补贴55%!天然气危机下,德国鼓励采用聚光热利用技术助力工业脱碳【附四种可再生供热技术对比】

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导读:天然气供应量从40%大幅降至10%以下,供热成本从20欧元/MWh升至140欧元/MWh, 严重依赖俄罗斯天然气的德国正在积极尝试各种绿色加热技术来为重工业脱碳寻求出路。

据外媒消息,面对严峻的能源形势,DLR(德国宇航中心)太阳研究所负责人Robert Pitz Paal在不久前召开的Solar PACES大会上表示, 聚光热利用技术将是促进德国实现工业脱碳的四种重要可再生能源方案之一。

据悉, 为了使德国尽快完成工业脱碳,德国政府提供了55%的补贴(符合可再生过程热支持条件的技术包括太阳能热系统、生物质锅炉和热泵等,中小企业可以申请占投资额55%的赠款)以加快工业用热向绿色热能过渡,并有望使聚光热利用技术的 投资回收期降至3年以下。

图:欧洲天然气进口和分销示意图

由于 德国DNI值(太阳能直射辐射)仅为1000 kWh/m2.y左右,一直以来,通过将反射的太阳光集中到太阳能接收器上产生热量来为工业过程提供热能的思路 似乎并不适合德国以及中欧国家。

补贴55%!天然气危机下,德国鼓励采用聚光热利用技术助力工业脱碳【附四种可再生供热技术对比】

“但在如此高的天然气价格下,即使在德国和中欧国家,现在也可以利用聚光热利用技术代替天然气为工业生产提供过程热或构建热力网络。商业化项目实测数据显示, 与昂贵的天然气相比,光热项目开始具备成本优势。”Robert Pitz Paal说。

图:比利时——低DNI太阳热地区光热成功案例

在大会中,Robert Pitz Paal详细对比了可再生能源电解制氢、聚光热利用(CST)、地热和生物质等四种可替代化石燃料燃烧供热的可再生能源方案的利弊。

图:中欧地区四种可再生供热技术参数对比

据Robert Pitz Paal介绍,对比来看,上述四种技术路线中 CST技术的土地占地最少,成本最低;更让人意外的是, 在很多工业用热温度高达400℃的欧洲地区也拥有充足的太阳能资源。

下为四种可再生能源供热方案优劣势介绍:

1、绿氢

据悉,目前欧洲光伏发电 成本约为6欧分/kWh,利用太阳能或风能 电解制氢的成本将更高。

补贴55%!天然气危机下,德国鼓励采用聚光热利用技术助力工业脱碳【附四种可再生供热技术对比】

Robert Pitz Paal表示,将太阳能转化为氢气然后再燃烧是一种非常昂贵的使用方式。燃烧氢气产生的热量成本远远超过15或20欧分/kWh,所以现在仅仅为了产生工艺热量而替代天然气并 不具有竞争力。

2、聚光热利用(CST)

即使在光资源条件不算优异的德国,聚光热利用技术也 可以通过蓄热器24小时连续产生高达400°C的热量,或者可以直接输送到热电联产厂(CHP),与现有系统耦合同时产生电力和250°C的热量。

Robert Pitz Paal表示:“目前,热电联产厂都使用化石燃料。在热电联产厂,你可以同时获得电力和工艺团队,因此将 聚光热利用系统耦合进现有系统非常可行——你只需将熔盐储存的热量输送到热电联产工厂来产生蒸汽,来代替化石燃料燃烧所生产的蒸汽即可。”

3、地热能

地热能可直接或通过输送至热电联产机组以提供全天候热量并用于供热和供电。但Robert Pitz Paal指出,找到开采地下地热资源的最佳地点并非一帆风顺,这种 不确定性意味着投资人面临着高风险,从而增加了成本。

Robert Pitz Paal介绍道:“我们在德国经历了这样一种情况:钻一个几公里深的洞,却找不到200°C至300°C的预期热源,因此,在寻找过程中所投入的时间和精力都浪费了。”

4、生物质

生物质虽然能够在1000°C以上的温度下燃烧产生热量以满足钢铁或水泥的高温需求,但其 土地使用受到限制。一般工业领域实际使用的是沼气,但没有足够的沼气来满足工业过程的需要。

Robert Pitz Paal指出,目前普遍存在一个障碍——很多需要且可以采用可再生能源的行业普遍忽视了可再生能源这一选项。

工业界对天然气、石油和煤炭最为熟悉,一个相对认知度较高的替代方案是光伏发电,然后将其与电加热器搭配,但 与聚光热利用(CST)技术相比,光伏发电需要三倍的土地才能产生相同的热量,因此用光伏发电提供工业用热的成本比CST更高。

补贴55%!天然气危机下,德国鼓励采用聚光热利用技术助力工业脱碳【附四种可再生供热技术对比】

Robert Pitz Paal表示,当前,充分认识到太阳能供热优势的德国监管机构设立了55%的补贴政策,旨在将聚光热利用项目的投资回收期缩短至3年以下。在此背景下,目前德国太阳能供热公司正如雨后春笋般涌现,但由于 德国社会整体对这项技术知之甚少,将其 用于工业供热的商业化部署速度仍比较缓慢。

图:欧洲各国加速淘汰化石能源,工业用热的可再生选择变得更加重要

Robert Pitz Paal对此解释说:“即使用能方听说过这种技术方案,但因为许多工程公司并不了解这种技术,所以也不会推荐使用该技术。 德国目前需要教育人们正确地进行设计,并真正发展这一领域的专业知识;同时,还需要知道如何进行设计的人才和在德国看到更多的参考项目。像DLR这样的公共研究实验室可以为上述活动提供支持,例如,通过提供模拟工具使工程公司能够实际进行正确的分析和设计,并帮助监测确保此类项目在技术上取得成功。”

附英文报道链接:/

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