Переходите на источники энергии будущего вместе с KÜBLER

Правительство Германии ставит перед собой амбициозные цели: к 2045 году Германия должна стать климатически нейтральной и отказаться от использования ископаемого топлива для производства тепла. Эта цель оказывает давление на промышленность. К переходу на возобновляемые источники энергии подталкивают многочисленные нововведения - например, немецкий закон о торговле выбросами топлива (BEHG), который приведет к увеличению выбросов CO₂-цена на ископаемое топливо.

Проблема заключается в том, что возобновляемые источники энергии до сих пор играли гораздо меньшую роль в секторе теплоснабжения, чем в секторе электроснабжения. По данным Федерального министерства экономики, в настоящее время на их долю приходится лишь чуть менее 14 процентов теплоснабжения. Слишком мало для энергоемкой промышленности, которая потребляет почти 530 ТВтч Энергия для отопления и охлаждения - для сравнения: для всех частных домохозяйств Германии вместе взятых этот показатель лишь немного выше - 629 ТВтч.

Но ясно одно: энергетический переход будет успешным только в том случае, если промышленность также перейдет на возобновляемые источники энергии для производства тепла. Для этого необходимы источники энергии будущего. Но что именно под этим подразумевается? Какие системы отопления совместимы с архитектурой и размерами промышленных зданий, а также являются источниками энергии будущего? Узнайте все, что вам нужно знать об этой теме, в этой статье!

Какие технологии и источники энергии будущего могут быть использованы для осуществления энергетического перехода в промышленности?

Потребность в тепле в промышленности более дифференцирована, чем в жилых домах. С одной стороны, предприятиям требуется низкотемпературное тепло до 100 °C - например, для отопления, сушки, приготовления пищи или стирки. С другой стороны, высокотемпературное тепло до 500 °C требуется для промышленных процессов, помимо отопления. Это различие - первый важный шаг в обсуждении технологий, работающих на возобновляемых источниках энергии будущего.

Тепловые насосы и солнечная тепловая энергия, например, очень хорошо подходят для низких температур, например, для производства горячей воды или пара. Эксперты предполагают, что в будущем тепловые насосы смогут покрыть значительную часть низкотемпературного тепла, необходимого в промышленности. Согласно сценариям Федерального министерства экономики, к 2045 году эти устройства будут поставлять до 60 ТВт-ч, а солнечные тепловые системы дополнят их до 12 ТВт-ч. Однако для высокотемпературного диапазона можно рассмотреть другие методы производства тепла, не наносящие ущерба климату, включая прямые электрические процессы, процессы на биомассе и Power-to-X (PtX).

Тепло из биомассы: источник энергии, который оправдает себя в будущем.äможет привести?

По данным Федерального министерства экономики и энергетики, большая часть возобновляемого тепла в настоящее время производится путем сжигания биомассы в твердом, газообразном или жидком виде. В 2019 году таким образом было выработано 152 ТВт-ч тепла - около 86 процентов тепла, полученного от возобновляемых источников энергии. Чуть менее 80 ТВт-ч, более половины из них было использовано для отопления зданий. В основном в частных домах. В промышленности же биомасса используется в качестве источника энергии в основном для выработки тепла для высокотемпературных процессов.

Но является ли биомасса источником энергии будущего для промышленности? Здесь мнения разделились. Из-за высокого межотраслевого спроса многие сценарии предполагают, что цены на биомассу, скорее всего, резко вырастут. Такой ценовой взрыв явно говорит против фактора будущего, а значит, биомасса не будет рассматриваться как эффективный источник энергии в будущем.

Крупномасштабная солнечная тепловая энергия: важный источник энергии будущего - но в меру

Солнечные тепловые системы - интересный способ получения тепла из возобновляемых источников энергии для промышленности. По данным Агентства по возобновляемым источникам энергии, ежегодно в Германии на каждый квадратный метр приходится в среднем 1125 кВт/ч солнечной энергии. Коллекторы, которые идеально подходят для установки на крышах больших залов, позволяют преобразовывать солнечную радиацию в тепловую энергию. Коллекторы обычно передают солнечную энергию в морозостойкий теплоноситель, который через теплообменник передает энергию в накопительную воду. Полученное тепло можно использовать для отопления и питьевой воды. Эта система настолько эффективна, что к 2045 году, по данным Федерального министерства экономики и энергетики, солнечные тепловые системы будут давать до 40 ТВт-ч тепла - это соответствует десяти процентам от общей потребности зданий в отоплении. Для сравнения: в 2019 году этот показатель составлял всего 8 ТВтч. Солнечная тепловая энергия - это, безусловно, источник энергии будущего, обладающий огромным потенциалом.

Но стоит ли использовать солнечную тепловую энергию в промышленности? Здесь мнения также расходятся. Многие компании предпочитают использовать свои крыши для солнечных модулей, чтобы производить экологически чистую электроэнергию. Хотя солнечная тепловая энергия все чаще используется в отдельно стоящих и двухквартирных домах, доля крупномасштабной солнечной тепловой энергии пока еще невелика. Тем не менее, можно наблюдать значительную динамику развития. Пользователи часто сочетают солнечную тепловую энергию со вторым генератором тепла - например, тепловым насосом, эффективность которого может быть увеличена за счет повышения температуры в солнечной системе.

Геотермальная энергия: будем ли мы в будущем извлекать энергию из земных недр - или нет?

Как энергия солнечных лучей, так и тепло земных недр могут использоваться для обеспечения отопления с учетом климатических условий и рассматриваются как источники энергии, которые будут приобретать все большее значение в будущем. Именно здесь на помощь приходит геотермальная энергия. Пользователи бурят скважины для поиска горячей воды на глубине до 4500 метров, чтобы использовать ее в тепловых сетях или на теплоэлектростанциях. Эффективность этого метода во многом зависит от региона. Инвестиции особенно выгодны там, где существует высокий спрос на тепло и благоприятные геологические условия. Однако при бурении всегда существует риск не обнаружить теплоаккумулирующие слои. Поэтому не исключено, что затраты и усилия на поиски источника энергии будущего окажутся напрасными.

Природный газ: по-прежнему доминирующий источник энергии - и в будущем?

Газ будет играть ключевую роль в будущем возобновляемых источников энергии. Поскольку за последние годы в Германии была создана крупная сеть газоснабжения, этот экологически чистый источник энергии в настоящее время является доминирующим видом топлива для теплоснабжения. И эта тенденция продолжает расти. Это связано с тем, что многие игроки в настоящее время переходят с угольных теплоэлектростанций на газовые в результате постепенного отказа от угля. Эксперты предполагают, что природный газ по-прежнему будет играть значительную роль в секторе теплоснабжения в 2030 году. Среда будет сопровождать энергетический переход. А после? Природный газ ни в коем случае не рассматривается как источник энергии будущего, но газовая сеть все еще может быть использована - например, для биогаза или, с небольшими техническими изменениями, для зеленого водорода.

Зеленый водород: важный игрок, когда речь идет об источниках энергии будущего

Существует еще один источник энергии, который может сыграть важную роль в климатически нейтральном будущем: Водород. Он производится путем электролиза воды, когда вода (H2O) расщепляется на кислород (O) и водород (H2). Если в этом энергоемком процессе используется электричество из возобновляемых источников, его называют "зеленым водородом". Соответствующий процесс носит название "энергия в газ". Подобно биогазу, этот зеленый водород можно сжигать для получения экологически чистого тепла. Инфракрасные обогреватели от KÜBLER например, способны преобразовывать до 20 процентов водорода в тепло. В сочетании с системой теплообмена отработанное тепло от нагревателей может также поступать в обратный контур системы отопления с насосом для нагрева горячей воды. Таким образом, пользователи могут вернуть до 15 процентов энергии, которая ранее была потеряна для окружающей среды. Использование зеленого водорода в качестве источника энергии - отличный способ сэкономить расходы и защитить окружающую среду в будущем.

Заключение: Наш взгляд на источники энергии будущего

За какими источниками энергии будущее? Не существует ни одного вида энергии, который мог бы покрыть все потребности промышленности в тепле и без ущерба для климата. Будут преобладать смешанные формы. Здесь будут играть роль прямые тепловые процессы, то есть солнечная тепловая энергия, глубинная геотермальная энергия и отработанное тепло. То же самое относится и к таким технологиям, как тепловые насосы или процессы преобразования энергии в тепловую, для обеспечения которых требуется электричество из возобновляемых источников энергии. Но независимо от процесса и источника энергии, энергетический переход в будущем будет успешным только в том случае, если одновременно повысится энергоэффективность промышленных зданий. И Системы отопления зала от Кюблера.