脱碳情景模型分析了实现净零碳排放的雄心勃勃的途径

尽管全世界都希望找到一个快速解决办法，但没有一种具体途径可以阻止或减缓气候变化的速度。

科学家们正在制定多种策略来减少大气中的碳排放，并将其从大气中去除，这一过程统称为脱碳。 事实上，气候变化研究的目标是寻找可行的脱碳途径，以实现美国政府到 2050 年温室气体 (GHG) 净零排放的目标。

虽然脱碳途径复杂、多样且特定于各个行业，但清洁能源技术以及低碳和零碳燃料是所有二氧化碳（CO₂）整个美国经济的缓解策略。 当科学家制定策略时，他们也在创建评估这些策略的工具。

现在，美国能源部 (DOE) 阿贡国家实验室的科学家推出了脱碳情景分析模型，该模型衡量碳减排方法对整个美国经济能源使用和温室气体排放的影响。 这 工具 受益于阿贡的温室气体、管制排放和技术能源使用 (GREET) 生命周期分析模型。

在该杂志最近发表的一篇论文中 可持续能源和燃料研究人员应用脱碳情景分析模型分析了 2020 年至 2050 年美国经济五个部门的脱碳情景：交通、工业、农业、住宅/商业和能源电力。

二氧化碳排放量₂ 导致地球变暖的其他温室气体（例如甲烷）主要来自这些经济部门。

这项研究由阿贡国家实验室博士后任命者、该模型的开发者 Saurajyoti Kar 领导。 他和他的同事表示，政策和技术分析师可以使用开源工具来评估每个行业特定的碳减排方法。

阿贡国家实验室能源系统和基础设施分析部门燃料和产品组经理、该项目的开发者 Troy Hawkins 表示：“该模型估算了整个经济体的能源使用总量，并重点关注我们如何满足未来的能源需求。”模型。 “通过这个工具，我们正在帮助各个行业了解未来可能会是什么样子，以帮助指导他们的脱碳计划。”

“以可持续的速度实现全经济脱碳是一个复杂的话题。它需要采用动态的系统性和生命周期方法来评估可行性，”卡尔说。 “该方法必须考虑整个经济中不断变化的能源需求，以及人为（源自人类活动）温室气体排放。”

霍金斯说，使用自上而下和自下而上建模相结合的综合方法，基于技术路径生命周期分析的总体方法提供了高水平的细节。 自上而下的建模提供了高层次的视角，而自下而上的建模则详细分析了各个场景。

制定碳减排战略

在分析了 2020 年至 2050 年的脱碳情景后，研究人员为每个部门制定了碳减排战略。 研究人员提出了一项雄心勃勃的脱碳途径，与基线相比，到 2050 年，整个经济体的温室气体排放量将减少 80-90%。 建模工作代表了在指定时间范围内美国能源格局预计会发生的各种因素、趋势和潜在进步。

整个经济路径的关键组成部分是用风能、太阳能、水力发电、地热能和生物质能等可再生能源替代和扩大电网； 交通运输部门部分电气化； 使用低碳或零碳生物燃料； 提高建筑能源效率并用可再生能源替代天然气。

虽然整个经济范围内的碳减排途径本身是可行的，但减少 80-90% 的温室气体排放将是巨大的挑战。 进步取决于经济各个领域的转型，包括深层二氧化碳₂ 所有行业以及航空航天和机车等难以减排的行业都将实现减排。

重要的是，该模型并不是为了让用户一夜之间实现净零排放。 相反，脱碳情景分析模型是一种数据支持的工具，可帮助用户评估在特定脱碳情景中什么有效、什么无效，以指导未来的决策。 例如，对技术（推动脱碳的引擎）做出选择可能会影响未来数年甚至数十年的碳减排。

“我们的目标是评估能够大幅减少温室气体排放的技术的快速和广泛推广。我们正在努力了解这些技术在特定情况下的相互作用和协同作用，”霍金斯说。 “该工具可以帮助用户了解他们投资的技术的潜力，以及关键的知识差距和风险。”

研究人员专注于从高碳技术向低碳技术过渡，提高现有技术的效率，并用可再生能源替代传统燃料。

由于不同行业的技术进步速度不同，因此模型中的场景是针对每个经济部门单独设计的。 例如，“在每个行业的减碳场景中，用户可以更改参数并看到有效减碳的变化”，Kar说。

该模型不包括碳捕获和储存等负碳技术，但可以扩展到包括减少二氧化碳排放的碳减排技术₂ 排放量进一步增加。 扩大生物燃料途径也可以减少二氧化碳排放₂ 排放。

霍金斯说：“我们的团队将继续开发这些模型，并进一步进行分析，以解决我们发现的一些差距，并考虑其他场景和技术。”