Джерело: Forbes

Інтуїтивно масштаб глобальних викидів парникових газів зрозуміти досить важко, але промисловий сектор Китаю вирізняється. Його викиди перебільшують загальний показних Сполучених Штатів: приголомшливі 3,6 гігатонни станом на 2020 рік, або 61% від загального забруднення вуглекислим газом в Китаї. 

Китай є найбільшим у світі забруднювачем клімату, з понад чвертю щорічних викидів парникових газів, тому, якщо він не скоротить викиди, весь світ зазнає невдачі у боротьбі зі зміною клімату. Скорочення викидів у промисловому секторі Китаю здається складною перешкодою, але два рішення все ж видаються доцільними – теплові насоси та теплові батареї. 

Майже три чверті промислових викидів країни походять від постачання тепла промисловим процесам, таким як плавлення металів або формування пластику, і нове дослідження Національної лабораторії Лоуренса Берклі та енергетичних інновацій надає дорожню карту, як вивести значну частину промислового тепла з викопного палива. Ключовим є підключення до чистої електроенергії з відновлюваних джерел енергії, щоб задовольнити шалений попит промисловості. 

Сьогодні лише близько 10% промислового тепла в усьому світі забезпечується безпосередньо електроенергією, тому стратегія очолити цей перехід допоможе Китаю розширити внутрішні постачання електрифікованих промислових технологій. Знижуючи вуглецевий слід матеріалів, які він виробляє, як-от сталь і цемент, Китай може гарантувати, що його внутрішнє зростання не погіршить якість місцевого повітря та не прискорить небезпечну зміну клімату. 

Електрифікація китайської промисловості: економічно ефективніше, чистіше та здоровіше 

У звіті LBL-EI проаналізовано технологічну та економічну доцільність різних технологій для забезпечення опалення промислових процесів, із зосередженням на двох варіантах, які не спричиняють викидів шкідливих речовин за рахунок відновлюваної електроенергії: промислові теплові насоси та теплові батареї. 

Теплові насоси можуть бути найбільш економічно ефективним методом для низькотемпературного тепла та є надзвичайно ефективними – це єдина технологія, яка може бути більш ніж на 100% ефективною для перетворення електроенергії в тепло. Температури, які забезпечують промислові теплові насоси, до 165° Цельсія, ідеально підходять для виробництва харчових продуктів, паперу, текстилю та подібних товарів.  

Водночас теплові батареї можуть нагрівати до 1700°C, чого достатньо, щоб задовольнити понад дві третини промислових потреб Китаю в опаленні. Теплові батареї не тільки ефективно перетворюють електроенергію в тепло, але й можуть зберігати її, втрачаючи лише 1% на день. Це означає, що вони можуть згладити непостійність постачання електроенергії з відновлюваних джерел, які залежать від поведінки сонця та вітру. Теплові батареї також можна підключати до мережі, що дозволяє промисловим компаніям купувати та зберігати електроенергію в мережах у часи, коли вона дешевша – послуга, яка також приносить користь комунальним підприємствам. 

Чи має будь-який із цих варіантів економічний сенс? Як виявилося, ефективність і гнучкість промислових теплових насосів і теплових батарей зберігають їхню економічну конкурентоспроможність. Для температур нижче 100°C промислові теплові насоси були другим найдешевшим варіантом із ціною 38 доларів США за мегават-годину, конкурентоспроможними з технологіями комбінованого виробництва тепла та електроенергії та набагато дешевшими, ніж аналоги з природним газом та електричними котлами. Котли, що працюють на вугіллі, були найдешевшою технологією у 2021 році, але враховуючи ймовірні витрати на вуглець у 2030 році, вони поступалися тепловим насосам. За потреби в більш високих температурах (100-165 °C) промислові теплові насоси коштують 58 доларів США/МВт·год. А теплові батареї, здатні підтримувати температуру в 10 разів вищу, займають середину (46 доларів США/МВт·год), конкуруючи з багатьма альтернативами. 

Теплові насоси ще більше відрізняються за кількістю викидів забруднюючих речовин. Промислові теплові насоси викидають значно менше CO2, ніж більшість альтернатив: на 60% менше, ніж, наприклад, еквівалентний вугільний котел. Промислові когенераційні системи виробляють електроенергію, зменшуючи обсяги, які промислове підприємство мусить закуповувати з китайської вугільної мережі. Віддаючи належне технологіям CHP (Combined Heat and Power) за цю «компенсацію», системи CHP, що працюють на природному газі, було визнано технологією з найнижчими викидами в 2021 році. Однак, як тільки Китай досягне декарбонізації електричної мережі, якої йому потрібно досягти до 2050 року, щоб дотриматися своїх цілей вуглецевої нейтральності, електричні технології загалом знизять викиди до нуля. 

Подібна ситуація в Китаї і зі звичайними забруднювачами, такими як оксиди азоту, оксиди сірки та твердими частками (PM10 і PM2,5), які сприяють таким проблемам зі здоров’ям, як захворювання легенів, серцеві напади та передчасна смерть. У 2021 році електричні технології мали менші викиди забруднюючих речовин, ніж технології, що працюють на вугіллі, але вищі викиди, ніж технології природного газу, що є відображенням потужності вугілля в електричній мережі Китаю. У міру того, як мережа стане чистішою, викиди забруднюючих речовин, пов’язані з технологіями електричного опалення, зменшаться, зрештою досягнувши нуля. 

Подолання перешкод за допомогою політичних рішень 

Поставка промислових теплових насосів і теплових батарей у Китаї туди, де вони найбільше потрібні, не обійдеться без проблем. По-перше, в Китаї викопне паливо значно дешевше за електроенергію, частково через практику Китаю змушувати промислових споживачів платити за електроенергію вищі тарифи, ніж побутові покупці (приблизно на 40% більше). Ця система протилежна стратегіям США та ЄС, де промислові тарифи на електроенергію нижчі, ніж тарифи для населення, і перешкоджає китайській промисловості покладатися на електроенергію. Однак ефективність промислових теплових насосів і здатність теплових батарей накопичувати дешеву енергію — у багатьох провінціях електроенергія в години найменшого споживання коштує лише 30-40% від середньої ціни — допомагає підтримувати їх конкурентоспроможність. 

Розумна політика може допомогти зробити електричні технології більш конкурентоспроможними порівняно з вугіллям: уряд міг би субсидувати або продукти, виготовлені з використанням чистої енергії, або пряме використання чистої енергії. Субсидії можуть також зменшити вартість будь-якої необхідної модернізації електроенергетичної інфраструктури. Встановлення цін на вуглець також стимулюватиме промислові фірми електрифікувати своє виробництво; наразі загальнонаціональна система торгівлі викидами в Китаї поширюється лише на електростанції. 

Друга проблема полягає в тому, щоб електрифіковані технології були комерціалізовані, широко доступні та прийняті. Промислові теплові насоси застосовувалися в ряді комерційних випадків. Теплові батареї порівняно новіші, але півдюжини фірм вже розгорнули ці системи комерційно. Політика може заохочувати попит на ці технології та підтримувати їх масштабування та впровадження через знижки на обладнання та гранти на переоснащення, позики з низькими відсотками та інші механізми фінансування, підтримку науково-дослідних розробок та стандарти щодо викидів парникових газів та енергоефективності. Уряди є основними покупцями промислової продукції, як-от сталі та цементу, для проектів громадських робіт, тож вони можуть проштовхувати практику чистішого виробництва, запроваджуючи обов’язкові стандарти для матеріалів, які вони закуповують через програми екологічних державних закупівель. У США адміністрація Байдена реалізувала це на федеральному рівні за допомогою ініціативи Buy Clean Initiative. 

Дивлячись у майбутнє 

Великі, сучасні промислові потужності Китаю означають, що він має потенціал отримати вигоду всередині країни від скорочення викидів CO2 і звичайних викидів, досягаючи вигоди в економіці, навколишньому середовищі та здоров’ї населення. Це важлива можливість для Китаю очистити свою промислову продукцію, одночасно досягаючи власних кліматичних цілей.