Energie-efficiëntieDe industrie elektrificeren: De weg naar het koolstofvrij maken van proceswarmte
Samenvatting
Het onderzoek van Agora Industry geeft aan dat directe elektrificatie tegen 2035 zou kunnen voorzien in 90% van de onvervulde energievraag in de Europese industrie, waardoor de CO2-uitstoot aanzienlijk zou dalen en de klimaatdoelstellingen van de EU dichterbij zouden komen. Op dit moment is industriële procesverwarming, grotendeels aangedreven door fossiele brandstoffen, goed voor 47% van het industriële energieverbruik en het grootste deel van de CO2-uitstoot van de sector. Directe elektrificatie, waarbij gebruik wordt gemaakt van technologieën zoals elektrische boilers, warmtepompen, weerstandsverwarming en inductieverwarming, plasmatoortsen, vlamboogovens en opkomende innovaties, zou kunnen voorzien in een reeks temperaturen die nodig zijn voor verschillende processen.
Het onderzoek verkent sectorspecifieke mogelijkheden en benadrukt het potentieel in de ijzer- en staalsector met vlamboogovens en in de chemische industrie met geëlektrificeerde stoomproductie. Verder potentieel ligt er in non-ferrometalen, niet-metaalhoudende mineralen, voedingsmiddelen, dranken, tabak en de papier- en pulpindustrie.
Belemmeringen voor de invoering zijn onder andere technische uitdagingen voor specifieke hogetemperatuurprocessen, economische hindernissen door elektriciteitskosten en organisatorische belemmeringen, zoals een ontoereikende elektrische infrastructuur.
Om deze barrières te overwinnen is een ondersteunend economisch kader nodig met een koolstofprijsstelling, investeringen in infrastructuur, technologische ontwikkeling, aanmoediging van vroegtijdige invoering en het aanpakken van beleidsonzekerheid.
Hoewel waterstof wordt erkend als een waardevolle aanvulling, benadrukt de studie dat waar mogelijk prioriteit moet worden gegeven aan directe elektrificatie. Om de Europese industrie in aanzienlijke mate koolstofvrij te maken, zijn gezamenlijke inspanningen van beleidsmakers, industrieleiders en technologen nodig.
Open volledig artikel
De industrie elektrificeren: De weg naar het koolstofvrij maken van proceswarmte
Nu de wereld in een race verwikkeld is om koolstofvrij te worden, komt industriële procesverwarming naar voren als een kritieke grens. Uit een nieuwe studie van Agora Industry blijkt dat technologieën voor directe elektrificatie tegen 2035 mogelijk kunnen voorzien in 90% van de energievraag in de Europese industrie die nog niet geëlektrificeerd is. Deze bevinding wijst op een transformatieve kans om de koolstofuitstoot te verminderen, het concurrentievermogen te versterken en de vooruitgang naar de klimaatdoelstellingen van de EU te versnellen.
Het huidige landschap
Vandaag de dag is procesverwarming goed voor maar liefst 47% van de industriële energievraag en ruwweg driekwart van de CO2-uitstoot van de sector. Fossiele brandstoffen, met name aardgas (35%) en steenkool (27%), domineren de energiemix voor procesverwarming. Elektriciteit speelt met slechts 4% momenteel een minimale rol. Deze grote afhankelijkheid van fossiele brandstoffen vormt zowel een uitdaging als een kans voor de decarbonisatie-inspanningen.
De belofte van directe elektrificatie
Directe elektrificatie houdt in dat elektriciteit onmiddellijk wordt gebruikt om warmte op te wekken, zonder tussenstappen. Het onderzoek identificeert verschillende sleuteltechnologieën die deze overgang zouden kunnen stimuleren:
1. Elektrische boilers en warmtepompen voor lage tot middelhoge temperaturen
2. Weerstandsverwarming voor een breed scala aan toepassingen
3. Inductieverwarming voor metaalbewerking
4. Plasmatoortsen voor processen met hoge temperaturen
5. Vlamboogovens voor staalproductie
6. Opkomende technologieën zoals schokgolfverwarming
Gezamenlijk bieden deze technologieën het potentieel om temperaturen van minder dan 100°C tot meer dan 1500°C te bestrijken en zo te voldoen aan de uiteenlopende behoeften van diverse industriële processen.
Sectorspecifieke mogelijkheden
De studie onderzoekt het elektrificatiepotentieel in de belangrijkste industriële sectoren:
IJzer en staal: Terwijl de uitdagingen in de primaire staalproductie blijven bestaan, bieden elektrische vlamboogovens voor de secundaire staalproductie en de potentiële elektrificatie van herverhittingsprocessen aanzienlijke kansen.
Chemie: Elektrisch stoomkraken en stoomproductie bieden een aanzienlijk potentieel, waarbij warmtepompen aanzienlijke efficiëntiewinst bieden bij geschikte temperaturen.
Non-ferrometalen: Deze sector is al sterk geëlektrificeerd en het resterende gebruik van fossiele brandstoffen kan grotendeels worden vervangen door elektrische verwarmingstechnologieën.
Niet-metaalhoudende mineralen: Processen bij hoge temperaturen, zoals de productie van cementklinkers, vormen een uitdaging, maar opkomende technologieën zoals plasmaverwarming en schokgolfverwarming zijn veelbelovend.
Voeding, dranken en tabak: Processen met lage temperaturen in deze sector zijn zeer geschikt voor elektrificatie door middel van warmtepompen en elektrische boilers.
Papier en pulp: Stoomopwekking, een belangrijke energieverbruiker in deze industrie, kan effectief worden geëlektrificeerd met behulp van bestaande technologieën.
Barrières voor invoering overwinnen
Ondanks het immense potentieel zijn er momenteel verschillende barrières die een wijdverspreide toepassing van directe elektrificatie in de weg staan:
Technische uitdagingen: Hoewel veel toepassingen al geëlektrificeerd kunnen worden, vereisen sommige processen met hoge temperaturen en hoge capaciteit nog verdere technologische ontwikkeling.
Economische hindernissen: Het huidige prijsverschil tussen elektriciteit en aardgas maakt elektrificatie vaak economisch onaantrekkelijk zonder extra stimulansen of koolstofbeprijzing.
Organisatorische belemmeringen: Onvoldoende elektrische infrastructuur, de noodzaak om bestaande productieprocessen aan te passen en onzekerheid over toekomstige energieprijzen en -beleid dragen allemaal bij aan de aarzeling om nieuwe technologieën in te voeren.
De weg vooruit
Om de overgang naar geëlektrificeerde procesverwarming te versnellen, stelt het onderzoek een aantal belangrijke acties voor:
- Creëer een ondersteunend economisch kader: Beleidsmaatregelen die elektriciteit meer kostenconcurrerend maken ten opzichte van aardgas, zoals koolstofbeprijzing of gerichte subsidies, zijn cruciaal.
- Investeren in infrastructuur: Het verbeteren van elektriciteitsnetten en aansluitingen op de locatie is essentieel om de toegenomen vraag naar elektriciteit te ondersteunen.
- Technologieontwikkeling ondersteunen: Voortdurend onderzoek en ontwikkeling, vooral voor toepassingen bij hoge temperaturen, kan helpen om de resterende technische barrières te overwinnen.
- Vroege toepassing aanmoedigen: Het ondersteunen van proefprojecten en gedeeltelijke elektrificatie kan het leren vergemakkelijken en het vertrouwen in nieuwe technologieën vergroten.
- Onzekerheid aanpakken: Duidelijke communicatie over toekomstig energiebeleid, beschikbaarheid van waterstof en netwerkontwikkeling kan bedrijven helpen weloverwogen investeringsbeslissingen te nemen.
- Bevorderen van kennisdeling: Het is van vitaal belang om het bewustzijn van beschikbare en opkomende elektrificatieoplossingen in verschillende industrieën te vergroten.
De rol van waterstof
Hoewel directe elektrificatie enorm veelbelovend is, erkent het onderzoek dat waterstof waarschijnlijk een aanvullende rol zal spelen bij het koolstofvrij maken van de industrie. Waterstof kan met name relevant zijn voor toepassingen die moeilijk direct te elektrificeren zijn, zoals bepaalde chemische processen of als reductiemiddel in de staalproductie. Het onderzoek benadrukt echter dat directe elektrificatie vaak efficiënter is en prioriteit moet krijgen waar dat haalbaar is.
Conclusie
De overgang naar geëlektrificeerde procesverwarming is een enorme kans voor de Europese industrie om haar koolstofvoetafdruk drastisch te verminderen en tegelijkertijd de energie-efficiëntie en het concurrentievermogen te verbeteren. Met 62% van de industriële vraag naar brandstof die mogelijk vervangen kan worden door directe elektrificatie met behulp van de technologieën die nu beschikbaar zijn, en met nog meer potentieel tegen 2035, wordt de weg naar een koolstofarme industriële sector steeds duidelijker.
Het realiseren van dit potentieel vereist echter gezamenlijke inspanningen van beleidsmakers, industrieleiders en technologieontwikkelaars. Door economische belemmeringen aan te pakken, de ontwikkeling van infrastructuur te ondersteunen en innovatie te stimuleren, kan Europa een leidende rol spelen in de wereldwijde overgang naar een schone industrie. Nu de wereld worstelt met de dringende noodzaak om klimaatverandering aan te pakken, komt het elektrificeren van industriële proceswarmte naar voren als een krachtige en steeds beter haalbare oplossing voor een van de meest uitdagende aspecten van het koolstofvrij maken van de economie.
