工业集群对实现净零排放至关重要,原因如下

There is increased focus on achieving net-zero emissions from industrial clusters by deploying carbon capture and hydrogen technologies
There is increased focus on achieving net-zero emissions from industrial clusters by deploying carbon capture and hydrogen technologiesImage: David Wright / Creative Commons
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  • 可以把工业集群想象成一座城市,其中多个制造业在同一地点集中分布。

  • 工业集群占欧洲排放量的20%,随着其他行业率先实现脱碳,这一比例可能会上升。

  • 一系列解决方案可以推动工业集群实现净零排放:系统效率提升、清洁电气化、氢能以及碳捕集、利用与封存(CCUS)。

工业集群在清洁能源转型中扮演着重要角色。但它们究竟是什么?又如何发挥作用?

工业集群是指水泥、钢铁和化工等行业在同一地点集中分布而形成的产业群体。欧洲拥有3000个此类工业集群,涉及5400万个就业岗位。全球知名的例子包括英国的哈伯(Humber)、日本的名古屋以及中国的苏州工业园区。

随着许多国家和地区设定了到2050年的温室气体(GHG)净零排放目标,减排工业排放正日益受到关注。这些集群中的产业是化石燃料的大量使用者,并且占据了我们经济中最难减排的一部分排放。目前,工业集群约占欧洲温室气体排放量的20%(不含交通运输),但随着其他行业更早实现脱碳,这一比例可能会上升至占排放量的多数。

那么,工业集群在清洁能源转型中能发挥什么作用?答案在于集群内企业之间的紧密距离。跨行业能源需求的这种规模与整合,不仅带来了系统效率提升、电气化、需求优化以及碳捕集、利用与封存(CCUS)等机遇,还形成了氢能的内部市场——氢能是减排难以减少的经济部门最具前景的技术。氢能的生产与消费可以就近布局,这意味着无需投资建设长距离基础设施。

可以把工业集群想象成一座城市

这些集群具有许多与城市相似的特征,以这一思路看待它们,有助于聚焦减排的关键杠杆。与城市一样,应着力提高效率并挖掘需求优化机会以提升系统效率,同时尽可能推进电气化。就工业集群而言,这意味着对轻工业和中压工艺进行电气化。但就目前而言,这一做法只能走到一定程度:高温、高压工艺或重型货物运输难以轻易实现电气化。可能需要其他解决方案,而这正是氢能发挥作用的地方。

目前,大部分氢气是通过煤炭或天然气等化石燃料生产的(灰氢)。然而,能够显著减少或消除排放的替代制氢方法正在不断发展。例如,利用风能和太阳能发电通过电解将水分解为氢气和氧气(绿氢);利用核发电制氢(绿氢);以及对使用化石燃料制氢过程中产生的二氧化碳进行捕集、利用和/或封存(蓝氢)。

例如,海上风电可产生电力,这些电力可通过海水电解转化为氢气,并经由现有的天然气管道输送。示范项目已经在推进中:壳牌、Gasunie和格罗宁根港口已展开合作,推进一项可再生氢能项目,目标是到2040年依托至多10吉瓦的海上风电,实现每年生产80万吨绿氢。

实施氢能,并结合具有成本效益的电气化机会,可以为欧洲的工业集群描绘零碳未来。氢能可用于:

  • 工业:作为原料用于难以电气化的高压、高温行业

  • 储能:当风能和太阳能发电量超过需求时

  • 交通:用于生产长途陆路运输、海运和航空的燃料

  • 供热:通过长期、大规模储能替代天然气供热

不同制造工艺的同地布局是实现净零排放的关键Image: 埃森哲

工业集群:真正的团队协作

哈伯位于英格兰北部的哈伯,是欧洲各地众多正在推进的集群脱碳项目之一。目前,就工业排放而言,哈伯是英国最大的集群,每年排放超过1200万吨二氧化碳。

该目标是到2040年将哈伯地区打造成英国首个净零碳集群。最佳策略是在可能的范围内实现电气化、提高效率,并加大对CCUS和蓝氢的投入。这样,最初为蓝氢开发的氢能基础设施也可用于绿氢,因为哈伯靠近英国两座最大的海上风电场——Hornsea和Dogger Bank。该工业集群能够通过使用蓝氢/绿氢替代工业工艺和发电厂中的化石燃料来实现脱碳。

这项工作是真正的团队协作,汇聚了整个价值链上的支持者和合作伙伴,包括英国Associated British Ports、英国钢铁公司(British Steel)、Centrica Storage Limited、Drax、Equinor、三菱电力、National Grid Ventures和SSE Thermal。由于工业集群的核心在于产业同地布局,它们往往位于社会经济条件较为困难的地区。工业集群的脱碳有望创造大量就业岗位;到2050年,蓝氢和绿氢有望在欧洲创造多达90万个就业岗位。多达90万个就业岗位。

为综合能源系统建立新伙伴关系

随着我们迈向净零碳排放,系统效率、清洁电气化和氢能(整合为综合能源系统)是解决方案的组成部分。欧洲的氢能机遇也非常巨大。例如,如果到2050年80%的工业能源需求由绿氢满足,据估计,将需要4500万吨氢气,以及超过400吉瓦的相关风电和太阳能发电。

要实现这一目标,需要跨行业合作和生态系统的支持,而工业企业是集群的核心。工业集群是实现脱碳、在欠发达地区创造新就业机会、并带来空气质量改善和健康等重要益处的一种途径。随着我们展望净零未来,我们很高兴支持围绕能源转型这一关键环节开展合作。

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