新能源电池在北京冬奥会绿色体育运动中的影响

袁 野

(湖南工业职业技术学院,湖南 长沙 410007)

近几年,随着能源危机、金融危机的加剧和人类对气候危机理解的深入,新能源在世界范围内呈现出迅猛发展的趋势。世界各国都在寻找能够持续再生的新型绿色能源,新能源获得各类人群的关注,有关新能源领域的投资也有了显著的增加,因此,新能源电池的生产能力也得到了快速发展。新能源一般是指传统能源之外的各种能源形式,包括太阳能、生物质能、水能、风能、地热能、波浪能、洋流能和潮汐能以及海洋表面与深层之间的热循环等。此外,氢能、沼气、酒精、甲醇等也属于新能源范畴。基于新能源技术开发的电池被称作新能源电池。目前,常见的新能源电池类型主要有锂离子电池、镍氢电池、燃料电池、铅酸电池、超级电容器、钠硫电池和太阳能电池等。

新能源电池技术发展的关键在于可再生能源,而风力发电则是具有技术和成本优势的新型能源之一。新能源电池技术的出现,关系到能源安全、气候安全和经济增长。虽然在短期内,新能源还不能完全取代传统的矿物燃料,但是,由于全球的能源供应和需求的短缺以及对温室气体排放的控制,新能源的推行和发展势在必得,资本的注入与政策的扶持都为新能源电池技术的发展开辟了广阔的空间。随着新能源电池技术的不断发展,市场规模不断扩张,可以预计,各种新能源对传统能源的逐步取代,将会改变人们的生存与生活,也会影响到全球的经济、政治格局。

1 新能源电池在绿色体育运动中的影响

1.1 新能源电池在北京冬奥会绿色体育运动中的经济意义

现在,我国的经济发展速度很快,但也带来了大量的经济损耗。从经济效益上看,新能源电池技术具有明显的优越性。在新能源电池技术问世以前,煤和天然气是两种广泛使用的能源。从资金的角度来看,这两种能源不但开采成本高昂,而且还有后续持续产生的运输费,并且都会产生额外的容量成本,比如天然气和煤炭的加入费,而太阳能系统则不需要额外的成本,只要前期安装完成,就可以通过太阳能传输系统吸收太阳光,转化为可利用的能源,可以说,太阳能的利用在后期的成本远远低于传统能源。太阳能电池技术在处理过程中,把太阳能转换成热能,就可以实现传统能源的加热作用。

新能源电池技术是我国“双碳”发展的重要战略技术,也是我国能源变革道路上的重要一环。目前我国正迎来新能源电池技术的革新,而新的电池技术,更是催生了一个新兴行业的崛起。然而,在过去的200 年里,电池的构造实际上并未发生过多改变。它包括3 种材料:负极材料、正极材料和电解质。该结构天然地构成了一种介于正/负极材料与电解质之间的界面。两个界面间有一个电位的差异,这就是电池的电压。不管是否使用了电池,电池内部的反应界面都在工作。这也是电池安全问题和老化问题的根源。

中国将新能源电池技术应用到北京冬奥会中,各种新能源设施历经冬奥会这种极其考验机器适用性和抗风险能力的赛事,圆满完成了任务,使各国体育健儿能够在赛场上尽情发挥自己的实力,在奥运村有宾至如归的体验,突破极限,展现风采。真正遵循了北京冬奥会“绿色、共享、开发、廉洁”的理念,向世界展现我国走可持续发展道路的决心。

1.2 新能源电池在北京冬奥会绿色体育运动中的社会意义

新能源电池技术的研究与制造是一次重大的技术变革,无论是太阳能、风能,还是地热等,都是新技术、新的社会价值观念的体现。新能源电池技术的应用可以有效地弥补全球传统能源储备的不足,缓解石油和其他资源的匮乏所带来的各种危机。这也是新能源电池技术在资本市场上备受追捧的一个重要因素。新能源电池技术不仅缓解了能源储备不足给人类社会带来的各种危机,而且可以从根本上减少对环境的破坏,可以说,新能源技术的发展对环境保护作出了一定的贡献,这也是新能源技术的绿色社会价值。新能源电池技术的应用,将大大减少CO2的排放量,净化环境,并对气候起到保护作用。增加耕地、减少草原、留住蓝天,这些对环境的影响,都具有长远意义。该项技术已经在2022 年北京冬季奥林匹克运动会上得到应用,并成为推动奥运电动车的关键技术。一个成熟、合理的资本市场往往能够迅速地接纳新的事物,因此,如新能源电池技术等具有社会价值的产品会受到欢迎也就不足为奇了。

1.3 新能源电池在绿色体育运动中的环保意义

新中国成立后,我国的工业发展迅速,也导致了一些环境污染问题,给我国后续的发展带来一些负面的影响。由于工业发展而造成的环境问题太过突出,引起了全球对环境问题的关注,现在几乎世界上所有国家,甚至是联合国,都在讨论环境问题。新能源电池技术在环保方面的优势更加明显,新能源不需要进行开采,不会对自然环境产生破坏,而且在生产和使用过程中,CO2排放量要比传统能源低得多,污水排放为零,对环境的污染程度较低。北京冬奥会为实现“碳中和”所做的努力,充分反映了中国绿色发展的思想。

2 新能源电池在北京冬奥会中的应用

2.1 新能源电池技术满足体育运动场馆电力需求

大型奥运会场馆的占地面积大,承办赛事的规模巨大。为维持正常运转,保障能源供应的可靠性,同时遵循北京冬奥会所秉承的“绿色、共享、开放、廉洁”的理念,电力需求具有两个特征:一是利用电力,二是节约能源。

在众多备选的新能源类型中,太阳能作为一种清洁、安全、节能的能源,正逐渐被应用在日常生产和生活中。太阳能电池是一种把光能转换为电能的装置,但是由于存在光电转化效率不高、价格高、电池系统配置复杂等问题,在近期内投入到大规模生产和应用中,存在一定的困难,因此太阳能在大多数情况下,只能作为电动汽车的补充电源。在奥运场馆的电力设计中,太阳能却是一大重要出场嘉宾,例如:水立方的琉璃幕墙看似普通,实际上却是一座发电站,不仅节能,更能创造能源,可以真正实现利用绿色能源的设想。水立方所采用的“双玻组件”在我国尚属首次使用,可将太阳能转换为电能,并且具有适用于严苛环境、可靠性高、发电量高等特性。当阳光照射到玻璃上,太阳能便可以转换为电能,实现奥运场馆“0 能耗”的目标。在开幕式上,冰球运动员将冰球击打到场馆中央的冰墙上,随着虚拟冰球在冰墙内来回撞击之后,冰立方开始碎裂,一个晶莹剔透的冰雪五环破冰而出。这个冰雪五环内部装有特种新能源电源系统,为其内部供电。

从太阳能到水龙头,水立方场馆的设计,为节约能源实现“0 能耗”贡献了许多技术革新和设计巧思,每一处细节都渗透了工作人员的汗水与智慧。北京奥运场馆的基础设施投入了大量的技术。如今,北京唯一座新建成的冬奥会场馆就是被称之为“冰丝带”的国家滑雪馆。

2.2 新能源电池技术支持冬奥会上电动汽车低温运行

与以往不同的是,氢燃料客车、纯电动汽车成为承担此次冬奥会交通出行任务的主要力量。200 多辆氢能大巴正式运行,新能源车辆的使用比例为历届冬奥会之最。选用氢能作为火炬燃料,并且投入了超过1 000 辆氢燃料电池车,这对氢能产业与体育事业的结合发展起到了非常好的示范作用。

冬奥会比赛场地大多由冰雪覆盖,室外温度可能达到-20 ℃,而且不同赛区地形也不同,山路以及冰雪路面给新能源汽车的使用带来了挑战,在冬奥会上使用的交通运输工具更需要具备抗风险能力。出现在冬奥会上的新能源汽车,可在-30 ℃的低温状态下完成工作。

以新能源电池技术为支撑的电动汽车在北京冬奥会的大规模亮相,让大家真切地感受到了新能源电池技术离日常越来越近。被用于新能源汽车的氢能来源丰富、绿色低碳,具有燃烧热值高、燃烧产物无污染的特点,是世界上最干净的能源之一。随着“碳中和”概念的提出以及制氢、氢能储运和电池技术的发展,氢能也逐渐成为我国大力推广发展的一种新能源。氢能产业在我国仍处于产发展初期阶段,与生物质电、光伏、风电等其他相对成熟的新能源产业相比,氢能仍处于发展初期,但市场潜力不可小觑。

2.3 以新能源电池技术为依托,实现“绿色奥运”

为了达到北京冬奥会“碳中和”的目标,在张北柔性直流电网项目的基础上,把张北的风能、太阳能等绿色电力输送到北京,使得北京奥运场馆几乎100%使用绿色电力。冬奥会场馆如国家速滑馆、五棵松运动中心,采用了CO2超临界制冷技术,使冰表面温度相差不超过0.5 ℃、碳排放量几乎为0,在冬奥会上大规模运用这种技术,在奥运史上还是首次,并且采用了冷热联用技术来循环,可以提高30%～40%的能源效率。80 台氢燃料电池车辆在张家口站进行了试运行,将有700 多台氢燃料公交车投入延庆和张家口;研制成功的用于代替柴油发电车的氢燃料电池应急发电车,已经在国家滑雪馆和国家高山滑雪中心进行了试验。

窥一斑可知全豹,处一隅可观全局。绿色奥运的背后,是我国在“碳中和”方面做出的努力,彰显了“十四五”之后,我国发展绿色经济的决心。中国新能源技术迎来了新一轮革新,通过冬奥会中新能源技术的全面运用,也给外界传达出我国坚定转型的信号。

3 结语

面对能源危机、金融危机,人类对气候危机的理解日渐深入,新能源技术发展迅猛。世界各国在新能源电池技术领域的投资有了显著的增加,新能源电池技术的生产能力也得到了快速的发展。在后北京冬奥会时期,将继续在城市发展过程中,不断为技术冬奥的成果提供实际的应用,让技术成果由冬奥会进入到城市发展的实用领域,进入普通百姓的生活,同时也成为北京建设世界科技中心、建设世界科技强国的一股新力量。