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冰雪上的綠野仙蹤:以碳減碳,北京冬奧創“零”紀錄

作者:第一财經

當中國滑雪選手谷愛淩騰空一躍、挑戰空中1620度轉體高難度動作,她身後頗具賽博朋克風格的比賽場地同時吸引了世界的目光。

“在北京,一座停産的鋼廠正在用‘瘋狂的煙囪’将冬奧會滑雪選手,而非煙霧,送上天空。”——美國媒體在文章标題中表露驚歎。美國自由式滑雪選手弗雷漢德說,“這是我見過最酷的景象之一。”

這裡是自由式滑雪大跳台的比賽場地,它坐落于首鋼老工業園區,也是“綠色”冬奧的一個小小縮影。

冰雪上的綠野仙蹤:以碳減碳,北京冬奧創“零”紀錄

北京冬奧組委總體策劃部部長李森在2月9日舉行的主媒體中心新聞釋出會上表示,“首鋼滑雪大跳台改造自首鋼原有工業建築,冬奧會讓它成為了城市工業遺産文化與奧運文化完美融合的代表性景觀。這就是北京冬奧會的‘可持續發展’。”

作為北京冬奧會的四大辦奧理念之一,“綠色”理念貫穿了北京冬奧會的全過程。無論是冬奧曆史上首支氫燃料火炬、首次使用二氧化碳制冷劑,還是首次實作全部場館綠色電力全覆寫,它們共同構成了踐行綠色辦奧、低碳管理的精彩注腳。

中國國際工程咨詢有限公司進階工程師張建紅對第一财經記者表示,“北京冬奧會從申辦到籌辦,始終堅持綠色、低碳、可持續原則,加強環境治理和污染防控,同時提升了全社會環保意識,這給我留下了極為深刻的印象。”

點燃冬奧“氫”火炬

2月4日晚,經過約1200名火炬手傳遞的冬奧火炬“飛揚”點燃了國家體育場的“主火炬”雪花。至此,北京冬奧會見證了近百年冬奧曆史上首支氫燃料火炬的亮相。

“黑暗中,技術人員身着黑衣、動作迅速,把從天上垂下的6根管線快速接插到‘雪花’上。最先接通的兩條線是電纜和網線。然後是兩根氫氣管插接成功,氫燃料供應正常,主火炬有了‘大動脈’。兩根威亞鋼索将把這片‘雪花’拉起,讓它淩空起舞。”

主火炬點燃時觀衆難以注意到的技術細節,随後也被媒體披露——“火炬手趙嘉文和迪尼格爾·依拉木江登上台階,把手中的‘飛揚’火炬插入‘雪花’的中心,使空中的氫氣供給系統與‘雪花’主火炬連通,儲氫罐中的氫氣順着柔性軟管遊走下行,途經‘雪花’内置的氣體管道進入‘飛揚’。手持火炬殼體内管道彎曲回繞,氫氣沿管道流動,最後噴薄而出。”

冰雪上的綠野仙蹤:以碳減碳,北京冬奧創“零”紀錄

2020年8月,北京冬奧組委釋出通知,正式明确手持火炬使用氫氣作為燃料。是以,北京冬奧會境内接力火炬全部應用氫燃料,在開幕式上使用氫燃料點燃北京冬奧賽場的主火炬,同時在賽事期間大量使用氫燃料電池車,以減少污染物排放。

曆數往屆奧運會,主火炬燃料大量使用液化天然氣或丙烷等氣體,價格便宜且燃燒熱量高。氫能是世界公認的清潔能源,燃燒産物隻有水,被視為未來能源革命的颠覆性技術方向。然而,氫能利用涉及“制備、儲存、運輸、應用”多個環節,采用氫燃料火炬對氫能綜合利用水準提出了較高要求。

作為世界上最小的元素,如何保證氫在運輸和傳遞的過程中不會洩漏?如何保證主火炬穩定持續燃燒、同時具有曲線美感?為此,航天科技集團六院11所(京)和六院101所組成的六院火炬研制團隊用了兩年時間,攻克氫燃料火炬的各項難題。

第一财經記者從中國石化集團公司獲悉,“主火炬”的氫燃料由中國石化燕山石化提供。為保障冬奧會主火炬氫氣供給,中國石化燕山石化成立了保障小組,從氫氣充裝、測試、運輸保障等各環節,制定了詳細的工作方案和保障措施,確定了所供氫氣的高品質安全。

以“不點火”代替“點燃”,以“微火”取代熊熊燃燒的大火,本屆冬奧會僅主火炬一項,就節省了約99.9%的能量。

“氫能在火炬上的應用如同一個縮影。”張建紅認為,這将進一步促進中國在發展氫能領域實作彎道超車、保障國家能源安全,同時創造新的經濟增長點。

二氧化碳再利用,造就冰雪勝境

截至2月9日,速度滑冰項目進行了4個比賽日的争奪,運動員先後6次重新整理冬奧會紀錄。一時間,國家速滑館“冰絲帶”赢得了“最快的冰”美譽。

令人意外的是,看似普通的冰面實際也蘊藏着“黑科技”:這是世界上首個使用天然工質二氧化碳制冷技術替代傳統制冷劑氟利昂制造冰面的工程。在兩三厘米厚的冰面下,埋下了十餘層不同結構,防潮層、防凍層、滲透層……其中一層是密布的制冰管,裡面流動着液态二氧化碳。

北京冬奧組委1月釋出的《北京冬奧會可持續發展報告(賽前)》顯示,北京冬奧會國家速滑館、首都體育館、首體短道速滑訓練館以及五棵松冰上運作中心使用的二氧化碳制冷劑,是從工業副産品收集提純擷取。2021年底初次填充過程,合計減少900噸二氧化碳排放。

史無前例的工程,意味着一次理念和技術的突破。

國家速滑館制冰技術方案由十多位院士、國内行業協會頂尖專家、建設代表進行反複論證。在與北京冬奧組委、國際奧委會制冰專家的讨論中,北京大學教授張信榮提出,“我們的冰場再也不能用氟利昂去制冰了”。傳統制冷劑氟利昂環境破壞嚴重,安全性差,同時氨具有一定爆炸和毒性危險。是以,他主張将更為環保的二氧化碳制冰技術應用于北京冬奧。這一新穎的提議赢得了支援,天然工質二氧化碳制冰的論證工作正式啟動。

論證工作并非一帆風順。随後的幾年時間裡,奧組委走遍江南塞北,尋訪大洋彼岸,最終才通過了這份方案。借助天然工質二氧化碳制冰技術,中國在人類冬奧會曆史上率先實作了替代氟利昂制冰。

冰雪上的綠野仙蹤:以碳減碳,北京冬奧創“零”紀錄

在2月9日答記者問時,李森表示,二氧化碳制冰技術不會造成溫室氣體效應,也不會造成臭氧層的破壞。二氧化碳制冰技術能夠很好地回收熱能,在運作中的節能達到20%左右。“它在建設時成本會稍微高一點,但從長期使用來看,它會大大地降低成本,因為它在熱能回收利用等方面有優勢,是以說二氧化碳制冰技術是一個非常好的技術。”

制冰是冬奧場館技術實力的綜合展現。“中國使用二氧化碳這一新型制冷劑的勇氣可嘉,在此之前,中國還沒有冰場使用過這一技術。感謝中國付出的努力,讓這一切變為可能。”國際奧委會制冰工程顧問阿·吉·薩瑟蘭在此前的媒體吹風會上稱,“希望北京冬奧會的二氧化碳制冰技術能傳遍全世界。”

國際奧委會相關官員表示,二氧化碳制冷系統的使用,率先為世界做出了環保和可持續的示範,R449A制冷劑的選擇,将使得北京冬奧會成為冬奧會曆史上冰上場館制冷劑GWP(全球變暖潛能值)最低的一屆冬奧會。

“張北的風點亮冬奧的燈”

張女士是土生土長的張家口人,她小時候常聽人們說的一句話是——“一年兩場風,一刮刮半年”。今年春節,她回到老家陪親人坐在電視機前一起看冬奧會。令她意外的是,她家門口的風甚至點亮了螢幕裡的冬奧。

河北省張家口市所在的壩上地區,海拔1400米左右,地域遼闊,具有優質風能和太陽能,是國家規劃的9個千萬千瓦級風電基地之一。

在電力團隊兩年多的努力下,2018年破土動工的張北柔直工程創造了“世界上第一個真正具有網絡特性的直流電網”、“世界上第一個實作風、光和儲能多能互補的直流電網”、“世界上最高電壓等級最大容量的柔性直流換流站”等12項世界第一。

通過張北柔性直流電網試驗示範工程這條“綠電高速路”,張北的風、光等可再生能源被轉換成綠色電力,輸送到北京、延慶、張家口三個賽區,點亮了北京冬奧會場館,實作了全部場館正常電力消費100%使用綠電。

李森表示,這個結果的實作,也得益于跨區域綠電交易機制,通過市場化電力交易機制,為冬奧場館的“綠色運作”提供保障。

正如國際奧委會企業和可持續發展總監瑪麗·薩魯瓦在上述釋出會所說,“可持續性的目的是讓社會經濟效益最大化,但它并不僅限于體育本身。”業内人士認為,奧運綠電工程是探索實作清潔能源大規模“輸送-并網-消納”一體化的重要途徑,它不隻對于冬奧的意義重大,還将對若幹領域産生巨大拉動作用。

“一方面,中國的風電和光伏将進入爆發式增長,柔性直流輸電技術和建設也步入快速發展階段。另一方面,為了保障張北柔直電網穩定運作,豐甯抽水蓄能電站穩坐後方,是以它将帶動大陸儲能産業的高速發展,能源數字化也将迎來黃金發展期。”張建紅說。

根據北京冬奧組委會釋出的《北京冬奧會低碳管理報告(賽前)》,通過低碳能源、低碳場館、低碳交通等多項舉措,北京冬奧會所産生的碳排放已盡可能降低。同時,采取了林業固碳、企業自主行動等碳補償措施。經過綜合測算,北京2022年冬奧會和冬殘奧會産生的碳排放量将全部實作中和。

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