类别: 可持续发展 , 电气化
发表 2024年8月21日

脱碳专家 Michael Barnard 强调,要有效应对气候变化,必须从长远考虑并制定战略计划,尤其是在工业用热管理方面,他认为电气化将是未来的大势所趋。

“我每天都会惹恼不同的行业,”Michael Barnard 笑着说道。 Barnard 是知名的脱碳专家、播客主持人和顾问,他提供清洁能源相关的全球见解和专业知识,助力企业做出符合可持续发展理念的决策。 他以应对气候变化为己任,以实证事实、物理学和经济学为指导,拥有多元化的丰富背景。 他深谙全球技术,拥有设计复杂技术系统的丰富经验,并具备组织转型方面的专业知识。

由于他的职业生涯跨越多个领域,他可以从独特的视角看待问题,而那些局限于传统行业角色、狭隘地关注特定行业的人员则无法做到这一点。 “由于置身于这些行业之外,我不会受到所谓的群体思维认知偏见的影响,”他表示。 “这有助于我独立分析和解决气候问题。 我可以深入研究规模和重要性,探索所谓的解决方案,并运用基础科学来确定最有潜力的解决方案。”

对于工业用热行业,电气化是未来的大势所趋。

在投入时间研究工业领域的热能管理后,他对于哪些方法可行、哪些方法不可行以及未来的发展趋势有着深刻的领悟。 “很多人深陷近两年的技术泡沫;展望 2035 年对他们来说很有挑战性,”他表示。 “因此,我帮助人们展望未来,这样他们就可以预测将来的发展方向。 对于工业用热行业,电气化是未来的大势所趋。”

极端温度和认知偏差

Barnard 表示,大约 45% 的工业用热需求低于 200 ℃ 阈值,商用热泵可以满足这一需求。 这是一项伟大的技术进步,因为热泵每消耗一个单位的电力,就可以从周围环境中传递三个单位的热量。

CaptionPit furnaces in steel production is one heating process that can be run on electricity instead of gas.钢铁、铝和玻璃生产需要极高温度,温度范围从 1,200 ℃ 至 3,000 ℃。 但是,我们要纠正下观念,这种高温不一定必须通过燃烧才能实现。

“电弧炉提供了一种解决方案,它可以利用流经相级的大量能量来达到这种极端温度,”Barnard 表示。 “工业用热的每个环节都会用到基于电气的解决方案,这不禁让人疑问,哪种解决方案最可行。 例如,Kanthal 提供电阻加热技术,例如旧式熔炉上的线圈燃烧器。 其他替代方案包括微波加热、电磁波谱、红外技术和气体等离子体。”

如果加热行业将来主要依靠电子,我们何不现在就利用这项强大技术? 几年前,Barnard 深入研究了一些领域的供需曲线,包括“2100 年之前的氢需求”和“2060 年之前的电网储存量预测”。 在此期间,他发现成本问题是工业用热脱碳的一项阻碍,而认知偏差则是企业接受现有解决方案的最大障碍。

“假设您是一位工业设施经理,您负责的设施会燃烧大量天然气,”他说道。 “当务之急是解决其对气候的影响。 您的第一反应可能是用一种分子代替另一种分子,但不妨退后一步考虑下其他替代方案,这点至关重要。 但很遗憾,在封闭的行业传统理念中,企业很少会考虑通过改用电力来实现脱碳。”

克服实现电气化的障碍

另一个需要考虑的因素是资本支出。 “水泥厂成本高昂,造价约 5 亿美元,使用寿命为 60 年,很难在一时冲动下更换,”Barnard 表示。 “但有一些有助于水泥生产脱碳的替代方法,例如在水泥旋窑中使用电热,甚至采用电化学水泥制造方法。”

对现有基础设施投入的资金往往会变成沉没成本,因此企业必须避免陷入沉没成本的误区。 关键是要认识到资金已经投进去了,现下应将关注重点转移到确定最佳发展道路上。 他强调,资本支出战略应优先关注如何最大限度地发挥现有资产的潜力。

水泥厂迎来了改造机会,例如可以使用电炉取代石灰石窑下的热源,并从石灰石中捕获二氧化碳。 脱碳工作还包括在水泥熟料生产中使用生物来源甲烷取代化石甲烷,充分利用三种不同技术的潜力。

此外,使用天然气看似更具成本效益,但引入碳定价提供了一种有吸引力的解决方案。 “欧盟在取消豁免和实施碳定价方面取得了进展,为制造商营造了一个公平的竞争环境,”Barnard 表示。 “这种转变使工业电气化更具经济优势,企业无需继续依赖天然气,这样一来,企业实践将与可持续发展目标保持一致。”

综合协调财政考虑因素、气候要求、可用技术和不断加强的电力网络,预示着我们将迎来一个充满希望的未来。 如果从战略角度出发放眼 2035 年,而不是仅仅关注眼前的结果,优先使用电子作为能源是一种很合理的选择。 Barnard 强调,当务之急是为每家工厂制定全面的工业脱碳路线图。

“虽然实现全面电气化存在障碍,但这些障碍与技术无关,”他说道。 “使用电力完成所有工业过程并非遥不可及。 但是,这一过程的进展将断断续续,并且能源结构也将不断变化。”