В своем исследовании «Стекло 2045 – Декарбонизация стекольной промышленности» [1] Федеральная ассоциация стекольной промышленности («Bundesverband Glasindustrie eV» - BV Glas) в сотрудничестве с Институтом экономики энергетики и рационального использования энергии Штутгартского университета («Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung – IER») наметила и сравнила три пути трансформации, которые могут привести энергоемкую стекольную промышленность с ее прямыми выбросами к климатической нейтральности к 2045 году. В долгосрочной перспективе ключ заключается в замене природного газа при плавке – в настоящее время составляющего 77% конечного энергетического баланса – на электроэнергию и зеленые газы. Ассоциация и институт определяют наибольшую вероятность успеха при постепенном переходе на гибридные технологии плавки. Сосредоточившись на декарбонизации как центральной теме октября, Glasstec изучила исследование, в котором подчеркивается, как можно достичь нейтрального уровня выбросов CO2 в стекольной отрасли, и в частности в производстве тарного стекла.
[1] Лейзин, Матиас; Радген, Питер: Glas 2045 – Декарбонизация стекольной промышленности. IER, Штутгартский университет, исследование по заказу Bundesverband Glasindustrie eV, Штутгарт, 2022 г.
В немецком стекольном производстве ежегодно выбрасывается около четырех миллионов тонн CO2, особенно при обжиге плавильных ванн с природным газом, а также в результате химических реакций, связанных с процессом, используемого сырья. Для последнего варианта существует мало альтернатив, а улавливание и хранение углерода (CCS/CCU) трудно реализовать ввиду сравнительно низкой концентрации CO2 в отходящих газах стекольной промышленности. Здесь необходимы дальнейшие исследования и разработка инфраструктуры CO2 . Поэтому самым большим рычагом для декарбонизации является замена топлива, используемого для технологического тепла, — переход от природного газа к электроэнергии и зеленым газам (водороду, биогазу, синтетическому метану). Технологическое переоснащение стекловаренных установок, изначально разработанных для газообразного топлива, представляет собой серьезную проблему, особенно с учетом того, что другие процессы, такие как использование отходящего тепла, уже давно взаимосвязаны в большинстве производственных линий. Эту задачу можно будет выполнить только к 2045 году, если сохранится конкурентоспособность отрасли, а политики продолжат рассматривать трансформацию как экзистенциальный вызов для общества в целом и будут продвигать ее вперед — действительно, многое зависит от успешного перехода на общеевропейском уровне от ископаемого топлива к возобновляемой энергии и зеленым газам.
С целью получения точной оценки статус-кво в исследовании были проанализированы заводы по производству тарного стекла, листового стекла и специального стекла в Германии с учетом всех переменных, таких как количество и типы плавильных ванн, объем производства и потребление энергии; были изучены три возможных пути трансформации для использования источников энергии с нулевым уровнем выбросов — в зависимости от пригодности и доступности технологии для производимого стеклянного продукта, наличия инфраструктуры, а также уже сообщенных или запланированных мер по декарбонизации производителями. В сценарии «BAU» не предполагается существенных изменений по сравнению с текущим состоянием дел на отдельных стекольных заводах до 2045 года — и это послужило точкой отсчета для последующего анализа альтернативных путей трансформации «Электрификация», «Водород» и «Гибридный сценарий», которые были смоделированы с точки зрения потребления энергии, выбросов CO2 и прогнозируемых затрат.
В трех путях трансформации используемые сегодня технологии полностью заменяются гибридными резервуарами, супергибридными резервуарами или полностью электрическими плавильными установками к 2045 году — в зависимости от их потенциальной пригодности. В концепциях возобновляемых источников природный газ постепенно заменяется зеленым водородом к 2045 году, так что выбросы, связанные с топливом, снижаются до нуля. В зависимости от сценария спрос на электроэнергию увеличивается до 15,5–31,3 ПДж, а спрос на водород — до 2,8–28,4 ПДж в год. Полное переоснащение гибридными и полностью электрическими плавильными установками и адаптация энергетической инфраструктуры требуют инвестиций в размере 3,2–5,6 млрд евро к 2045 году. Нижний предел в 3,2 млрд евро представляет собой инвестиционные потребности в водородном сценарии, поскольку затраты, связанные с переходом на это новое топливо, сравнительно невелики. Однако трудно сказать, будет ли зеленый водород широко доступен. И, наконец, выбросы CO2, связанные с процессами, в размере 780 000 тонн в год сохранятся в 2045 году, поскольку альтернатив сырью, используемому для производства стекла, пока не найдено. Чтобы избежать этих выбросов, к 2045 году потребуется инфраструктура для транспортировки и хранения углерода.
Трансформация отрасли производства тарного стекла:
Энергия, выбросы, затраты
Учитывая результаты исследования, именно гибридный путь трансформации выглядит наиболее перспективным для стекольной промышленности в целом, поскольку он более гибок с точки зрения технологических решений, которые будут развернуты. С объемом производства 4,1 миллиона стекольная промышленность производит большую часть из 7,4 миллионов тонн стекла, производимого по всей Германии. Здесь, в соответствии с гибридным путем трансформации, с середины этого десятилетия будут использоваться первые гибридные резервуары, работающие на электроэнергии и природном газе; к концу этого десятилетия будут введены в эксплуатацию первые полностью электрические плавильные установки для производства стеклянной тары для напитков и продуктов питания. С 2030 года последуют первые резервуары, работающие только на водороде, супергибридные резервуары и полностью электрические резервуары. С 2040 года супергибридные резервуары начнут переводить с природного газа на водород — при условии, что в Германии будет построена полная зеленая водородная сеть. К 2045 году даже последние обычные плавильные установки уступят место гибридным резервуарам, работающим на водороде, и полностью электрическим резервуарам. Потребление энергии: переход приводит к заметному увеличению потребности в электроэнергии, которая, согласно исследованию, к 2045 году вырастет до 17,3 ПДж (4805 ГВт·ч). Кроме того, водород будет необходим в количестве около 2,3 ПДж в год. Ископаемое топливо природный газ будет полностью заменено к 2045 году.
Выбросы CO2 : Использование полностью электрических и водородных гибридных танков сократит прямые выбросы CO2 до нуля к 2045 году. Кроме того, декарбонизация во всем секторе электроэнергетики приведет к сокращению прямых выбросов CO2. В дополнение к уже высокой доле переработанного стеклобоя, в будущем для производства тарного стекла будут также использоваться карбонаты. К 2045 году выбросы, связанные с процессом, снизятся до 328 000 тонн CO2 в год, что составит общее сокращение на 83%.
Производственные затраты: эксплуатационные затраты на производство тарного стекла возрастут с использованием новых источников энергии. Доля затрат на энергию увеличится примерно на 110%, удельные затраты на CO2 вырастут на 19%. В целом производственные затраты увеличатся примерно на 16% до оценочных 526 евро за тонну тарного стекла.
Keywords: Как стекольная промышленность Германии станет CO2-нейтральной к 2045 году?,
Description: