工业领域占全球能源使用量的40%，占全球温室气体（GHG）排放量的25%。
对于中低温工业过程（低于500°C），电气化通常是实现脱碳最高效的方式。
具备商业可行性且技术成熟的解决方案已经存在，但其推广速度尚未达到所需水平。
工业部门直接造成全球约40%的能源消耗，并导致25%的温室气体（GHG）排放。认识到这些数据，凸显了工业脱碳以实现净零排放目标的紧迫性。随着经济发展和人口增长推动该部门预计将持续扩张，减少对高碳能源依赖的转型需求愈发明显。
工业能源需求的很大一部分以热能形式存在，主要来源于化石燃料。
尽管水泥、铝和钢铁等高耗能行业的电气化因高温条件而在技术上仍具挑战，但对于中低温工艺（低于500°C），已存在成熟且可商业化应用的技术。近一半的总热需求来自温度低于200°C的工艺，这满足了食品和饮料、塑料、纺织、木制品以及家电和机械制造等行业的大部分热能需求。
在工业领域，电气化技术已达到较为成熟的发展水平。例如，热泵在为工业过程提供低温热能方面，是一种效率稳定且具有成本效益的解决方案。
值得注意的是，热泵本身并不直接产生热量，而是转移热量。与同等热输出相比，这种方式所需的能量投入更少。技术进步使得针对多样化工业供热需求的高效热泵得以发展。结合先进的储热解决方案，这些技术能够为工业提供持续稳定且可持续的热能供应。
尽管这些技术优势明显，但此类变革性技术的推广速度仍未达到所需水平。持续存在的障碍阻碍了进展，包括认知不足、缺乏率先采用者（尤其是小型企业）、对前期投资的担忧，以及电价不稳定。
然而，问题的重点应当从“为什么不”转向“我们如何克服这些挑战，以释放工业电气化的潜力？”
提升认知是解决方案的一部分，因此以下将探讨两项关键技术——热泵和储热。
热泵
热泵正助力工业过程脱碳，包括意大利面生产、牛奶巴氏杀菌、化工生产和家具制造。
尽管热泵多用于家庭和办公场所，但其越来越能够提供工业所需的高强度热能。如今，大型热泵可达到180°C以上的温度，足以满足37%工业领域的供热需求。这适用于大量干燥作业的行业（造纸和纸浆、木材、水果和蔬菜），或巴氏杀菌、蒸馏和食品生产等应用。从本质上讲，任何涉及产品和工艺加热或冷却的行业都适用。
此外，这些热泵的容量较大，范围为100千瓦至50兆瓦。它们远比住宅热泵强大，后者的容量通常约为6千瓦至15千瓦。
电动热泵清洁且可再生，能够从空气、地下或水等来源获取能量。在需要利用废热（例如制冷过程）作为能源的工业过程中，其应用尤为适宜且高效。此外，它们的效率也很高，所提供的供热或制冷量可达其所消耗驱动功率的三至五倍。
与住宅领域一样，工业领域热泵的增加意味着化石燃料使用的减少。如果热泵在各行业推广应用，工业供热产生的温室气体排放可减少78%。到2050年，温室气体排放量可大幅减少99%。
热泵可根据电价的高低进行启停，从而为电网提供灵活性。
要充分发挥热泵的潜力，合作至关重要。例如， 加快发布欧盟热泵行动计划——该计划由欧盟委员会从原定于2024年初的发布日期推迟——以及对研发（R&D）项目的持续支持，将对推动工业领域迈向更加绿色、高效的未来起到关键作用。
储热
热能存储（TES）是一项开创性的储能技术，可将热能或电能的最终使用推迟至稍后阶段。它涵盖多种技术应用和储存技术，包括热转热、热转电、电转热、电转热再转电，以及热基电转X。TES技术已达到较高的技术成熟度，可随时进行大范围推广应用。它们在推进电气化、可再生能源发电和能源灵活性方面具有独特作用。
TES在电力行业中发挥关键作用，可促进可再生能源（RES）的并网、缓解间歇性问题、减少对化石燃料的依赖，并提供电网规模的灵活性。在供暖和制冷领域，TES有助于工业脱碳，优化电气化解决方案，并满足定制化的热能需求。在热电联产应用中，TES可实现收入多元化，并对搁浅资产进行再利用，支持以化石燃料为主的地区实现公正转型。
TES已有成熟应用并具有明显效益，已准备好进行大规模推广，并可在工业电气化中发挥关键作用。
热泵和TES都将是我们实现净零未来目标的关键。