Основа для декарбонизации промышленности

Изменение климата, подпитываемое глобальными выбросами парниковых газов (ПГ), требует принятия срочных мер по сокращению выбросов углерода. Основным источником выбросов являются перерабатывающие отрасли, и во всех секторах усилия по декарбонизации обладают значительным потенциалом для сокращения выбросов и достижения нулевых показателей к 2050 году. Если отрасли с высоким содержанием углерода совокупно смогут сократить свои выбросы в атмосферу наполовину — а это вполне достижимая цель в ближайшие несколько десятилетий, — это позволит сократить глобальные выбросы почти на 15%. 

Создание фундамента для декарбонизации в промышленности потребует глобального лидерства и координации в каждом промышленном секторе, а также масштабных и целевых инвестиций в инновационные, чистые и новые технологии, такие как использование водородаи других альтернативных видов топлива.

На энергетический сектор в целом, включая электроэнергию, отопление и транспорт, приходится около трех четвертей выбросов ПГ во всем мире. На долю энергопотребления в промышленности приходится примерно треть от общего объема выбросов, при этом значительная их часть связана с производством чугуна и стали, химической и нефтехимической промышленностью, фармацевтическим производством, добычей нефти и газа и производством цемента. 

Пищевая промышленность и производство напитков, цветные металлы (например, алюминий), целлюлозно-бумажная промышленность, машиностроение, горнодобывающая промышленность, строительство, текстильная промышленность, производство изделий из дерева и автомобилестроение также являются значительными источниками промышленных выбросов. 

На долю транспортных перевозок, играющих ключевую роль на каждом промышленном рынке, также приходится значительное количество выбросов ПГ. Это частично объясняется производством электроэнергии для электромобилей (косвенные выбросы), в дополнение ко всем прямым выбросам от сжигания ископаемого топлива для питания транспорта. 

На долю автомобильного транспорта приходится значительная часть глобальных выбросов от сжигания бензина и дизельного топлива. По оценкам, 60% выбросов автомобильного транспорта приходится на пассажирские перевозки, а остальные 40% — на грузовые. 

На авиацию, морские и железнодорожные перевозки приходится остальная часть выбросов, связанных с транспортировкой. И, наконец, неправильно проложенные или плохо обслуживаемые трубопроводы, которые имеют утечки, могут создавать прямые летучие выбросы, в первую очередь метана — очень мощного ПГ. 

В целом на объекты инженерного обеспечения приходится наибольшая доля выбросов ПГ за счет сжигания угля, нефти и природного газа на обычных электростанциях. Поэтому переход на более чистые технологии производства электроэнергии является важнейшим путем к сокращению выбросов углерода. 

Глобальная цель декарбонизации промышленности, по общему мнению, — это достижение нулевого уровня выбросов к 2050 году. Как показано на графике, достигнут определенный прогресс в сокращении промышленных выбросов, однако не все инициативы направлены на достижение нулевых выбросов углекислого газа. 

Существует несколько широко признанных путей сокращения выбросов углекислого газа промышленными предприятиями, каждый из которых будет рассмотрен в следующих разделах. 

Доминирующая роль на мировой арене и координация торговли

Группы компаний, которые играют доминирующую роль на мировой арене, разработали пути сокращения выбросов ПГ, в частности была разработана инициатива «Инициатива научно-обоснованных целевых показателей» (SBTi), в рамках которой для предприятий устанавливаются цели по снижению воздействия на климат. SBTi — это глобальная инициатива, основанная Проектом по раскрытию информации о выбросах углерода, Всемирным договором ООН, Институтом мировых ресурсов и Всемирным фондом дикой природы. Научно обоснованные цели представляют собой объективные измерительные показатели, которые компании и страны могут использовать для определения текущего уровня выбросов ПГ, а также необходимых сокращений для продолжения программы по достижению нулевого уровня выбросов. Компания Endress+Hauser является членом инициативы SBTi с 2023 года. 

Инвестиции в инновационные чистые технологии и энергоэффективность

Чтобы достичь таких амбициозных целей, как достижение нулевых выбросов углекислого газа к 2050 году, компании должны незамедлительно начать планирование инициатив по декарбонизации и ускорить их внедрение, когда технология станет практически применимой для получения значимых результатов. Для достижения этих целей правительства и частные предприятия инвестируют в экологически чистые технологии, такие как «зеленый водород», солнечная, ветровая, гидроэлектрическая, приливная и ядерная энергетика.

Поскольку в настоящее время некоторые из этих технологий более ненадежны, чем другие, необходимо позаботиться о том, чтобы заполнить временные пробелы. Все эти технологии не содержат углерода, то есть не вызывают вредных выбросов в атмосферу. Кроме того, промышленные предприятия должны работать над сокращением отходов и дефектов в своих процессах, таких как утечки, которые ведут к ненужным выбросам.

Современные и новейшие технологии и методы декарбонизации с помощью водорода

Зеленый водородполностью экологичен и не выделяет ПГ в процессе использования или производства. Его легко хранить, он очень универсален и может сочетаться с другими продуктами, такими как синтетический газ и электричество. 

Однако, несмотря на свои климатические преимущества, водород имеет и ряд недостатков. Начнем с того, что его производство и использование обходится дороже, чем других «зеленых» источников энергии. Кроме того, существует опасение относительно его масштабируемости и места в логистической цепи. 

Использование водорода является перспективным, в связи с чем операторы наземного и морского транспорта вкладывают средства в исследования и разработки. Энергетические предприятия изучают возможности дополнения - или даже полной замены — работы на природном газе водородом, а также. Водород также можно смешивать с природным газом в существующих трубопроводных сетях для снижения выбросов. 

Рекуперация тепла и объединение секторов 

Эффективная декарбонизация требует применения целого ряда технологий возобновляемой энергетики для производства электроэнергии. Это особенно касается технологий отопления, охлаждения и рекуперации тепла, в дополнение к традиционному соединению в комбинированных теплоэлектростанциях (ТЭЦ), когенерационных установках и централизованном теплоснабжении. Сектор отопления и охлаждения отстает от сектора электроэнергетики на 10% в усилиях по декарбонизации. 

Декарбонизация сферы теплоснабжения особенно важна в регионах с высокой численностью населения, таких как Европа, Северная Америка, Индия и Китай, поскольку на нее приходится от четверти до половины конечного потребления энергии на этих рынках и значительная часть выбросов углерода в остальном мире. 

Секторы отопления и охлаждения должны внести свой вклад в сокращение выбросов ПГ за счет увеличения использования возобновляемых источников энергии. Этому также способствуют усилия по объединению секторов, направленные на интеграцию электроэнергетики, теплоснабжения и транспорта в более централизованно управляемую и взаимозависимую систему для оптимизации энергоэффективности. 

Использование прямой и косвенной системы электрификации может повысить гибкость использования энергии в этих секторах, а также способность сокращать и повторно использовать энергию в системах хранения энергии. 

План по декарбонизации в промышленности для достижения нулевого уровня выбросов углерода 

Снижение выбросов углерода в промышленности не может осуществляться в вакууме, поскольку для этого необходимо участие различных секторов рынка, включая государственные и частные заинтересованные стороны. 

Поскольку сокращение выбросов углерода обходится отдельным предприятиям недешево, успех в этой области зависит от нормативных актов и стимулирующих мер. Некоторые изменения могут быть осуществимы за счет собственных средств, например, изменение технологических процессов с целью снижения потребления энергии и сырья при производстве той же продукции. Однако многие меры по сокращению выбросов углекислого газа не являются финансово выгодными даже в долгосрочной перспективе. В этом случае для придания стимула требуется привлечение внешних кредитов. 

В последние два десятилетия вокруг этой деятельности усиливается политическое и общественное давление, и оно уже начинает приносить результаты. Однако при нынешних темпах фрагментарного прогресса к 2050 году в сфере промышленности не удастся достичь нулевых показателей, поэтому для обеспечения более высокой степени циркулярности может потребоваться создание соответствующих стимулов в глобальном масштабе. 

Кроме того, каждый промышленный сектор должен получить доступ к широкому спектру низкоуглеродных источников энергии, включая зеленый водород, гидроэлектроэнергию, солнечную, ветровую, приливную (все еще развивающуюся) и ядерную энергию, чтобы обеспечить необходимую энергию без увеличения выбросов парниковых газов. Помимо экологически чистых источников энергии, технологии улавливания и хранения углеродабудут способствовать усилиям организаций по сокращению выбросов.

Каждое предприятие и отрасль должны также сокращать количество отходов, улучшая качество продукции и эксплуатационные характеристики. Благодаря циркулярности через переработку ресурсов обеспечивается их экономия и сокращение количества отходов. 

Наконец, внедрение цифровых технологий Industry 4.0/5.0 в сочетании с аналитикой данных на основе контрольно-измерительных приборов позволит использовать передовые концепции управления процессами в производстве и по всей цепочке добавленной стоимости. Подобные инициативы позволят повысить производительность, улучшить контроль над производством и сократить количество отходов.

Декарбонизация мировой промышленности, систем коммунального хозяйства и транспорта представляет собой задачу не из легких. Для ее реализации требуется действия со стороны государственных и частных заинтересованных сторон по всему миру. Эта цель выполнима, но для ее достижения к 2050 году потребуется объединить все усилия.