重工业如何实现低碳热能?

 

Columbia SIPA Center on Global Energy Policy107日报道】最近的研究表明人类迫切需要大幅减少水泥、钢铁、石油化工、玻璃陶瓷、炼油等重工业领域中的温室气体排放。在全球二氧化碳排放总量中,重工业的“贡献”率高达22%。其中约40%(即全球二氧化碳排放量的10%)源自化石燃料燃烧后产生的高热能。化石燃料备受重工业青睐主要在于其价格相对便宜,可以大量使用。

许多工业过程在300度甚至800度的高温高热能下才能完成。例如,传统的钢铁高炉工作温度在1100℃左右,而传统的水泥窑工作温度则高达1400℃左右。此外,许多商业工业设施需要连续操作、按需操作,工业市场从本质上对实现工业热能脱碳带来诸多挑战。在钢铁、石油化工等领域,全球商品市场对相应产品贸易和产品价格进行管理。但在许多情况下,缺乏选择可能导致工业必需品的价格急剧上涨,比如建筑必备材料水泥混凝土。碳泄漏、价格激增和贸易复杂性等风险因素限制了满足这种脱碳需求的政策应用范围。

为研究工业热能脱碳这一话题,本文几位作者初步浏览了一些运用高温、高通量和高热能的主要工业领域,包括水泥制造、初级钢铁生产、甲醛氨气合成以及玻璃制造。经过考虑,我们从最初的一套全面潜在供热方案中选择了几大与其密切相关的因素:

  • 生物质和生物燃料燃烧
  • 氢燃烧
  • 电加热,包括电阻加热和辐射加热,比如微波
  • 核供热,包括常规供热系统和先进供热系统
  • 将燃烧后的碳捕集、使用与封存(CCUS)技术运用到重工业热能供应和整个设施中

本文几位作者从成本、可用性、改造替换的可行性和生命周期碳足迹四大因素出发,关注如何改造替换现有设施。简言之,本文得出如下结论:

  1. 所有解决方案都对商业布局带来潜在挑战,产生巨大限制。
  2. 与使用CCUS技术进行改造相比,大多低碳热能的替代供应方案在技术上更具挑战性,成本也更高。
  3. 氢燃烧为所有经评估的解决方案提供最直接的热能来源,过去算上改造的替代方案,它既最简便,生命周期也最好记录。
  4. 其他的选择方案,大多都会大量增加最终生产成本,也难以实施。
  5. 想得到市场的认可,必须制定新的重工业热能和脱碳政策。

( 译者:段宇  审校:刘海萍 )

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