但需要支持热源和电力来源。
电 - 电是电能的流动。当被称为电子的微小粒子在电路中移动时,就会产生电能。电子 - 带负电的亚原子粒子,带电时会在原子之间跳跃。电路 - 导电材料的闭合环路,电流可以通过路径从电源流到负载,再流回电源。负载 - 使用电力的组件。灯泡、电动机、电器。电源 - 电能的来源。电池、太阳能电池板、发电厂、风力涡轮机。路径 - 允许电子流过的导电材料。发电厂 - 将物理能转换成电能的地方。传输 - 将电能从发电地点大量输送到变电站和社区电网,供消费者使用。发电 - 将一次能源(热能或动能)转化为电能的过程。可再生电力 - 由永不枯竭的可再生能源产生的电力,例如风能、太阳能、水能、生物质能 不再生电力 - 由会耗尽的不可再生能源产生的电力,例如煤炭、石油、天然气、核能。 欧姆定律的组成部分: 电压:伏特是电势单位,也称为电动势。电压是电能移动的电位,类似于水压。 电流:安培是电流的单位。安培是电流的强度或电路中任一时间点的电子数量。 电阻:是衡量电路中电流流动阻力的指标。以欧姆为单位。
图 1:1971 年和 2018 年按燃料类型划分的全球一次能源结构占比 11 图 2:到 2050 年实现 1.5°C 气候目标所需的全球能源相关二氧化碳排放量减少量 12 图 3:可再生能源目标的地理分布 14 图 4:部门耦合与能源系统灵活性关系的说明 17 图 5:潜在电气化技术应用的示意图摘要 18 图 6:使用 IRENA 城市可再生能源规划平台的分析层次 21 图 7:IRENA 城市可再生能源规划平台的主要功能 23 图 8:建筑围护结构的热损失 28 图 9:不同研究对智能充电的影响 33 图 10:可再生能源存储部门耦合系统 48 图 11:崇礼分析的说明性概述 51 图 12:实现 100% 可再生能源崇礼通过采取跨部门措施实现的能源效率提升 52 图 13:哥斯达黎加电动公交车试点项目 58 图 14:研究区域的地理分布和情景排放量预测 59 图 15:2050 年碳减排效果最佳时的碳减排量 62 图 16:行业耦合机会水平说明 69