说到能源转型就必须强调效率

说到能源转型就必须强调效率

2020年 06月

我们已经讨论了太多的能源“从哪里来”,但从未谈论过“如何”使用能量。为了实现从化石燃料到可再生能源的转化,必须采取效率措施。德国效率研究人员 Alexander Sauer 清楚了解工业该如何贡献自己的力量。

超过 750 亿美元。根据国际能源署 (IEA) 的数据,每年仅在欧洲就要投资这么多钱用于能源效率。这不完全是无私的。这涉及到一个极其重要的问题:在未来该如何运作我们的电网,斯图加特大学的生产能源效率研究所所长 Alexander Sauer 说道。在将石油、煤炭等有限资源转化为大多以电能形式加以使用的可再生能源时,就会有无数新用户连接到电网。为了确保电网的稳定性,必须限制现有用户的耗电量。

具有节约潜力的跨行业技术

工业尤其需要效率。在瑞士,工业每年要消耗约 112 太瓦时的电能。这意味着第二产业占年度消耗总量的三分之一以上超过了所有瑞士家用耗电量的总和。在德国,工业要消耗大概 740 太瓦时,在美国甚至要消耗约 7708 太瓦时。如要认真执行能源转型,正好可以从这里开始着手。那么公司该如何提高效率?

首先,由于巨大的多样性并不存在万能的方法。适用的经验法则:对于钢材、化工或造纸等高耗能行业而言,值得优化其个性化的加工过程,例如采用更高效的热工艺。在轻质结构领域,采用三维打印的分散式增材制造是一种节约运输排放和材料的方法。

IEA 认为约有四分之三必须为实现能源转型而节约能源的行业并不是高能耗行业,而是装配行业。即绝大多数行业。在这里,Alexander Sauer 解释道,具有最大节约潜力的不是工艺技术,而是通用目的技术,例如供电技术和建筑技术。为了充分发掘出这些潜力,有一点尤其重要:透明度。这听起来微不足道,他说,但企业总是会被运营中压根没有注意到的能量流而惊到。然而这些知识对于采取措施和改进是必不可少的。

智能工厂配备了光伏系统,由此可以自主生产大部分能源需求量
智能工厂配备了光伏系统,由此可以自主生产大部分能源需求量
插图: Justin Wood

协调至关重要

Alexander Sauer 以一家德国工业公司为例,解释了如何采取这些措施。该公司通过光伏系统提供电能,公司为此使用智能能源管理系统来充分利用这些电力。因此,当预测工具预测有大量阳光照射和高发电量时,公司便计划进行高能耗工艺过程。为了利用生产盈余,公司自行为其核心工艺生成所需的保护气体。氦气、氩气或二氧化碳等保护气体取代了空气,由此减缓包装中的食物变质速度或不让金属在加工过程中氧化。因此,多余的电力被转化,也可以更容易地存储。在冬季,沼气中央热电站可以提供热能和额外的电力。芦苇丛就位于公司办公场所旁边,可平衡地为这些能源提供原材料。

协调是提高效率的关键生产和消耗之间的协调,还包括各个企业流程之间的协调。例如,生产热能的过程可以通过智能能源管理系统暂时与其他过程连接,该过程可以利用该热能着手其他事宜,并且可以通过热交换器为沐浴用水进行加热Alexander Sauer 解释道。这样在按常规同时加热另一个过程期间所产生的热能就不必释放到大气中。

Sauer 认为压缩空气领域也具有巨大的节约潜力,该领域主要在工业中用于喷漆系统、升降工具、喷砂、清洁、冷却和加热系统。生成压缩空气需要消耗大量的能量。我们所消耗的超过 90 % 的能量都将转化为热能。只有将近 10 % 的能量最终可作为压缩空气提供。其中还有因泄漏而损失的 30 % 的能量。如果公司将用于生成压缩空气的压缩机与中央热电站相连接,然后继续使用其所生成的热能并排除泄漏,公司便可以显著提高效率。从整个社会角度来看,这一点不应被低估:瑞士能源公司估计,瑞士约 2 % 的能耗可追溯到压缩空气应用。

不仅如此,Alexander Sauer 认为可以利用常识实现许多:虽然有了已与智能能源管理系统连接的自动化照明系统,但是工厂无需强制执行复杂的控制来关灯、关机和关门。

高效使用生产车间中的能量流,从而保护环境并节约成本
高效使用生产车间中的能量流,从而保护环境并节约成本
插图: Justin Wood

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