ההשפעה של אנרגיה מתחדשת על צמצום פליטות פחמן בתעשיות כבדות

אתגר הפחמן של תעשיית כבד

תעשיות פליטה כבדות - מלט, כימיקלים, מימון, הכפפה והנייר, ומתכות לא-פרות – הן מהוות את עמוד השדרה של הציוויליזציה המודרנית. Steel מפצה את המבנים שלנו, מלט מבסס את התשתית שלנו, וכימיקלים מאפשרים הכל מתרופות לדשנים, אך תפקיד בסיסי זה נושא מחיר סביבתי כבד בלבד.

עם זאת, שינוי פרדיגמה הוא מתקדם.חדש אנרגיה, בשילוב עם חשמלרציה, מימן ירוק ולכידת פחמן, מתחיל לחדור את המגזרים הקשים האלה אל-המוח.המעבר הוא לא רק שאיפה סביבתית אלא מציאות כלכלית מתפתחת.העלויות המטבוליות של הרוח והשמש, בשילוב עם הפחתת תמחור פחמן ומחויבות של אפסי-רשת תאגידית, מכריחים את מפעילי התעשייה לחשוב מחדש על אספקת האנרגיה שלהם.

סולם הבעיה: הרשאות תעשייתיות בקונדו

כדי להבין את ההשפעה הפוטנציאלית של מתחדשים, יש קודם כל לתפוס את גודל פליטות תעשייתיות.פליטת CO2 תעשייתית גלובלית עמד על כ-9.4 ג'יגה-טונות בשנת 2022, על יותר מרבע מכלל פליטות הקשורות לאנרגיה, כפי שדווח על ידי FLT:0reaFLT:1 גלובלית של CCS InstituteFve:2Fal 3, בתוך סך הכל, שלושה מגזרים:

• ייצור:0 (FLT:1) Emits בערך 2.6 GtCO2 בשנה - כ-7% מכלל פליטות הגלובליות.כל טון של פלדה מייצר בממוצע 1.85 טון של CO2, עם פליטות שמגיעות הן משימוש באנרגיה (בפרק אחרון) ותגובות כימיות (הפחתת ברזל אוז).
• ייצור:0 (Cement Manufacturing:FLT:1 Contributes סביב 2.5 GtCO2 מדי שנה, כ 8% מפליטת המלטות הקשורות לתהליכים (העברה של אבן גיר), לא קשור לאנרגיה, מה שהופך אותם קשים במיוחד לטיפול באנרגיה מתחדשת בלבד.
• ייצור טבולי ופטרונוכימי: ראטפל:1 ( Emits בערך 1.5 GtCO2 בשנה, כולל צריכת אנרגיה וחמצן של מזון. Ammonia, methanol וכימיקלים בעלי ערך גבוה מסתמכים במידה רבה על גז טבעי ודלקים מבוססי שמן.

לתעשיות אלה יש שלושה מקורות פליטה עיקריים: הבעירה ישירה של דלקים מאובנים לחום, פליטות עקיפות מחשמל שנרכש, ותהליך פליטות הטמונות לתגובות כימיות.התחדשות יכולה לטפל בשני הקטגוריות הראשונות ישירות, בעוד השלישי דורש אסטרטגיות משלימות כגון מימן ירוק, סלקציה של חום, או לכידת פחמן ומחסן (CCS).

כיצד חידושים הם תעשייה כבדה

אלקטרוניקה ישירה של חום

היישום הפשוט ביותר הוא החלפת מרתמי דלק מאובנים, פרווה, ו קילונים עם חלופות חשמליות המופעלות על ידי חשמל מתחדש. חץ חשמלי (EAFs) בפלדה הם דוגמה מבוססת היטב, כבר בשימוש נרחב עבור מחזור מבוסס גרוטאות. גדל, משחתים חשמליים ומשאבות חום הם פרוסים עבור טמפרטורה נמוכה להורדת אלומיניום (עד 200C) בטמפרטורות גבוהות יותר של טמפרטורות גבוהות יותר, אבל עלייה של טמפרטורות גבוהות יותר של זכוכית.

מאפשר מפתח הוא העלות של חשמל מתחדשים. סוליפולטאי (PV) ורוח החוף מציעים כעת את המקור הזול ביותר של חשמל חדש באזורים רבים, לעתים קרובות מתחת 30 /MWh. זה הופך את החשמל לתחרותי מבחינה כלכלית, אפילו חשבונאי עבור אובדן היעילות של המרת חשמל לחום עתיר.

ירוק הידרוגן כמו דלק תעשייתי ו Feedstock

מימן ירוק – הגדל על ידי מים אלקטרוליטיים באמצעות חשמל מתחדשים – מסמן מסלול לתהליכי מדה-פחמי שקשה לחשמל.בפלדה, מימן יכול להחליף את הקוקאין כגורם מופחת בדלק (DRI) המבטל את פליטות הפחמן הדו-חמצני מצעד ההפחתת הפחתת ה-FLT:0SSABFLT1 בשבדיה ו-F2:

האתגרים הנוכחיים כוללים את העלות הגבוהה של אלקטרוליטיזה, אשר נשאר מעל 4 / ק"ג H2 ברוב המקומות, בהשוואה 1-2 / ק"ג עבור מימן אפור מגז טבעי.עם זאת, עלויות צפויים ליפול 2 / ק"ג עד 2030 כמו בקנה מידה ייצור אלקטרוליצר ומחירי חשמל מתחדשים ירידה.

מערכות Renewable-Fossil

בהתחשב בטבע לסירוגין של רוח ושמש, מפעילי תעשייה רבים מאמצים תצורה היברידית המשלבת מתחדשים עם גז טבעי או אחסון סוללה.בהגדרות כאלה, אנרגיה מתחדשת מספקת את רוב הביקוש השנתי לחשמל חום, בעוד גיבוי מאובנים מבטיח המשכיות תהליך במהלך תקופות נמוכות חידוש. גישה זו מפחיתה באופן משמעותי את פליטות (3–70%) ללא צורך בפרישה מלאה של נכסים קיימים.

ניתוח של מגזר-על-ידי-אבטחה: היכן שחדשנים הופכים את ההשפעה הגדולה ביותר

פלדה: מ- Blast Furnaces to Green EAFs

פלדה היא הפליטות התעשייתיות הגדולות ביותר והמגזר שבו שילוב מתחדש מתקדם ביותר.הפיצוץ המסורתי פרוזנה חמצן מסורתית (BF-BOF) מסלולים הם פחמן-רגישים.השינוי לעבר FLT:0electric arc furansancesFLT:1 המופעל על ידי אנרגיה מתחדשת מציע צמצום פליטות מיידיות.

חברות כמו FLT:0 ;NcorirFLT 1 בארצות הברית ו-FLT:2 salzgittercioFLT 3 בגרמניה כבר חתמו על PPAs ארוך טווח עבור רוח ושמש כדי לכפות את EAFs. Nucor של 250MW PPA בטקסס צפוי להפחית את פליטות של 400,000 טון בשנה, אירופה המיוצרת מימן: 4B2FYFLT, 000 מוצלח, 000 ו-VTR.

המונחים: Tackling Process Emissions

(ה) ניצבת בפני אתגר הדה-קרבן הקשה ביותר, משום שפליטת ההסלמה היא פנימית לתגובת הכימית, לא רק מקור האנרגיה.גם אם כל החום מגיע ממתחדשים, כ-60% מה- CO2 של מלט נשאר.לכן, שילוב מתחדש במלט חייב למקד שתי חזיתות: אספקת הקילנדר והטרף, והמשך של תהליך הפליטה חשמלית.

אנרגיה מתחדשת עדיין יכולה לספק הפחתה משמעותית כאן, באמצעות אנרגיה סולארית תרמית או מרוכזת שמש כדי לייצר חום עתיר גבוה עבור כינים מלט הוא אפשרי מבחינה טכנית והוכח בפרויקטים כמו FLT:0SOLPARTBuildFLT:1 (EU-מימוןed), PV יכול גם כוח חשמל preהתחממות ושחיקה, צמצום טביעת הרגל של רכיב פחמן של רכיב החשמל עד 90%.

כימיקלים: Electrifying Steam Cracking ו Ammonia

(המגזר הכימי מסתמך רבות על סדקים קיטור - תהליך שמחממת את ערפילית או אתאן ל-800-900 מעלות צלזיוס כדי לייצר אווטרינים כיום מונע על ידי גז טבעי, פצלי קיטור מהווים נתח משמעותי של פליטות פחמן דו-חמצני.

ייצור אמוניה, המסתמך על רפורמות אדים המתאן לייצר מימן, יכול להיות מחוסן לחלוטין עם מימן ירוק וחשמל מתחדש עבור תהליך Haber-Bosch. Fertiglobe באיחוד האמירויות הודיע על פרויקט האמוניה הירוקה בקנה מידה גדול הראשון ב-2023, עם יכולת של 200,000 טון לשנה, המופעלת על ידי השמש והרוח.

נהגים ותומכי מדיניות

ירידה במשקלים עולה Outpace Fossil דלק Volatility

הנהג הכלכלי העיקרי לאימוץ מתחדשים בתעשייה כבדה עולה מאז 2010, עלות PV השמש צנחה על ידי 85%, על החוף הרוח על ידי 60%, סוללות ליתיום-יון על ידי 80%.בינתיים, מחירי הדלק המאובנים נותרו תנודתיים, נתון לזעזועים גיאופוליטיים ומגבלות אספקה. תעשייה כבדה, עם מחזורי ההשקעה הארוכה שלה ומשליפיות דקים, חיזוי יכולת השמש והרוח לטווח הארוך, כפי שמציעה כיום 10-20 מעלות קבועות חשמל לעתים קרובות מתחת לחשמל.

מחירי הפחמן ותיקון הגבול

לחץ רגולטורי מחריף את מערכת המסחר של האיחוד האירופי (EU ETS) עכשיו המחירים פחמן מעל 80 יורו לטון, ואת FLT:0Carbon Border מכוונן Mechanism (CBAM) ETS-1) עכשיו המחירים פחמן מעל 80 יורו לטון, וזה מעלה ישירות את העלות של אנרגיה מאובנים עבור צרכנים תעשייתיים.

הממשלה סובסידיות ואשראיי מס

סובסידיות ישירות להאיץ את המעבר.ה-FLT:0U.S. Reduction ActirFLT:1 מציע זיכוי מס השקעה 30% עבור השמש, רוח ואחסון סוללות, בתוספת אשראי מס ייצור עבור מימן ירוק עד $ 3 / ק"ג.תוכנית התעשייה האירופית של הסכם ירוק מאפשר סיוע המדינה עבור פרויקטים של פחמן וקרנות מימן חוצה גבולות.

חידושים טכנולוגיים מעוררים את התמורה

אחסון אנרגיה מתקדם לחום תעשייתי

אחד המכשולים הגדולים ביותר לשילוב מתחדש הוא חוסר ההתאמה בין אספקת לסירוגין לבין הביקוש התעשייתי המתמשך.החומר של אנרגיה תרמית (TES) מציע פתרון.מערכות באמצעות מלח מלוט, לבנים קרמיקה, או חומרי שינוי בשלב יכולים לאחסן חום מתחדשים בטמפרטורות עד 1,500 מעלות צלזיוס למשך מספר שעות.

דיגיטליזציה ועומס גמישות

פלטפורמות ייצור חכם ואינטרנט תעשייתי של דברים (IIoT) מאפשרות עומס תעשייתי גדול כדי לשנות את צריכת האנרגיה שלהם בתגובה לזמינות מתחדשת.לדוגמה, אבטיח אלומיניום יכול לשנות את כוח הסניפי ב-5-15% לספוג דור סולארי עודף במהלך היום, ולאחר מכן להפחית את הצריכה במהלך שיאי הערב.

מיקרוגרידים היברידיים ו- On-SiteSite Generation

אתרים תעשייתיים כבדים רבים מותקנים על דור מתחדשים של אתרי אחסון ומערכות בקרה, יצירת מיקרו-צמחים תעשייתיים.תצורה טיפוסית כוללת 10-50 מגה-וואט של השמש גג או PV בעל הקרקע, עם 10-100 מגה- 100 מגה- 100 מ"מ של אחסון סוללות ו יחידת גיבוי גז טבעי.

מחקרים בפרקטיקה

ThyssenKrupp Steel Europe: Wind-Powered Green Steel

ThyssenKrupp שותף עם FLT:0RWEIRFLT ( 1:1) כדי לבנות חוות רוח 2 GW בחו"ל בים הצפוני, המוקדשת להובלת ייצור פלדה מבוסס מימן.אתר דויסבורג של החברה נסוג עם צמחים הפחתה ישירה אשר ישתמשו מימן ירוק כדי לייצר 2.5 מיליון טון של DRI מדי שנה, חיתוך פליטות פחמן על ידי 6 מיליון טון בשנה על ידי 20.

LafargeHolcim: Solar-Power Cement במצרים

ביוזמה 2023, אספן של FLT:0 [LafargeHolcimFLT] 1 מותקן תרמי סולארי מרוכז (CST) במפעל מלט שלה בסאז, מצרים, המספק עד 30% מהחום הנדרש עבור קק"ל clinker.המערכת CST כוללת 12 שעות של אחסון תרמי באמצעות מלחי מלוט, המאפשר למפעל לפעול לאחר הפחתת צריכת המאובנים של 25,000 טון יכול להוכיח את פליטות פחמן-ל השנה.

אסטרטגיית הזיהוי של BASF

BASF, המפיק הכימי הגדול בעולם, התחייבה למיקור 100% חשמל מתחדשים ברחבי העולם עד 2030.החברה חתמה על מספר PP בסך 1.5 GW ברחבי אירופה וצפון אמריקה, כולל חוות רוח 200 מגה-וואט בים הצפוני ופרויקט סולארי 300 MW בספרד. BASF מפתחת גם סדק קיטור חשמלי באתר לודוויגשאפן שלה, צפוי להיות מבצעי עד 2028, אשר יבטלו 125 מיליון טון בלבד בשנה אחת בלבד.

תחזית לעתיד: PHET TER

הדרך לתעשיית האנרגיה העוצמתית של אפס עד שנת 2050 מחייבת האצה אגרסיבית של אימוץ מתחדשים (FLT:0reaFLT:1 International Renewable Energy Agency) של IRENA:2IRLT:2IRLT 3, אנרגיה מתחדשת חייבת לספק 75% אנרגיה תעשייתית עד שנת 2050, עלייה של כ-12% כיום.

כמה התפתחויות לטווח קצר יעצבו את קצב המעבר הזה:

• (FLT:0) קיבולת הייצור של חשמלרוליצר: 1. קיבולת ייצור אלקטרוליצר גלובלית צפויה להגיע ל-100 GW בשנה עד 2025, תוך ירידה בעלויות מימן ירוקות לקראת שוויון עם מימן אפור.
• (FLT:0) תיווך קיטור: FLT:1 ; 1-of-a-kind מיכלי מלט חשמליים ופצלי קיטור יאמתו את הטכנולוגיה לאימוץ רחב יותר עד 2028-2030.
• (ב) התכנסות מחירים:0) תמחור קרבון: 1 כפי שיותר אזורים מאמצים תמחור פחמן, הפער הכלכלי בין מאובנים לאנרגיה מתחדשת ירחיב לטובת האחרון.
• (FLT:0) הכנסת שרשרת של ספוגים: יכולת הבנייה המתחדשת של בניין 1FLT1 ליד מרכזי תעשייה - במיוחד במדינות מתפתחות שבהן התעשייה הכבדה מתרחבת - תפחית את עלויות השידור ואת הסיכונים של הפרויקט.

חשוב לציין, המעבר אינו רק על טכנולוגיה אלא גם על הקצאת הון.משקיעים מוסדיים, קרנות הון ריבוניות, ואיגרות חוב ירוקות מכוונות נתח הולך וגובר של הון לפרויקטים של פחמן תעשייתי.שוק האג"ח הירוק הגלובלי עלה על 600 מיליארד דולר באנתרופולוגיה מצטברת בשנת 2023, עם תעשייה כבדה המקבלת חלק גדל.זה אותות כי אנרגיה מתחדשת אינה יותר שיקול של תעשיית כבדה; היא הופכת לעמוד מרכזי של אסטרטגיה פיננסית ותכנון עסקי.

המונחים: Persistent Barriers

למרות המומנטום, חסמים משמעותיים נשארים.ההתאוששות של צמחים קיימים, אשר יש להם חיים תפעוליים של 20-50 שנים, דורש מאות מיליארדי דולרים בבירה. אתרים תעשייתיים רבים ממוקמים באזורים עם משאבים מתחדשים חלשים או מגבלות רשת.בנוסף, ההיקף של הרוח והשמש מציב אתגרים לתהליכים הדורשים חום 24/7 או רצף בלחץ גבוה.

יציבות מדיניות היא גורם קריטי נוסף.משקיעים בתעשייה כבדה דורשים ודאות ארוכת טווח סביב מחירי פחמן, סובסידיות מתחדשות ותכנון תשתיות רשת. שינויים פתאומיים בתמיכה ממשלתית יכולים לעכב השקעות.הפריסה המוצלחת של מתחדשים בתעשייה כבדה, לכן תלויה בתיאום בין מתכננים אנרגיה, הרגולטורים התעשייתיים, מוסדות פיננסיים ומפתחי טכנולוגיה.

מסקנה

אנרגיה מתחדשת אינה עוד אלטרנטיבה ניסיונית לתעשיית כבדה – היא דרך מעשית, מעשית מבחינה כלכלית לדה-פחמנית עמוקה.מפלדה ומלט לכימיקלים ולמימון מחדש, מפעילי תעשייה ברחבי העולם מוכיחים כי השמש, הרוח, המימן והאחסון יכולים להחליף דלקים מאובניים תוך שמירה – ולעתים קרובות שיפור – ביצועים מצטברים, אם בקנה מידה על פני כל המגזרים הקשים, עלולים להפחית את פליטות הפחמן התעשייתיות של 6-2 על-עשר שנים.

המסע רחוק מנקודות דרך טכנולוגיות שלמות בשכונות חשמל, אחסון ארוך טווח, ורמת מימן ירוקה עדיין נדרשים.ד.תתכנת בקבוקי בקבוק, פערי מדיניות, ואתגרי מימון יש לטפל בהם.אבל הכיוון הוא בלתי אפשרי.תעשיית כבד מתחילה את המעבר המתחדש שלה - לא כשאיפה מרוחקת, אלא כתוצאה מההנדסה והמסחרית של היום תהיה נקייה יותר, בטוחה יותר, בטוחה יותר, בטוחה יותר, ללא כל חומר חיוני, אשר ממשיך לספק את כל חומר אקלים מודרני, ללא התפתחותי, יציב, ללא התפתחותי, אלא גם על בסיס מודרני, יציב, יציב, יציב, יציב, ללא כל חומר יציב, יציב, אשר ממשיך, ללא התפתחותי, אשר נמשך, ללא התפתחותי, על בסיס חיוני יותר, יציב, על פני השטח המודרני, יציב, ללא מציאות טכנולוגית, ללא מציאות טכנולוגית, ללא תנאי, אשר ממשיך, אלא כגורם חיוני, יציב, ללא תנאי, על בסיס חיוני, אשר ממשיך לספק את כל החיים המודרניים, יציב, יציב, ללא תנאי, ללא התפתחותי, יציב, יציב, יציב, יציב, יציב, יציב, ללא התפתחותי, ללא התפתחותי, ללא מציאות טכנולוגית, ללא מציאות טכנולוגית, ללא התפתחותי, אשר ממשיך לספק את כל החיים המודרניים, ללא התפתחותי, אלא כמציאות מסחרית, אלא