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商业建筑“碳中和”按下快进键,“三步走”实施路径明确

商业建筑产业中的“碳排放”作为全球“碳排放”的主要来源,如何减排及发展相适应的负碳技术是实现“碳中和”的重要手段。随着“碳中和”目标的设定,商业建筑以及其上下游产业链将引来新一波的挑战与机遇。



自20世纪80年代,全球平均温度总体呈上升姿态。仅2020年,全球全年的平均温度上升了1.0摄氏度。应对气候变化,已经成为各国共识,

而导致全球变暖、臭氧层空洞等气候变化的主要原因之一,是自工业革命以来人类活动所排放的二氧化碳正在猛增。因此控制气候变化的关键是“控碳”,其必由之路是先实现“碳达峰”,而后实现“碳中和”。

在2020年第七十五届联合国大会上,中国向世界郑重承诺力争在2030年前实现碳达峰、在2060年前实现碳中和。2020年中央经济工作会议也将“做好碳达峰、碳中和工作”作为2021年重点任务之一。此后“碳中和”热度一直居高不下,在各行业中均引起了热烈的关注和讨论。

在线数据网站Our World In Data的调查数据表明:2018年全球温室气体排放的主要来源是能源消耗,达到73%的比例,其中建筑用能占比为18%。

根据美国EIA机构的评估,建筑产业碳排放约占全球碳排放的30.8%,减排潜力巨大。其中包括建筑材料的生产与运输,回收和建筑用能。

自“十一五”规划,我国就将商业建筑的绿建化以及智能化当作重中之重。相关行业也一直在向“碳中和”的目标努力,节能减排、能源替换以及负碳吸收是商业建筑“碳中和”三步走的重要实施路径。

节能减排

商业建筑实现“碳中和”的*步是节能减排。

早在2005年,“绿色建筑”的概念就被提出,现如今绿色低碳已成为社会发展的趋势和主流。近年来“楼宇经济”兴起,商业建筑的节能减排规划愈发成为社会各方关注的重点。

目前,商业建筑节能减排主要从以下四方面推进。

一是需要大力推广低碳产品与科技在商业建筑中的应用。例如改造与更新老旧设备,采用LED灯、智能新风系统等节能设备对大楼进二次改造等。比如广州珠江城应用了透水砖以及屋顶集水系统,来收集塔楼屋面与裙楼屋面的雨水,将其应用于冲厕、水景补水以及绿化浇灌;还有外遮阳系统可以减少夏季阳光直射,有效降低空调能耗。

二是加快商业建筑数字化建设。通过大数据、云计算等AI技术赋能商业建筑,例如安装电能实时在线自动监控系统,对用电用量进行智能化节能管理。此外推广智能用电设备,通过智能终端使用户实时了解用电明细、耗能分析、分时电价等帮助用户规划合理的运行方式,提高能源使用效率。当前,各大地产商也都在各自建立,或入股、投资自己的商业建筑服务商。

三是商业建筑内部分布式智能电网。智能电网项目是国家发展规划的重要组成部分。随着新能源、小型分布式能源的发展,商业建筑有望转化为微型新能源发电厂,实现建筑内用电循环。

四是落实低碳监控政策,推动商业建筑节能减碳改造进度。政府部门联合物业建立节能监测、评估与审查制度并定时在政府网站上予以公布,同时接受社会监督。对于虚假减排,高排放、高耗能的建筑单位进行限电、限水等措施,促使建筑进行节能改造,此外还可以树立典型、宣传和推广成功改造与管理经验。现如今,国内部分建筑达到了中国绿色建筑评价标准与LEED绿建认证,起到了带头示范的作用,成为了城市地标建筑,例如北京中国尊。

能源替换

商业建筑实现“碳中和”的第二部分是能源替换,主要是应用可再生能源与新能源

可再生能源可以有效替代传统不可再生能源的运用,有明显的节能优化效果。可再生能源在建筑设计中应用广泛,如光伏和风能并网发电项目,推广太阳能等绿色低碳能源在建筑上的有效应用。

国内有些商业建筑已经应用自然风力发电技术,其中的典型案例有沪上“*高楼”-上海中心大厦与广州珠江城。前者580米高的塔冠上“藏着”270台垂直轴涡轮风力发电机,总额定功率为135千瓦,可以为大厦每年供给超119万度的绿色电力,可满足四千多个家庭一整年的用电;后者则采用空气运动学原理在建筑外墙设计了四个凹洞,整体形状受到赛车的启发,采用了赛车引擎流线型的造型,这样的设计不仅能将通过的风力转化成电力的作用,并且还可以为四周玻璃幕墙泄压。

光伏技术在商业建筑上的应用也相对成熟。建筑光伏系统可进一步分为附加光伏系统以及光伏建筑一体化,包括楼顶太阳能光伏板、光伏玻璃幕墙等。楼顶太阳能光伏板不仅可以将日照转化为电力,还可以为大厦提供遮阳的作用;光伏幕墙是将具有发电功效的光电玻璃作为建筑的玻璃幕墙,搭配遮掩百叶,起到节能作用。

负碳吸收

商业建筑实现“碳中和”的第三步是负碳吸收,是指采用碳汇与负碳技术以实现碳中和目标。

碳汇是指通过植树造林、森林管理、植被恢复等措施,利用植物光合作用吸收二氧化碳,并将其固定在植被和土壤中,以减少空气中二氧化碳的浓度。增加碳汇是当前企业实现碳中和目标的重要途径,企业可以进行碳汇交易,通过购买碳汇指标(需通过认证机制)以抵消企业自身的碳排放,并最终实现碳中和。或者将建筑部分绿色化,例如植物墙、绿色中心,不仅帮助大厦中和一部分的碳排放,还起到调节温度、湿度等作用。

“上海中心的场地绿化面积超过1万平方米,绿化率达33.33%,通过屋顶绿化降低‘热岛效应’,增加雨水渗透,同时提供开放空间。”上海中心大厦总工程师葛清表示,绿色建筑技术每年预计将节省下千万元级的运营成本。

负碳技术可以为可再生能源为主的电力系统增加灵活性,是最终实现碳中和目标的必要技术。负碳技术主要可分为碳捕集、利用与封存(CCUS,Carbon Capture, Utilization and Sequestration),生物质能碳捕集与封存(BECCS)和直接空气碳捕集(DAC,Direct Air Capture)技术。

CCUS是指碳捕集、利用与封存,就是把二氧化碳收集起来进行提纯,进行循环再利用或者进行封存(如地下、海底等),并最终帮助自身达成负碳排放(碳消除量大于碳排放量)。BECCS与DAC技术目前由于成本高昂,还未能广泛运用到市场当中,将来有望应用在商业建筑内部。

根据高瓴产业与创新研究院数据,CCUS成本包括捕集成本、运输和储存成本以及最后的利用或封存成本,不同的项目成本区别较大。仅以捕集成本举例,工业过程中高浓度二氧化碳捕集成本大约为每吨二氧化碳15-25美元,低浓度二氧化碳捕集成本为每吨40-120美元,而DAC成本则高达400-600美元每吨。

结语

在“减排控碳”背景下,建筑行业在节能减排、能源替换、负碳吸收等商业建筑绿色产业链上将加快相关布局。

商业建筑产业中的“碳排放”作为全球“碳排放”的主要来源,如何减排及发展相适应的负碳技术是实现“碳中和”的重要手段。随着“碳中和”目标的设定,商业建筑以及其上下游产业链将引来新一波的挑战与机遇。

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