德国智库提出欧洲气候中和工业的突破性技术
4月21日,德国智库Agora能源转型论坛(Agora Energiewende)发布题为《欧洲气候中和工业的突破性战略》[1]的报告,提出了欧洲工业到2050年实现气候中和需要快速引入的关键突破性技术。
1、工业行业实现气候中和目标的机遇。根据欧盟2030年气候目标计划,欧盟到2030年的温室气体减排目标将从40%提高到至少55%(相对于1990年的水平)。为了实现2030年减排目标和2050年气候中和目标,欧盟需要在工业脱碳和能源方面做出额外的努力,确定工业转型路径,包括钢铁、化学和水泥等难减排的基础材料行业。欧盟大部分基础材料行业正处于紧要关口。到2030年,大约48%的钢铁产能、53%的化学产能和30%的水泥产能将需要置换。基础材料行业转型的主要机遇包括:促进公正转型,确保未来的工作;更高效的资源效率和循环经济;发展重要基础设施是实现工业转型和提高竞争力的关键;技术领先是未来市场的关键;推动关键技术在欧洲大规模部署的政策制定,可以为世界其他地区建立可遵循的技术和政策路径;对进口绿色能源的需求不断增长,可以促使能源出口国转型。
2、气候中和的技术解决方案。利用技术解决方案可以使能源密集型基础材料工业实现气候中和,一些解决方案,如利用可再生能源生产绿色氢气,已经接近市场,并将在未来几年扩大规模。关键低碳技术的其他例子包括:钢铁工业中用天然气或氢气直接还原铁矿石,塑料的化学回收,水泥排放的碳捕集和储存。表1描述了可显著减少钢铁、化工和水泥行业温室气体排放的13项关键技术。其他有前景的关键低碳技术,如水泥回收的智能粉碎、再碳化、循环经济和材料效率措施,在减少工业温室气体排放方面也有很大潜力。目前,关键低碳技术的成本仍然明显高于常规的传统技术。
表1 基础材料行业实现碳中和的可能关键技术概述
行业 |
关键技术 |
相对于传统技术的CO2减少量 |
可能的可用性 |
钢铁 |
氢气直接还原和电弧炉熔炼 |
97% |
2025年之前 (最初用天然气) |
碱性铁电解 |
87% |
2040~2045 | |
与CO2捕集和封存相结合的熔融还原过程 |
86% |
2030~2035 | |
集成高炉废气的CO2捕集和利用 |
63% |
2025~2030 | |
化学品 |
热电联产产生的热量和蒸汽 |
100% |
2020年开始 |
热电联产工厂的CO2捕集 |
90% |
2030~2035 | |
来自可再生能源的绿氢 |
100% |
2020~2030 | |
甲醇制烯烃/芳烃路线 |
100% |
2025~2030 | |
化学回收:废弃塑料的热解或气化 |
93% |
2025~2030 (取决于过程) | |
电动蒸汽装置 |
100% |
2030~2040 | |
水泥 |
氧化燃料过程的CO2捕集 |
90% |
2025~2030 |
CO2捕集与煅烧炉中高温热的电气化相结合 |
77%~80% |
2025~2030 | |
替代粘合剂 |
50% |
2020~2030 (取决于产品) |
3、气候中和工业的突破性技术路径
(1)炼钢关键低碳技术。主要包括:直接还原铁用作一次炼钢技术,利用清洁氢能的直接还原铁是唯一接近市场成熟的关键低碳技术,可显著降低一次炼钢的排放,相对于高炉炼铁路线,可降低97%的排放。该技术足够成熟,可在21世纪20年代部署,满足欧盟钢铁行业的再投资要求;用于二次炼钢的电弧炉,增加二次钢的份额是钢铁行业低碳转型的另一项策略,用煤基高炉取代一次炼钢。
(2)化工行业关键低碳技术。主要包括:热电联产,将主要在可再生能源廉价且充足的时候运行,从而其温室气体减排量会更高;化工行业中的氢使用,到2030年,欧盟化工行业将成为清洁氢气的最大用户之一;化学回收,通过废弃塑料热解以及在传统蒸汽裂解炉中使用热解油进行化学回收,将使每吨高附加值化学品的温室气体排放量减少3.1吨二氧化碳,相对于现状减少69%。
(3)水泥行业关键低碳技术。主要包括氧化燃料过程的二氧化碳捕集,到2030年,该项技术总共可减少900万吨二氧化碳的排放。与生物能碳捕集与封存(BECCS)相结合,可达到更好的效果。 (廖琴)
[1] Breakthrough Strategies for Climate-Neutral Industry in Europe. https://www.agora-energiewende.de/en/publications/breakthrough-strategies-for-climate-neutral-industry-in-europe-study/