Hoe kunnen we proceswarmte duurzamer maken?

Decarbonisatie van de industrie: een hybride aanpak

Naarmate 2024 vordert, neemt de urgentie toe waarmee we onze decarbonisatiedoelstellingen moeten behalen. Het besef dat er misschien maar zes jaar is om de ergste gevolgen van klimaatverandering te voorkomen, is ontmoedigend. Voor de industrie, met haar complexe variaties, staat het koolstofvrij maken van het leveren van proceswarmte hoog op de agenda. Het is geen toeval dat bijna elke industriële installatie afhankelijk is van fossiele brandstoffen om aan de vraag naar thermische energie te voldoen. Ze zijn relatief goedkoop, gemakkelijk op te slaan en leveren de stoom die nodig is voor industriële processen. Tot nu toe hadden alternatieve opties moeite om op alle drie de fronten te concurreren. Maar nu hernieuwbare energiebronnen sneller groeien dan ooit, beginnen dingen te veranderen.

Met de energietransitie van fossiele brandstoffen naar deze meer aanvaardbare bronnen, veroorzaakt dat vaak onzekerheid voor de industrie. Wat is de juiste weg om de uitstoot onmiddellijk te verminderen? Welke technologieën zijn de investering waard en kunnen snel worden geïmplementeerd?

Stoomopwekking wordt al lang erkend als een belangrijke factor in de uitdaging van decarbonisatie. Het uitfaseren van fossiele brandstoffen en het omarmen van koolstofvrije, of koolstofarmere, alternatieven is het overkoepelende doel. Sommige zijn hernieuwbare of koolstofarmere brandstofbronnen, zoals thermische zonne-energie, biomassa, waterstof en biogas. Andere alternatieven zijn methoden die duurzamer zijn om warmte terug te winnen, op te slaan of over te dragen, zoals thermische warmteopslag, warmtepompen en elektrische boilers, deze werken op hernieuwbare energiebronnen maar zijn elk in een ander stadium van commerciële gereedheid.

De haalbaarheid hiervan moet worden beoordeeld op basis van de beschikbaarheid van grondstoffen, de regelgevingdie lokaal van kracht is en hun vermogen om aan de vraag te voldoen. Voor thermische zonne-energie is bijvoorbeeld een regio met veel zonlicht nodig, terwijl er voor biomassa speciale energiegewassen nodig zijn, zoals maïs.

Deze variabiliteit betekent dat in sommige gevallen de beste oplossing voor emissie-arme, kosteneffectieve stoomopwekking op korte termijn zal zijn om de conventionele middelen te vervangen door een flexibele combinatie van gasgestookte waterstofgeneratoren en elektrische stoomgeneratoren.

Hybride oplossingen

Het gebruik van meer dan één technologie kan de flexibiliteit vergroten die wordt geboden door over te schakelen van de ene op de andere brandstof, afhankelijk van de relatieve prijs. Hoewel dit de installatie en het onderhoud van extra capaciteit met zich meebrengt, kan de waarde van de overschakeling op een andere brandstof opwegen tegen de extra uitgaven.

Niet alle boilers vertrouwen op één energiebron om warmte te produceren op middelmatige temperatuur. Hybride ketels of ketels met twee systemen die zowel op elektriciteit als op aardgas kunnen werken, zijn overal verkrijgbaar. Als de ketel wordt gebruikt ter vervanging van een conventionele ketel op fossiele brandstof, is het mogelijk om te profiteren van hernieuwbare elektriciteit als die beschikbaar is, terwijl aardgas zorgt voor continuïteit. Dit is waarschijnlijk het voordeligst als de bestaande ketel het einde van zijn levensduur bereikt of groot onderhoud nodig heeft. Timing is cruciaal, aangezien veel boilers een lange levensduur van meer dan 30 jaar hebben. Er zijn nog andere bezwaren tegen hybride boilers. De kosten zijn tot 50% hoger dan die van een conventionele gasketel en dit wordt op de korte termijn mogelijk niet terugverdiend door energiebesparingen.

Recente trends in de energievoorziening laten echter een gunstiger beeld zien van de elektriciteitskosten in vergelijking met aardgas. Dit kan leiden tot snellere terugverdientijden voor dual-fuel en hybride ketels.