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脫碳燃料挑戰
來源:http://www.eurothermchina.com/ | 作者:九哥 | 發布時間: 2021-03-31 | 106 次瀏覽 | 分享到:

脫碳燃料挑戰

在能源供應、成本和脫碳潛力方面,主要燃料選擇給玻璃行業帶來了哪些挑戰和機遇?加里·卡夫報道。

2015年12月在第21屆締約方會議上達成《巴黎協定》以來,各方承諾將全球變暖控制在比工業化前水平高1.5°C的水平,以避免氣候變化的最嚴重影響。但對于玻璃行業來說,這意味著什么呢?玻璃行業歷史上主要依賴于碳排放的化石燃料來進行熔化過程?容器玻璃客戶會轉向紙張、生物塑料或鋁嗎?平板玻璃和餐具怎么樣?是否有一種低碳玻璃熔制工藝可以確保其在脫碳經濟中的使用?

考慮到《巴黎協定》確定的脫碳軌跡,政府間氣候變化專門委員會(IPCC)表示,為了將全球變暖限制在1.5℃,到2050年左右,世界必須實現碳中和。圖1中的全球排放預測顯示,在目前的努力下,2030年至2050年全球變暖可能達到1.5℃(1)。歐文斯伊利諾伊州、NSG和圣戈班都通過參與基于科學的目標倡議,對實現這一目標作出了公開承諾,該倡議要求按照全球目標實現碳中和的個人軌跡。這表明,玻璃行業最大的參與者正致力于徹底降低其熔化過程中的二氧化碳含量——可能會徹底消除化石燃料。

 

今天有什么選擇?

從可持續能源的角度來看,有許多潛在的燃料選擇和方法,但本文將重點介紹當今最具潛力的四種來源:天然氣——一切照舊;氫氣——被認為與天然氣相似,但由于缺乏成熟的基礎設施和技術,這是一個很大的進步;使用天然氣或氫氣的混合動力——這是技術上尚未確立的又一重大進步;全電動(2)——重新設計并擴大一項有100多年歷史的技術,以滿足當今行業的需求。

為什么會有不同的想法?

從歷史上看,在提交給新爐子管理層的業務案例中,能源成本被降到了一到兩行。同一個商業案例用了200行或更多行來分析資本支出明細。可以推測,在只有一種燃料可供選擇的情況下,由于競爭對手面臨著相同的未來市場條件,因此進一步對其進行建模是毫無意義的。

現在方程中有多個不同的變量:天然氣、電力、碳和可再生電力。其中每一項都有不同的基本面,并受到各國主權風險的獨立影響。

現在考慮一下,將能源成本數字調整10%可能比資本支出變化50%產生更大的美元/噸差異。換言之,與選擇固定價格可再生電力驅動的全電爐的競爭對手相比,人們可以非常努力地降低天然氣爐設計的資本支出,結果只有10%的天然氣價格上漲才能完全抵消這些節省。在電子表格的一行中很復雜也很難量化,對吧?

這些選項可以是碳中和的嗎?

從三種最具挑戰性的脫碳燃料源開始:天然氣、混合電力/天然氣和蒸汽甲烷重整(SMR)產生的氫氣。所有這些都需要在碳捕獲和儲存或利用技術(CCS/CCU)上取得突破。為了使CCS/CCU在這一領域的試點項目得以啟動,人們進行了許多嘗試,但只有少數幾個項目獲得了政府補貼,而顯示出商業應用潛力的項目更少。

 

當使用可再生能源時,電解產生的氫氣確實可以是碳中性的,但根據近似計算,電解產生的氫氣熔化玻璃所消耗的能量幾乎是直接使用電力的兩倍(見圖2)。盡管如此,也可以設想這樣一種情況,即由于技術優勢,混合動力方法相對于全電動的額外能源和技術成本是值得的,或者至少值得考慮。技術上的突破,例如用低成本豐富的金屬制成的新電極表面和電解改進,能將能源效率降低近50%,如果這些技術被證明是商業上可行的,可能會有所幫助。

全電爐當然可以由來自世界各地許多電網的可再生電力供電,因此可以被認為是碳中性的。特別是如果將新的200 GWh的年需求量與電網上新的可再生能源裝置的200 GWh相匹配,即使目前電網遠未達到碳中和。

供應風險是什么?

能像每個人都期待的天然氣那樣,以安全可靠的形式提供能源嗎?事實上,天然氣還會供應嗎?不僅僅是身體上的,世界會允許嗎?超過60個國家已經或正在考慮將碳中和納入法律。2019年,歐盟提出了歐洲綠色協議,目標是到2050年成為第一個氣候中立的大陸。歐盟委員會希望不遺余力地審查每一項歐盟法律法規,以使其與新的氣候目標保持一致。這將從可再生能源指令和能源效率指令以及排放交易指令開始。在占全球經濟22%的歐盟,化石燃料很可能很快就會成為經濟懲罰。

這將導致對綠色氫的巨大需求,從目前的約4%大幅上升。此外,國際能源署(iea)關于氫能未來的報告顯示,目前政府對氫能產業的政策支持還有很長的路要走。這種供需緊張使得綠色氫氣解決方案充其量也顯得頗具挑戰性。

另一種選擇是全電動。盡管電網已經建立,但由于工業、家庭和電動汽車的電氣化需求增加,需要大量投資,以確保電力輸送和供需平衡。國際可再生能源機構(IRENA)關于全球能源轉型的報告估計,2050年前需要在電網和能源靈活性方面投資18萬億美元。然而,可再生能源的增長是顯著的,每年的投資超過2.5萬億美元,這帶來了機遇。

量化風險和發現機會

由于所有這些不同的基本面在發揮作用,至關重要的是,高級管理人員的玻璃制造公司是充分了解和了解的風險和機遇所在。專業機構對碳、天然氣和電力10年以上的穩定展望是構建潛在情景的關鍵。多個場景加上嚴格的敏感性分析表明會發生什么,因此,最現實的結果可能是什么。只有這樣,管理團隊才能滿懷信心地進入這個勇敢的新世界。

減少這些市場風險的一個手段是使用可再生能源,因為可再生能源基本上沒有邊際生產成本,也沒有燃料成本,因此可以在財務上與能源市場脫鉤。風能和太陽能等可再生能源發電技術的成本也在下降,企業的實施也在上升。澳大利亞、美國和越來越多的歐洲(見圖3)(3)是所謂的企業購電協議(PPA)的溫床,因為商業和工業買家將其視為批發市場前景的低成本和低風險替代品。不僅是企業對消費者(B2C)或電信行業希望樹立綠色形象。藍鏡鋼鐵(BlueScope Steel)、鮑爾公司(Ball Corp)和康明斯(Cummins)只是工業企業利用這些機會的幾個例子。

結論

不幸的是,預測未來并不容易,但可以采取措施來了解各種可能性。花點時間展望未來,充分了解未來能源成本和可用性,利用可靠的10年能源市場前景,為管理團隊構建可靠的方案。在選擇能源時,通過找出相關技術和基礎設施的投資地點,考慮供應風險。

提前研究這一點很重要,否則,在項目中,選擇的能源供應在技術上不可用的事實可能會被發現得太晚。最后但并非最不重要的一點是,利用可再生能源來降低風險和綠化投資組合。 

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