熱能儲(chǔ)存對(duì)于實(shí)現(xiàn)碳中和的重要性
由于熱能儲(chǔ)存技術(shù)(TES)在協(xié)助向可再生能源轉(zhuǎn)變等重大轉(zhuǎn)型方面的作用,它成為支持碳中和的關(guān)鍵發(fā)展。
區(qū)域能源系統(tǒng)中的熱能存儲(chǔ)等舉措,為清潔和可再生能源矩陣的實(shí)現(xiàn)鋪平了道路。但TES解決方案的影響遠(yuǎn)不止于此,它解決了實(shí)現(xiàn)碳中和所需的一些關(guān)鍵障礙,包括提高效率和最大限度地減少能源損失。
熱能存儲(chǔ)技術(shù):定義
熱能存儲(chǔ)技術(shù)是指能夠收集和積累熱能,以備將來使用的系統(tǒng)。
因此,TES技術(shù)可最大限度地減少某些流程固有的熱能損失,從而充分利用原本會(huì)浪費(fèi)的能源。熱能存儲(chǔ)技術(shù)的存儲(chǔ)周期可以是每日,也可以是每月或每季。
目前,已有多種技術(shù)正在實(shí)施和探索用于熱存儲(chǔ),這些技術(shù)可分為以下幾類:SHS(顯熱存儲(chǔ))、LHS(潛熱存儲(chǔ))和TCHS(熱化學(xué)儲(chǔ)熱)。
熱能存儲(chǔ)技術(shù)能夠減少能源供需不平衡,同時(shí)還有助于部署某些本質(zhì)上具有間歇性的能源,包括許多可再生能源。此外,這些系統(tǒng)還有助于利用低品位廢熱。這些應(yīng)用使熱能儲(chǔ)存技術(shù)成為實(shí)現(xiàn)碳中和的核心。
熱能存儲(chǔ)技術(shù)在實(shí)現(xiàn)碳中和中的作用
雖然利用熱能的技術(shù)已經(jīng)存在了幾十年,如分層TES罐,但當(dāng)前對(duì)能源效率和可持續(xù)性的關(guān)注使人們對(duì)這些系統(tǒng)重新產(chǎn)生了興趣。
簡(jiǎn)而言之,熱能存儲(chǔ)技術(shù)因其有助于回收熱能的能力而受到稱贊,否則這些熱能將會(huì)丟失。這反過來又成為實(shí)施某些碳中和措施的必要條件,包括從工業(yè)流程中回收熱能,以及啟用可再生能源。
根據(jù)國(guó)際能源署的《2025年凈零排放》分析報(bào)告,到2030年,二氧化碳排放量的大部分減少來自目前市場(chǎng)上已有的技術(shù)。然而,國(guó)際能源署也清楚,清潔能源創(chuàng)新方面需要實(shí)現(xiàn)重大技術(shù)飛躍。在此背景下,TES技術(shù)將成為新清潔能源矩陣中的重要組成部分,支持實(shí)現(xiàn)能源脫碳所需飛躍的關(guān)鍵里程碑。
了解碳中和
歐洲議會(huì)對(duì)碳中和的定義是,實(shí)現(xiàn)“碳排放和大氣中碳吸收之間的平衡”。
由于碳排放對(duì)大氣和溫度的影響備受關(guān)注,政府間氣候變化專門委員會(huì)(IPCC)等全球組織已將重點(diǎn)放在未來幾十年實(shí)現(xiàn)碳中和上。
雖然土壤、森林和海洋等某些資源可以充當(dāng)碳匯,但它們已被當(dāng)前的二氧化碳排放量所壓倒,到2022年,二氧化碳排放量將達(dá)到53.8億噸二氧化碳當(dāng)量,比2019年高2.3%,比2021年高1.4%。
這就是減少人為二氧化碳排放的重要性所在。雖然針對(duì)交通方式的措施也至關(guān)重要,但解決能源領(lǐng)域的排放問題因其巨大的影響而顯得尤為突出。。根據(jù)歐盟的數(shù)據(jù),能源領(lǐng)域占碳排放總量的77%,其次是農(nóng)業(yè)(10.55%)、工業(yè)流程和產(chǎn)品使用(9.10%)以及廢物管理(3.32%)。因此,國(guó)際組織一致認(rèn)為,碳中和必須通過以下組合來解決能源問題:
降低能源消耗 優(yōu)化效率并減少損失 引入可替代化石燃料的可再生、脫碳能源供暖電氣化、實(shí)施循環(huán)能源模式,如利用余熱進(jìn)行區(qū)域供熱,或改造建筑物以提高能源效率等舉措,已經(jīng)朝著正確的方向發(fā)展。此外,清潔可再生能源的部署是這一轉(zhuǎn)變的核心:國(guó)際能源署的《凈零排放分析》預(yù)測(cè),到2050年,全球90%的發(fā)電量將來自可再生能源,并預(yù)測(cè)可再生能源將“在全球二氧化碳減排中占最大份額之一”。
2022年,歐盟實(shí)現(xiàn)了23%的可再生能源份額,比2004年至2022年期間增長(zhǎng)了一倍多。這些數(shù)字雖然令人鼓舞,但也表明必須加大努力。正如國(guó)際能源署的報(bào)告呼吁,“徹底改變我們生產(chǎn)、運(yùn)輸和消費(fèi)能源的方式”,熱能存儲(chǔ)技術(shù)是支持這一領(lǐng)域關(guān)鍵舉措的關(guān)鍵。
熱能儲(chǔ)存技術(shù)如何實(shí)現(xiàn)碳中和?
通過解決間歇性問題,實(shí)現(xiàn)清潔、可再生能源某些可再生能源,如風(fēng)能和太陽(yáng)能,本質(zhì)上是間歇性的。熱能儲(chǔ)存技術(shù)通過允許利用這些資源來解決這個(gè)問題,而不管它們?cè)谛枨髸r(shí)的可用性。
有助于利用廢熱和低品位熱源解決工業(yè)流程中的熱量損失,是熱能存儲(chǔ)技術(shù)的另一項(xiàng)重要貢獻(xiàn)。
TES技術(shù)與熱泵等適當(dāng)設(shè)備相結(jié)合,具有回收此類熱源的潛力。同樣,它們通過解決這種低品位廢熱能的不連續(xù)性來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),同時(shí)還解決了不同地點(diǎn)和一天中不同時(shí)間的供需錯(cuò)位問題。
這是提高能源使用效率的關(guān)鍵舉措,也是實(shí)現(xiàn)碳中和的另一個(gè)關(guān)鍵要素。
用于旨在實(shí)現(xiàn)熱能和冷卻系統(tǒng)脫碳的系統(tǒng)中作為高效區(qū)域能源計(jì)劃的一部分,熱能儲(chǔ)存是針對(duì)供暖和制冷脫碳的尖端解決方案的一個(gè)例子??紤]到國(guó)際能源署的數(shù)據(jù)表明,要實(shí)現(xiàn)碳中和,必須解決供暖問題,這是一個(gè)關(guān)鍵問題:到2022年,供暖行業(yè)占總能源消耗的一半,占能源相關(guān)二氧化碳排放量的38%。
在此背景下,TES技術(shù)允許采用更有效的供暖和制冷方法,同時(shí)還涉及可再生能源,并應(yīng)用循環(huán)模型。
例如,應(yīng)用于區(qū)域制冷,TES儲(chǔ)罐可以減少冷卻廠所需的容量,利用多余的冷卻能力生產(chǎn)來滿足峰值冷卻需求,并通過降低電力消耗來提高電氣效率。
熱能儲(chǔ)存技術(shù)的優(yōu)勢(shì)
將能源效率推向新境界。它們有助于最大限度地減少能源損失,并通過降低功耗和協(xié)調(diào)峰值電力需求來提供可靠的峰值能源容量。 實(shí)現(xiàn)間歇性、清潔的可再生能源的有效整合。 建立一個(gè)新的能源格局,讓終端用戶可以使用清潔能源,同時(shí)根據(jù)自己的需要調(diào)整能源需求,前提是定價(jià)透明。總結(jié)
熱能儲(chǔ)存技術(shù)是一個(gè)不斷研究和技術(shù)進(jìn)步的領(lǐng)域,它推動(dòng)著不斷的創(chuàng)新,朝著更具可持續(xù)性和成本效益的方向發(fā)展。
因此,實(shí)施TES解決方案的最佳方法是,找到能夠應(yīng)用熱能存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最佳實(shí)踐的合適盟友。
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