能量转换只能通过提高效率来实现

能量转换只能通过提高效率来实现

2020年6月

能源是如何产生的是一个广泛争论的话题。但如何使用它几乎从未被讨论过。然而,要实现从化石燃料向可再生能源的过渡,效率措施是必不可少的。德国效率研究者亚历山大·绍尔(Alexander Sauer)知道工业如何做出贡献。

超过750亿美元。据国际能源机构(IEA)称,仅欧洲每年就在能源效率方面投入了多少资金。这并不完全是利他主义。斯图加特大学的能源生产效率研究所所长Alexander Sauer说:“这是关于我们的供应网格如何在未来发挥作用的存在主义问题。”从石油和煤炭等有限资源向可再生能源(通常以电力的形式使用)的转变正在电网上创造无数新的消费者。为了保持电网稳定,今天的消费者必须减少他们的电力消耗。

具有节约潜力的跨行业技术

这意味着能源效率至关重要,这对工业部门尤其如此。在瑞士,工业每年消耗约112太瓦时的能源。这意味着年消费总量的三分之一以上来自第二部门——超过了所有瑞士家庭的总和。在德国,工业消耗了740太瓦时,而在美国,高达7708太瓦时。任何对能源转型持认真态度的国家都被建议解决这一问题。但是,一家公司如何处理提高效率的任务呢?

从一开始就应该强调一件事:考虑到各种可能的方法,没有一刀切的解决方案。根据经验,钢铁、化工或造纸等能源密集型行业可以通过优化单个生产流程,例如专注于更高效的热流程,产生最大的影响。在轻型建筑领域,基于3D打印的分散式附加制造是一种节省运输排放和材料的方法。

然而,国际能源机构估计,完成能源转型所必须实现的能源节约中,约有四分之三将涉及非能源密集型行业,其运营通常围绕组装流程。换句话说,这些行业必须实现迄今为止最大的节约。正如Alexander Sauer所解释的,供应和建筑技术等跨部门技术,而非工艺技术,在这一领域提供了最大的节约潜力。为了开发这一潜力,有一件事特别重要:透明度。“这听起来可能微不足道,”他说,“但企业经常会惊讶于他们的工厂中有多少能量流动他们甚至都不知道。”但这些知识对于确定措施和实现改进至关重要。

智能工厂配备了光伏系统,并自主生产其大部分能源需求
智能工厂配备了光伏系统,并自主生产其大部分能源需求
插图:贾斯汀·伍德

协调是关键

亚历山大·绍尔(Alexander Sauer)以一家德国工业公司为例,解释了这些措施可能是什么样的。光伏系统提供能量。为了确保电力得到有效利用,该公司使用了智能能源管理系统。“因此,当预测工具预测高太阳辐射和高电力输出时,计划执行能源密集型工艺。”为了利用电力生产盈余,该公司生产其内部核心工艺所需的惰性气体。惰性气体,如氦、氩或CO2.置换空气,确保包装食品在加工过程中不易腐烂或金属不会氧化。因此,多余的电能被转换并更容易储存。冬季,沼气热电厂提供供暖和额外电力。芦苇田提供抵消沼气的原材料,位于公司厂房旁边。

协调是提高效率的关键——生产和消费的协调,以及运营流程的相互协调。Alexander Sauer解释说:“这可能意味着,例如,智能能源管理系统将产生废热的过程与利用废热的另一个过程同步——例如,通过使用热交换器为淋浴加热水。”。“这样一来,废热就不必排放到大气中,同时另一个过程必须使用额外的能量进行常规加热。”

亚历山大·绍尔(Alexander Sauer)还认为压缩空气的生产具有巨大的节能潜力,压缩空气用于油漆车间的工业、起重设备、喷砂、清洁、冷却和加热,仅举几个应用。“压缩空气的产生需要大量的能量。90%以上的能量消耗转化为热量。不到10%的能量最终以压缩空气的形式提供。其中,约30%是通过泄漏损失的。”如果一家公司将产生压缩空气的压缩机与热电厂连接起来,从而利用废热,并消除空气泄漏,它可以实现相当大的效率提高。从整个社会的角度来看,这一点不容低估:EnergieSchweiz计算出,瑞士大约2%的能源消耗来自压缩空气应用。

最后但并非最不重要的一点是,亚历山大·绍尔认为,只要运用常识,就可以取得很大成就:“尽管可以与智能能源管理系统相连接的自动化照明系统是可用的,但公司不一定需要复杂的控制来关灯、关机和关门。”

高效利用能源保护环境,节约成本
高效利用能源保护环境,节约成本
插图:贾斯汀·伍德

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