在2050年前实现能源系统脱碳化的竞赛中，我们一致认为电力是能源转型的主要载体。其原因有三：首先，风能和太阳能技术经历了快速降价，使其在当今具备竞争力；其次，电力是一种高质量且多功能的能源载体。 最后，电气化能推动更高效技术的应用，例如热泵或电动汽车——其能耗仅为传统同类技术的三分之一。
电力可通过现有转换技术（如发电机、水泵或电加热器）转化为机械能、势能或热能。这些技术足以满足大部分电力需求，且当供电来源为风能和太阳能时，这些需求将自动实现脱碳。
然而，供暖和制冷领域的电气化进程带来了额外挑战——该领域约占全球能源消耗的一半，并产生超过40%的能源相关二氧化碳排放。如今，成熟高效的技术（即热泵）已能满足其中大部分需求，但并非全部。
工业领域，尤其是高能耗行业，需要热能来驱动化学反应或物理转变。这些需求不仅涉及能量总量，还涉及特定温度水平——而当前热泵技术尚无法达到理想的温度要求。
这意味着应将创新解决方案引入市场以实现工业脱碳。工业脱碳主要有两条路径：一是工艺直接电气化，二是通过使用风能和太阳能生产的绿色氢气作为能源载体替代天然气，实现工艺间接电气化。 根据国际可再生能源署（IRENA）的1.5℃情景预测，到2050年，直接电气化可满足27%的工业能源需求，氢能（间接电气化）可满足22%——而当前这两种能源的总占比仅为23%。
在最高200°C的加热应用领域，当前努力正聚焦于拓展热泵的温度工作范围。然而，直接电气化的挑战源于200°C至1000°C以上的应用场景——正如国际可再生能源署（IRENA）《智能电气化创新格局》报告所详述，该领域正涌现出处于不同发展阶段的若干前景广阔的创新技术。 《智能电气化创新格局》。此类极高温范围的电力可应用于电炉、电锅炉及其他电解工艺。
三大工业领域——化工、水泥和钢铁——电气化难度最大，目前正针对其工艺流程开发有前景的解决方案。以化工行业为例，目前采用700°C至900°C的化石燃料蒸汽裂解装置，将重烃转化为轻烃以生产高价值化学品。 替代传统蒸汽裂解装置的电裂解装置（e-crackers）现已进入试点阶段。壳牌与陶氏化学在荷兰阿姆斯特丹能源转型园区安装了电力驱动的实验性热蒸汽裂解炉装置，这标志着石化制造领域最碳密集型工艺脱碳进程取得关键突破。 若2023年测试证实该技术可成功替代现有燃气蒸汽裂解炉，该解决方案有望在2025年前实现规模化应用。其他领域同样涌现创新：水泥行业正研发通过等离子发生器供热的新型窑炉，钢铁行业则在试点新型电解还原工艺。所有这些技术均以电力作为输入能源载体。
随着全球即将迎来《巴黎协定》首次全面评估——11月在COP28气候大会上，产业界与政府仍需探讨和探索大量挑战，而创新正是这项共同事业的核心。
为推动工业部门实现脱碳化进程，国际可再生能源署（IRENA）将在其创新周期间举办多场专题会议。这些会议将汇聚行业领袖、专家学者、产业代表及政策制定者，共同探讨聚焦于加速推进能源转型的尖端创新方案，包括研究实现工业脱碳的最佳路径。
若您希望参与讨论并影响未来行动，请申请参加国际可再生能源署（IRENA）即将举办的创新周活动，并出席9月26日专门针对钢铁行业及化工与石化行业脱碳解决方案的专题会议。
更多信息请参见：https://innovationweek.irena.org。
