迈向零碳未来

pixinoo / iStock

一个通过将全球碳排放量尽可能减少到零，来消除气候变化的最严重后果，是人类面临的最紧迫的挑战之一。加州大学圣地亚哥分校已经启动了深度脱碳计划来做到这一点。他们计划在现实世界中这样做——成本很重要。

这项计划是加州大学圣地亚哥分校的教师们在科学、技术和政策的交叉领域共同努力的结果。它将现代社会的研究——经济、政治和社会组织——嵌入到能源系统的专家技术研究中。我们的目标不仅是了解能源系统如何运作，还包括政策和社会运动如何转变能源和保护地球。

加州大学圣地亚哥分校的研究人员正在努力从根本上重新发明电网，这是脱碳的核心挑战之一。他们正在为整个运输系统探索替代燃料和电池存储。他们正在解决为整个地球提供清洁能源的日益增长的需求，帮助增加燃料的获取，同时大幅减少污染。

加州大学圣地亚哥分校校长Pradeep K. Khosla说:“加州大学圣地亚哥分校正在以一种包容、全面、可行的方式，帮助指导世界能源和交通系统脱碳的艰难过程。”“这正是加州大学圣地亚哥分校的那种紧迫、突破边界的工作。”

加州大学圣地亚哥分校深度脱碳倡议:乔治·泰南和大卫·维克多对新的、跨校园的应对气候变化的倡议进行了独特的概述。

深度脱碳研究与教育

通过深度脱碳计划，加州大学圣地亚哥分校将利用其在校园内的巨大研究优势，作为一个学术中心，将从不同角度研究脱碳相关问题的学生和教师联系起来。

雅各布工程学院的乔治·r·泰南和全球政策与战略学院的大卫·g·维克多领导了这项计划。泰南是机械工程的副院长和教授，是双鱼座研究项目的负责人，专注于核聚变作为能源。维克多是一名政治学和政策专家，并联合指导国际法和法规实验室，研究国际法在现实世界中的实际运作。

维克多说:“我可以看到我们建立了一种新的模型，不仅能让我们了解技术上如何脱碳，还能了解社会和政治上的限制和机会。”“加州大学圣地亚哥分校还拥有一个惊人的微电网，它是世界上一些最有趣和先进的能源系统的示范案例，也是由拜伦·沃索姆、比尔·托雷和其他在能源系统方面拥有深厚专业知识的人精心策划的试验台。”

其目的是帮助现实社会将最好的科学技术与政治上现实的战略联系起来，将新能源系统——电力、风能、植物性、核能，等等——在全球碳排放中发挥作用所需的规模到位。与此同时，这需要在满足世界日益增长的能源需求的同时完成。

“我们如何将低碳或零碳能源技术的成本降低到与化石燃料具有竞争力，甚至可能比化石燃料更便宜的程度?”这是摆在工程师面前的挑战之一，”泰南说。“政策制定者面临的问题是‘这些成本是什么?以及“有哪些政策可以用来加强或加速这种转变?”’”

“深度脱碳”是什么意思?乔治·泰南和大卫·维克多解释了脱碳的确切含义——降低地球大气中的二氧化碳——同时概述了加州大学圣地亚哥分校深度脱碳计划如何将脱碳的技术部分与现实世界的社会和政治机会联系起来。

深度脱碳到底是什么?

深度脱碳是指向全球能源经济转变的过程，向大气中排放零或接近零碳。今天的全球能源经济主要由化石燃料的燃烧提供动力，除了颗粒和其他污染物外，这些燃料还向大气中排放二氧化碳或二氧化碳。二氧化碳是一种导致气候变化的气体，与此同时，科学家们发现全球气温急剧上升，二氧化碳在地球大气中的积累量创下了纪录。

“人们显然认识到，世界经济需要转向低碳和零碳能源。我不认为这有任何争议，”泰南说。“但我认为，我们所缺少的，以及这个倡议能够帮助凸显出来的，是挑战的规模。”

深度脱碳的问题和挑战源于全球能源需求到本世纪中叶将大幅增加的事实。与此同时，碳排放必须基本为零，才能避免气候变化对人类、经济和生态造成最灾难性的后果。

“我们必须满足人类的需求——满足90亿或100亿人的能源需求——我们必须以一种不以不可接受的速度排放碳的方式来做到这一点，”他说。

作为深度脱碳计划的一部分，来自加州大学圣地亚哥分校的教职员工将带来他们的专业知识，帮助世界各地的政府和专家应对这一艰巨的挑战。

例如，雅各布斯学院的纳米工程师Ying Shirley孟和物理系的Oleg Shpyrko通过可持续电力和能源中心合作，解决发电和储存能源方面的关键技术挑战。他们的储能研究对许多领域都有影响，包括电动汽车、风力涡轮机和可穿戴电力设备。

在能源研究中心，目前由雅各布斯学院教授Farhat Beg, Carlos Coimbra和Jan Kleissl领导，研究团队正在推进聚变能源，太阳能预测和先进的能源存储。他们还在开发燃料电池，这是一种通过化学反应产生能量的设备，不会产生像燃烧煤炭或汽油那样多的污染。

斯蒂芬·梅菲尔德在生物燃料生产方面的开创性工作为政策制定者提供了替代能源生产的碳排放化石燃料的能源。照片由Erik Jepsen/UC San Diego Publications拍摄

生物科学部的斯蒂芬·梅菲尔德(Stephen Mayfield)领导着21世纪的食品与燃料，这是一个校园研究部门，利用绿色植物和藻类开发创新和可持续的可再生能源生产解决方案。梅菲尔德是世界著名的生物燃料生产研究人员，同时也是加州藻类生物技术中心的主任。

核查也将在新兴的全球碳减排努力中发挥关键作用。几十年来，斯克里普斯海洋研究所的研究人员一直是测量导致全球变暖的二氧化碳、微量气体和气溶胶浓度的领导者，他们的领导者是大气科学家拉尔夫·基林、维拉巴德兰·拉马纳坦、金·普拉瑟和雷·韦斯。基林是斯克里普斯二氧化碳项目的负责人，著名的基林曲线一直在跟踪大气中的二氧化碳浓度。他和Weiss领导了一项努力，研究如何利用已经收集到的关于温室气体的数据来验证各国正在做出的减少温室气体排放的国际承诺。

全球政策与战略学院教授詹妮弗·伯尼探讨了脱碳的另一面:能源使用、贫困和为全球人口提供电力。摄影:Marshall Burke

“一个目标是让每个人都了解其他学科的研究人员是如何看待世界上正在发生的事情的，”维克多在9月28日的倡议系列研讨会上说，孟讨论了电化学储能的挑战和机遇。未来研讨会的演讲者包括梅菲尔德、全球政策与战略的詹妮弗·伯尼、化学与生物化学系的克利夫·库比亚克和能源研究中心的威廉·托雷等人。

维克多说:“从这里开始，我们可以开始看到跨学科合作的出现。”此外，该计划的方法不仅是帮助加州大学圣地亚哥分校的学者了解其他学科是如何工作的，而且还与企业、政策领导人和社区进行接触。该计划的领导人表示，这就是世界如何从谈论脱碳转变为行动。泰南说:“让全世界——让企业、让政府、让民众——真正应对转型所需的范围和规模，这是这项倡议可以帮助的事情之一。”

Victor补充说:“我们谈论的是在未来几十年里，每年在能源系统中改变数万亿美元的投资模式。这必须要有现实感。这就是我们希望实现的目标。”

了解更多有关深度脱碳倡议加州大学圣地亚哥分校。