Fordelene ved optimering af dampsystemer

Hvorfor det er vigtigt, at have fokus på nuet af hensyn til fremtiden

Når man ser tilbage på de seneste års statusrapporter om klimaforandringer, er der ikke meget at glæde sig over. Vi ved, hvad der står på spil: Hvis vi ikke formår at begrænse planetens temperaturstigning, vil det få alvorlige konsekvenser for os alle. Alligevel sker der ikke den hurtige handling, der skal til for at nå vores net zero-mål. Hvis det er et "Race to Zero", vi befinder os i, hvorfor føles det så ikke som en sprint, men mere som et løb på tre ben?

Tænk tilbage til begyndelsen af 2022. Verden var ved at komme sig efter en ødelæggende pandemi, og økonomierne var ved at blive genopbygget. Men hvis vi troede, at tingene var i bedring, var der en bagside af medaljen, når det gjaldt klimaforandringerne. CO2-udledningen fra el og varme nåede sit højeste niveau nogensinde, og det fik Det Internationale Energiagentur (IEA) til at udsende en klar opfordring til handling.

Verden skal nu sikre, at det globale opsving i emissionerne i 2021 var en engangsforeteelse - og at bæredygtige investeringer kombineret med en hurtigere udbredelse af rene energiteknologier vil reducere CO2-emissionerne i 2022...¹

Handsken blev kastet, og endnu et år gik. En tid, hvor der opstod aggression i Europa og en global energikrise. Indvirkningen på ambitionerne om klimaforandringer var voldsom. I marts sidste år rapporterede IEA: "Den globale udledning af kuldioxid (CO2) fra energiforbrænding og industrielle processer steg med 0,9 % eller 321 Mt i 2022 til et nyt rekordhøjt niveau på 36,8 Gt."

Det bedste, man kunne sige, var, at ren energi i det mindste fortsatte sin hurtige fremgang, uden hvilken "væksten i CO2-emissioner ville have været næsten tre gange så høj."²

Er glasset halvtomt eller halvt fyldt?

Fra ethvert synspunkt kan udsigterne virke nedslående. Det er lidt som at få en karakter i skolen, gang på gang, hvor der bare står "du skal gøre dig mere umage". Det hjælper ikke, at vi altid ser os tilbage over skuldrene, på hvad der kunne have været, i stedet for at se fremad med optimisme og ambitioner.

Det er et klassisk eksempel på problemet med skala. Når vi står over for problemer, der er så meget større end vores individuelle handlinger, er der en tendens til at blive demotiveret. Følelser af hjælpeløshed kan dominere, eller også vender vi os mod teknologisk optimisme.

Det kan man se med de visionære tilgange til at tackle klimaforandringerne. Ja, vi ser frem til, at grøn brint bliver bredt tilgængeligt, at vi kan fjerne kuldioxid og låse det inde for altid, og vi hilser alle banebrydende processer velkommen, som eliminerer produktionen af kuldioxid i første omgang.

De fanger vores fantasi og ser ud til at give løfter, når der er mangel på lyspunkter. Innovation vil altid være nøglen til at håndtere kompleksiteten og omfanget af de problemer, der er forbundet med klimaforandringerne. Med tiden vil de blive en del af vores hverdag. Men vi har ikke tiden på vores side.

Der er kun syv år tilbage til at holde 1,5 °C inden for rækkevidde

Det var konklusionen i FN's klimapanels rapport tidligere i år. Det er bestemt et opråb, men som forfatterne siger: "Netto nul CO2-udledning fra den industrielle sektor er udfordrende, men muligt."

På mere end 2.000 sider gennemgår IPCC-rapporten alle aspekter af klimakrisen. Når det handler om at reducere drivhusgasser fra den samlede energisektor, foreslås det, at dette "kræver store omstillinger, herunder en betydelig reduktion i det samlede forbrug af fossile brændstoffer, udbredelse af lavemissionsenergikilder, skift til alternative energibærere samt energieffektivitet og energibesparelser."³

Som et ekko af IPCC's budskab påpegede Luiz Amaral, administrerende direktør for Science Based Targets Initiative (SBTi), at en begrænsning af den globale opvarmning til 1,5 °C kræver et højdepunkt inden 2025, en reduktion af udledningerne med 43 % inden 2030, 60 % inden 2035 og en netto-nuludledning i begyndelsen af 2050.

Det bliver ikke let, men med den rette tankegang kan der gøres meningsfulde fremskridt mod en mere bæredygtig fremtid.

Organisationer med validerede videnskabsbaserede mål har bevist, at monumentale reduktioner er mulige - de reducerer scope 1- og 2-emissioner med 12 % i gennemsnit år efter år - mere end de 7,6 % år efter år, der kræves for at nå Parisaftalens 1,5°C-mål.⁴

Hvorfor effektivitetsoptimering ikke er en gammel nyhed...

Det er opmuntrende at se de fremskridt, der gøres af de 2.731 virksomheder med videnskabeligt baserede mål, hvoraf vi er en af dem. Ved at fokusere på nuet og nægte at lade status quo styre fortællingen, sker der fremskridt. Virksomheder vil have forskellige måder at nå deres mål på, men et fælles tema er effektivitet.

Det var et af hovedbudskaberne i Biden-Harris-administrationens køreplan for industriel dekarbonisering, som blev offentliggjort i september sidste år. Som det land i verden, der har den næststørste CO2-udledning, er ethvert fremskridt med at beskrive, hvordan man vil tackle dette, velkomment. Den anerkender, at 30 % af USA's energirelaterede CO2-udledning stammer fra industrien, og fokuserer på vejen frem for fem af de industrier, der udleder mest CO2: olieraffinering, kemikalier, jern og stål, cement samt føde- og drikkevaresektoren.

Af de fire teknologiske nøglesøjler, der er identificeret, konkluderer den:

"Energieffektivitet er en grundlæggende, tværgående dekarboniseringsstrategi og er den mest omkostningseffektive mulighed for reduktion af drivhusgasemissioner på kort sigt."⁵

Ikke kun den amerikanske regering så effektivitet som en del af planen for at afværge klimakatastrofen. IEA udgav i samme måned deres tracking-rapport om energieffektivitet og understregede:

"Energieffektivitet er den største enkeltstående foranstaltning til at undgå energiefterspørgsel i Net Zero Emissions by 2050 Scenario, sammen med de nært beslægtede foranstaltninger elektrificering, adfærdsændring, digitalisering og materialeeffektivitet."⁶

Man skulle tro, at intet kunne være mere forretningsmæssigt end at øge effektiviteten. At det er på dagsordenen hver dag. Hvorfor bliver vi så konstant mindet om dens betydning?

...og hvorfor optimering af dampsystemer fortsat er en prioritet

Damp er en naturlig og effektiv kilde til termisk energi, og mange industrier anerkender den som en vigtig og varig del af deres processer. Det betyder ikke, at dampsystemer ikke kan forbedres, men erfaring og ekspertise betyder, at vi ved, hvordan det skal gøres.

Der findes en række dokumenterede, omkostningseffektive tiltag til at forbedre et dampsystem. Grunden til, at de ikke er blevet udbredt, skyldes en kombination af faktorer, hvoraf mange ikke er relateret til økonomiske forhindringer.

Den første og simpleste årsag er mangel på information og viden. Mens nylige rapporter på højt niveau har peget på effektivitet som et første skridt mod dekarbonisering, er dampsystemer komplekse og ofte unikke for en bestemt industri eller endda et anlæg. Det kræver specialisthjælp at vide, hvor man skal optimere, hvordan man gør det effektivt, og forstå præcis, hvad fordelene vil være.

En række andre faktorer er med til at holde effektiviteten øverst på mange virksomheders "endnu-ikke-gjort"-liste. Ofte gør manglen på økonomiske ressourcer det svært at indføre tiltag, som vil tjene sig selv hjem på kort tid (især for små og mellemstore virksomheder). Manglende støtte fra topledelsen, usikkerhed omkring nye teknologier og frygt for produktionsforstyrrelser samt manglende statslige incitamenter kombineret med manglende håndhævelse af statslige regler er alt sammen med til at gøre, at man ikke handler.

Ud over de generelle barrierer, der hindrer effektivitetsforbedringer, har dampsystemer deres eget specifikke sæt af vanskeligheder, der skal overvindes. Traditionelt har mange virksomheder fokuseret på kedler og ikke hele dampsystemet, der omfatter dampgenerering (kedler), distribution, genvindingssystemer og hvordan dampen bruges.

Selvom systemoptimering kan være sværere end at udskifte et stykke udstyr, da det kræver en mere holistisk viden og vurdering af systemet, vil det ofte give meget større energibesparelser sammenlignet med at udskifte en enkelt komponent med en mere effektiv.⁷

Og selvom det kan virke fornuftigt blot at udskifte en kedel med en mere energieffektiv, betyder det ikke nødvendigvis, at hele det industrielle dampsystem bliver mere effektivt. Under- eller overestimering af dampbehovet, dårlig styring af systemet og drift af systemet under optimal effektivitet er almindelige faktorer, der reducerer den samlede effektivitet.

Evaluering af optimering af dampsystemer

For næsten ti år siden undersøgte en rapport fra FN's organisation for industriel udvikling (UNIDO) energieffektiviseringspotentialet for industrielle dampsystemer.⁷ Målet var at vise, hvilke effektivitetstiltag der var omkostningseffektive og estimere deres værdi. Kina blev valgt som testcase.

Syv dampeksperter fra USA, Europa og Kina blev konsulteret for at afgøre, hvilke almindelige energieffektivitetstiltag der skulle inkluderes, deres energibesparelser og omkostningerne ved at implementere dem.

I modsætning til mange andre lande er Kinas energiforbrugsmønster domineret af industrisektoren. I 2019 stod fremstillingsindustrien for omkring 55 % af Kinas samlede energiforbrug, og 59,6 % af energien i fremstillingssektoren kom fra kul.⁸

Eksperterne blev enige om ni teknisk gennemførlige tiltag og fandt, at alle undtagen to ville være omkostningseffektive og potentielt føre til en årlig reduktion af CO2-udledningen på 201,23 MtCO2. Hvis man tager alle tiltag i betragtning, vil det resultere i et samlet teknisk brændstofbesparelsespotentiale på omkring 26 % af det samlede brændstof, der bruges til at generere damp.

Denne brændstofbesparelse var større end det primære energiforbrug i over 160 lande i verden.

Denne tabel viser de ni effektivitetstiltag for dampsystemer med udvalgte værdier:

Kumulativ årlig brændstofbesparelse og CO₂-emissionsreduktion, procentvis effektivitetsforbedring og levetidspotentiale for industrielle dampsystemers effektivitetstiltag i Kina rangeret efter deres endelige CCE (omkostninger ved sparet energi)

	Typisk % forbedring af energieffektiviteten i forhold til praksis med lav effektivitet	Kumulativt årligt brændstofbesparelsespotentiale i industrien (PJ/år)	Kumulativt årligt potentiale for reduktion af CO₂-emissioner fra industrien (ktCO2/år)	Typisk levetid for foranstaltningen (år)
1: Håndtering af luftoverskud: Indstil eksisterende positioneringsstyring (eller simpel styring)	5.0%	348	34,177	0.5
2: Optimering af forbrændingen	3.5%	572	56,227	12
3: Optimering af isolering af damprør, ventiler, fittings og beholdere	5.0%	868	85,368	10
4: Optimering af kedelafblæsning og genvinding af varme fra kedelafblæsning	2.8%	1,025	100,769	12
5: Implementering af et effektivt vedligeholdelsesprogram for vandudladere	2.2%	1,140	112,049	7
6: Optimering af kondensatgenvinding	4.1%	1,346	132,304	12
7: Termisk energigenvinding af røggas (Economizer og/eller luftvarmer)	7.4%	1,687	165,817	16
8: Genopretning med flash-damp	3.9%	1,851	181,953	10
9: Optimering af tab ved antændelse (LOI)	5.0%	2,047	201,231	10

Tænk tilbage på fristen på syv år for at gøre reelle fremskridt mod netto-nul, og levetiden for disse foranstaltninger viser, hvordan optimering af dampsystemer kan gøre en reel forskel. Selv om en enkelt forbedring helt klart vil have en effekt, er det, når hele systemet optimeres, at fordelene bliver betydelige.

De fleste af disse tiltag er velegnede til alle dampsystemer, uanset hvordan de genereres. Den vigtigste variabel vil helt klart være indvirkningen på CO2-udledningen.

I erkendelse af behovet for renere energi har den kinesiske præsident Xi Jinping udtalt, at landet vil være CO2-neutralt i 2060. Det er allerede verdens største investor i omstillingen til ren energi og forpligter sig til 266 milliarder dollars i 2021, mere end en tredjedel af det samlede globale beløb (755 milliarder dollars).

Men da den gennemsnitlige levetid for en dampkedel er mere end 30 år, vil det tage tid at komme væk fra fossile brændstoffer. Ved at fokusere på nuet og sikre, at alle mulige effektivitetstiltag bliver brugt, er en reduktion af emissionerne inden for rækkevidde.

Opnå effektiv optimering i dampsystemer

Hvis vi vender tilbage til de energistatistikker, vi omtalte i begyndelsen af denne artikel, og den udfordring, der ligger foran os, når vi skal nå netto-nul-målene, er det nyttigt at se, hvordan generaliseringer omkring "effektivitet" faktisk kan omsættes til handling.

Ingen af disse tiltag venter på at blive udviklet. Alle er teknisk mulige og i de fleste tilfælde omkostningseffektive over en relativt kort tidsperiode. Og vigtigst af alt vil de høste håndgribelige fordele, mens de andre, nyere teknologier stadig er i de tidlige stadier af deres udvikling.

Siden UNIDO-rapporten blev udgivet, er potentialet for optimering af dampsystemer også blevet større. Nu, hvor den digitale transformation hurtigt vinder indpas, er vores viden om, præcis hvor optimering vil være mest effektiv, langt større. Det er noget, IPCC fremhævede i deres rapport i år:

Digitale teknologier kan bidrage til at afbøde klimaforandringer og opfylde flere af verdensmålene (høj tillid). For eksempel kan sensorer, internet of things, robotteknologi og kunstig intelligens forbedre energistyringen i alle sektorer, øge energieffektiviteten og fremme indførelsen af mange lavemissionsteknologier, herunder decentraliseret vedvarende energi, og samtidig skabe økonomiske muligheder (høj tillid).³

Når det gælder effektivitet, vil hvert land have sine top-performere, som sætter kryds i alle bokse, og sine outliers, som aldrig har skænket optimering en tanke. Det er dog sandsynligt, at der altid er plads til forbedringer.

Ved hjælp af den nyeste digitale indsigt har vi aldrig haft en bedre mulighed for at få en detaljeret teknisk vurdering af dampsystemets energieffektivitetsmuligheder. Der har heller aldrig stået så meget på spil. Det er muligt, at vi vil se flere skuffende nyheder om klimaforandringer, men som Bill Gates engang sagde: "Dårlige nyheder er en overskrift, og det er gradvise forbedringer ikke."

¹: Den globale CO2-udledning steg igen til det højeste niveau i historien i 2021 - Nyheder - IEA
²: De globale CO2-emissioner steg mindre end først frygtet i 2022, da væksten i ren energi opvejede meget af virkningen af større kul- og olieforbrug - Nyheder - IEA
³: https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg3/downloads/report/IPCC_AR6_WGIII_FullReport.pdf
⁴: IPCC udsender "sidste advarsel" for at holde 1,5°C inden for rækkevidde - Science Based Targets
⁵: DOE-køreplan for industriel dekarbonisering | Department of Energy
⁶: Energieffektivitet - Analyse - IEA
⁷: Energy Efficiency Potentials in Industrial Steam Systems in China (unido.org)
Da undersøgelsen blev skrevet, udgjorde kulfyrede kedler omkring 80-85 %, olie- og gasfyrede kedler omkring 15 %, og kedler, der brugte andre brændstoffer (f.eks. elektricitet, biomasse osv.) mindre end 5 % af den samlede kedelkapacitet i Kina.
⁸: Hvordan ændrer Kinas energifodaftryk sig? | ChinaPower-projektet (csis.org)
⁹: Kina - Lande og regioner - IEA