第三期经纬科创汇又与大家见面了。
前两期的主题是“动力电池,大爆发期的技术竞赛”、“合成生物学:对新技术要有信仰”,而这期我们想要讨论的是“光伏(异质结、钙钛矿)与碳捕捉带来的零碳革命”。
本质而言,无论是动力电池、合成生物学,还是光伏、碳捕捉,都是我们实现碳中和总目标的路径之一。
这两年发生的事情特别多,从俄乌战争、新冠疫情,到全球通胀等等新事件,无不考验着全人类应对全球变暖的决心与底气。
7月8日德国基于当前天然气等能源供需紧张的背景,修订了能源一揽子计划,将实现碳中和的路径变得更加缓和。但该法案特别强调,到2030年,淘汰煤炭的目标以及当前设定的气候目标将不受影响;到2030年,可再生能源发电的份额应至少占德国总发电量的80%;并且将到2045年实现碳中和的目标纳入《能源工业法》。
今年是2022年,据中国在2020年提出2030碳达峰、2060碳中和的大目标,如今时间表又近了一点点。对于中国来说,碳中和总目标非常明确,时间点也很明确,涉及碳交易、绿色金融、绿色科技等政策相继出台。因为实践周期会缩短一半,中国比欧美的碳中和斜率会更加陡峭。
在这样的大背景下,我们推出了第三期“碳中和”科创汇,主要聚焦光伏与碳捕捉的技术革新:光伏电池在异质结与钙钛矿等细分领域的变革,正在推动新一轮产业提速;而碳捕捉等新技术,也提供了一个高潜力的远期前景。
在本期科创汇中,我们邀请到了诸多顶尖科学家、专家、产业与投资人士:在钙钛矿太阳能电池方面,我们邀请了协鑫光电创始人、CEO,范斌;暨南大学新能源技术研究院院长、博士生导师,麦耀华;浙江大学高分子科学与工程学系研究员、浙江大学-杭州国际科创中心青年学者,左立见(按姓氏首字母排序)。在高效晶硅异质结太阳能电池方面,我们邀请了南昌大学光伏研究院太阳电池研究所所长、江西汉可泛半导体技术有限公司董事长黄海宾。
在碳捕捉技术方面,我们邀请了中国矿业大学碳中和研究院教授、中国能源学会碳中和专委会秘书长,陆诗建。在碳交易/碳监测方面,我们邀请了碳阻迹创始人兼CEO,晏路辉。
以上诸位学者或产业人士,均在各自领域都非常有建树。与此同时,我们还邀请了经纬覆盖该领域的合伙人左凌烨,与投资经理陈猛和于晓轶。
这期科创汇依然有别于过往,我们既配合疫情防控不采用线下方式,也摒弃了传统线上直播形式,采取了一种更前沿的全新形式——让大家带着问题参与,如果您对碳中和(光伏、CCUS、碳交易)有任何疑问或感兴趣的话题,可通过填写下图的表单告诉我们。
本文是本期科创汇的第一篇文章,在下面的海报之后,我们会分析如何让2050年全球气温上升低于2℃的路线,它也是投资布局整个“碳中和产业链”的指导方向,以及绿色溢价概念如何应用。
碳中和的本质是“开源节流”,一方面减少碳排,另一方面将已经排放的碳循环回来。主要依赖于三种手段——1、通过可再生能源替代减少碳源;2、通过节能减排减少生产过程中排放;3、碳汇技术(CCUS),比如碳捕捉。
用“以终为始”的思路来看,根据清华大学气候变化与可持续发展研究所发布的最新成果,UBS瑞银估计了中国未来40年的脱碳路径,这条道路将对联合国的大目标——人类在2050年时让全球温度上升低于2℃,作出重大贡献。
如今,碳中和作为额外因子,会影响到各行各业,甚至所有行业都值得重新做一遍。一些核心预测包括:
为了实现碳中和目标,中国的主要能源结构需要彻底变化,从2020年85%的化石燃料,转变为2060年85%的可再生能源,而可再生能源在2020年的渗透率是9%。
目前,很多可再生能源正在迅速发展,并努力接近成本平价。比如光伏与风电等电力部门,在未来40年内需要增长2.5倍,达到220GW,而2020年为75GW。
其他具有颠覆性的替代品也将跟进,比如电动车和动力电池的渗透率将从2020年的5%,上升到2030年的50%,在2024年实现成本平价。
CCUS技术还不够成熟,比较难成为实现碳中和的灵丹妙药,预计在2050年,碳捕获可能会解决目前10%的碳排放问题。
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而按照巴克莱银行对于全球碳中和路线的测算,绿色能源会贡献58%、节能减排贡献25%、CCUS贡献17%。
不过无论何种预测,来自能源结构的变化都是碳中和的重中之重,所以新能源和碳中和将形成一套综合性的解决方案,各项技术之间也是互相关联的。
碳中和本质来说也是发展模式变化、经济结构转型。按不同发展阶段来看,在光伏、风电等可再生能源发展初期,主要依赖政府补贴形成产能基础,并促进技术升级。等到成本平价后,补贴就大幅退坡,新能源行业产生了革命性变化,进入成熟期。
而随着技术进一步变革,用户将主动选择新能源,这一阶段也是各行各业发生转变的关键时期,例如电动车就是很好的例子,如今选择电动车的消费者迅猛增长,疫情与俄乌冲突又加速了这一转变。
再比如在合成生物学领域,从可降解塑料,到用新生产方法替代化工法,都是实现碳中和的有效方式。对合成生物学感兴趣的朋友可以关注我们第一期科创汇。
甚至对于人造肉,由于牛放的屁也是碳排放大户,所以畜牧业也存在革新的机会,如果可以有更成熟的办法生产肉类,很多养殖中的环保问题就解决了,效率也将大大提升。
在这一阶段,绿色溢价也将越来越受到重视。全球之所以会排放如此多的温室气体,原因就在于现有的能源结构是最便宜的。
但它便宜的前提,是我们忽略了长期环境损害,那些“零碳”解决方案的成本投入更大。这些额外的成本,被比尔盖茨称为“绿色溢价”(Green Premiums)。
绿色溢价不止一种,它包括很多:针对电力的溢价,针对各种燃料的溢价,针对水泥的溢价等等。绿色溢价的规模取决于你要替代的是什么,以及你用什么来替代它。比如,“零碳”航空燃油的成本同太阳能电力的成本并不是一样的。
在过去的几年里,美国国内航空燃油的平均售价为每加仑2.22美元,在可获得的情况下用于飞机的先进生物燃料的平均售价为每加仑5.35美元,那么“零碳”燃料的绿色溢价就是这两个价格之间的差额,即每加仑3.13美元,溢价幅度超过140%。
在计算出所有重大“零碳”选项的绿色溢价后,就可以在各类物品中做出权衡取舍——我们愿意为绿色环保投入多大成本?
如今用碳交易的方式,就是在一定程度上量化“绿色溢价”,让传统能源体现更多环境成本。而碳排放权作为人为创造的交易品,其定价根本上取决于供需变动。
一方面绿色溢价在产生影响,另一方面技术变革也将助力碳中和。
在光伏领域,当光伏电池片技术从P型转向N型时,就出现了较为明显的技术分流。一路以TOPCon为代表的渐进式创新技术,其工艺延续了P型时代主流的Perc技术。
另一路则以HJT为代表,即非晶硅薄膜异质结电池,由两种不同的半导体材料构成异质结,与之前的工艺完全不同,具有颠覆性。两者正已进入实战对垒阶段。
更远期同时更具颠覆性的新材料钙钛矿,则提供了一条高潜力利用太阳能的新道路。在理论极限转换效率上,HJT和TOPCon极限效率分别为28.5%、28.7%,但相比之下,钙钛矿电池单层电池、晶硅/钙钛矿双节叠层电池、三节层电池的理论转换极值,分别可达到31%、35%、45%。若从实现路径看,以HJT电池作为硅基底,在其表面涂覆钙钛矿,形成钙钛矿/硅异质结叠层电池,是非常值得期待的新型太阳能电池。
在碳捕捉领域,想要捕捉二氧化碳主要有三种路径,一是燃烧前脱碳、二是燃烧后脱碳,三是富氧燃烧。
从应用端来看,燃烧后脱碳技术由于捕捉效率高,成本相对较低,因此是比较近的应用路径。无论是在化学吸收、物理吸收、生物吸收,还是膜处理等技术路线上,各国都在积极研发,前景可期。
可以预见的是,短期内全社会里符合碳中和思路的投资,一定会高数量级增长。碳中和包含了太多赛道,亦将产生非常多的技术革新。我们会在本期科创汇中,详细分析光伏(异质结、钙钛矿)、碳捕捉技术,与碳交易/碳监测等赛道,也欢迎大家关注“经纬创投”公号,与我们探讨新技术,期待看到你们的留言。