Základ pro dekarbonizaci průmyslu

Změna klimatu, poháněná globálními emisemi skleníkových plynů (GHG), vyžaduje naléhavou akci na snížení emisí uhlíku. Procesní průmysly jsou významným přispěvatelem, a ve všech sektorech mají úsilí o dekarbonizaci silný potenciál ke snížení emisí dosažením cílů nulových emisí do roku 2050. Pokud uhlíkové náročné průmysly společně dokáží snížit své emise o polovinu – což je dosažitelný cíl v následujících několika desetiletích – sníží to globální emise o téměř 15 %.

Vytvoření základu pro průmyslovou dekarbonizaci bude vyžadovat globální vedení a koordinaci ve všech průmyslových sektorech, stejně jako masivní a cílené investice do inovativních, čistých a nově vznikajících technologií, jako jsou vodík a další alternativní palive.

Celkový energetický sektor, včetně elektřiny, tepla a dopravy, je odpovědný za přibližně tři čtvrtiny globálních emisí skleníkových plynů (GHG) . Energetická spotřeba v průmyslu činí přibližně třetinu celkových emisí, přičemž výroba železa a oceli, chemické a petrochemické zpracování, výroba farmaceutik, produkce ropy a plynu a výroba cementu tvoří významnou část těchto emisí. 

K průmyslovým emisím významně přispívá také potravinářský a nápojový průmysl, výroba neželezných kovů, jako je hliník, výroba celulózy a papíru, obrábění, těžba, lomový průmysl, stavebnictví, textilní průmysl, výroba dřevěných výrobků a automobilový průmysl.

Doprava, která hraje klíčovou roli na každém průmyslovém trhu, je rovněž zodpovědná za významné emise skleníkových plynů. Částečně za to vděčí výrobě elektřiny pro elektrická vozidla (nepřímé emise), kromě všech přímých emisí ze spalování fosilních paliv pro pohon dopravních činností.

Silniční doprava má významný podíl na celosvětových emisích ze spalování benzinu a nafty. Odhaduje se, že 60 % emisí ze silniční dopravy pochází z osobní dopravy a zbylých 40 % ze silniční nákladní dopravy.

Zbytek emisí spojených s dopravou připadá na leteckou, námořní a železniční dopravu. A konečně, špatně postavené nebo neudržované netěsné potrubí může vytvářet přímé fugitivní emise, především metanu, velmi silného skleníkového plynu.

Celkově mají energetické společnosti nejvyšší podíl na emisích skleníkových plynů spalováním uhlí, ropy a zemního plynu v konvenčních elektrárnách. Proto je přechod na čistší technologie výroby energie zásadní cestou ke snížení uhlíkových emisí.

Globální cíl průmyslu pro dekarbonizaci je obecně přijat jako "nulové emise do roku 2050". Jak ukazuje graf, došlo k pokroku ve snižování průmyslových emisí. Nicméně ne všechny iniciativy jsou závazky k dosažení nulových emisí.

Existuje několik uznávaných cest ke snižování uhlíkových emisí průmyslových závodů, přičemž každá z nich bude podrobněji probrána v následujících sekcích.

Globální vedení a koordinace obchodu

Globální vedoucí skupiny vypracovaly cesty ke snižování emisí skleníkových plynů, zejména rozvojem iniciativy Science Based Targets (SBTi), která stanovuje cíle pro klimatický dopad podniků. SBTi je globální iniciativa, kterou založily organizace Carbon Disclosure Project, UN Global Compact, World Resources Institute a World Wildlife Fund. Cíle založené na vědeckých datech poskytují nestranné měřicí cíle, které mohou firmy a státy použít k určení současných úrovní emisí GHG a k určení redukcí potřebných k pokračování v programu na dosažení nulových emisí. Endress+Hauser je členem SBTi od roku 2023. 

Investice do inovativních čistých technologií a energetické účinnosti.

Aby firmy dosáhly ambiciózních cílů, jako je nulové emise do roku 2050, musí okamžitě začít plánovat iniciativy dekarbonizace a urychlit je, jakmile technologie budou životaschopné a budou schopny přinést konkrétní výsledky. K dosažení těchto cílů investují vlády a soukromé podniky do čistých technologií, jako je zelený vodík, solární, větrná, vodní, přílivová a jaderná energie.

Protože některé z těchto technologií jsou v současnosti méně spolehlivé než jiné, je nutné věnovat pozornost dočasnému vyplnění mezer. Všechny tyto technologie jsou uhlíkově neutrální, což znamená, že neprodukují škodlivé emisí do atmosféry. Kromě toho musí průmysly pracovat na snižování odpadu a poruch ve svých procesech – například úniky – které všechny produkují zbytečné emise.

Současné a nové technologie a postupy pro dekarbonizaci pomocí vodíku.

Zelený vodík je zcela udržitelný a při použití nebo výrobě nevyzařuje skleníkové plyny. Je snadno skladovatelný a velmi univerzální, lze ho kombinovat s jinými produkty, jako je syntetický plyn a elektřina.

Nicméně, i přes své klimatické výhody, má vodík také nevýhody. Za prvé, jeho výroba a použití jsou dražší ve srovnání s jinými zelenými energetickými zdroji. Dále existují obavy ohledně jeho škálovatelnosti a jeho umístění v logistickém řetězci.

Vodík vykazuje slibný potenciál a jak operátoři pozemní, tak námořní dopravy investují do výzkumu a vývoje. Elektrárenské provozy zkoumají možnosti augmentace – nebo dokonce úplné náhrady – provozů na zemní plyn vodíkem. Vodík lze také míchat se zemním plynem v existujících plynovodních sítích, čímž dochází ke snížení emisí.

Regenerace tepla a propojení sektorů.

Efektivní dekarbonizace vyžaduje širokou škálu technologií obnovitelné energie pro výrobu elektřiny. To platí zejména pro technologie vytápění, chlazení a regenerace tepla, kromě tradičního propojení v kombinovaných výrobních a topných zařízeních (CHP), kogeneračních elektrárnách a dálkovém vytápění. Sektor vytápění a chlazení zaostává v dekarbonizačních snahách za sektorem elektřiny o 10 %.

Dekarbonizace sektoru vytápění je zvláště důležitá v oblastech s vysokou hustotou obyvatelstva, jako je Evropa, Severní Amerika, Indie a Čína, protože tento sektor představuje mezi čtvrtinou a polovinou konečné spotřeby energie v těchto trzích a velkou část emisí uhlíku v ostatních částech světa.

Sektory vytápění a chlazení musí přispět ke snižování emisí skleníkových plynů zvýšením využívání obnovitelných zdrojů energie. Snahy o propojení sektorů – které se zaměřují na integraci elektřiny, vytápění a dopravy do centrálně řízeného a vzájemně závislého systému za účelem optimalizace energetické efektivity – také přispívají k tomuto cíli.

Využití přímé i nepřímé elektrifikace může zvýšit flexibilitu využívání energie v těchto sektorech, spolu s možností snižování a znovu využívání energie v systémech pro ukládání energie.

Plán pro průmyslovou dekarbonizaci k dosažení nulových emisí uhlíku

Snižování emisí uhlíku v průmyslu nelze provádět izolovaně, protože vyžaduje zapojení různých tržních sektorů, včetně veřejných a soukromých zainteresovaných stran.

Protože snížení emisí uhlíku přináší finanční náklady pro jednotlivé podniky, úspěch v této oblasti závisí na regulacích a pobídkách. Některé změny mohou být samofinancující, například úprava procesů tak, aby spotřebovávaly méně energie a surovin, přičemž produkce zůstane stejná. Mnohé snahy o snížení emisí uhlíku však nejsou finančně životaschopné, ani z dlouhodobého hlediska. V tomto případě jsou nezbytné externí kredity, které pomohou podpořit rozvoj.

Politický a společenský tlak na tuto činnost roste v posledních dvaceti letech a začíná přinášet výsledky. Avšak při současné rychlosti dílčích pokroků není průmysl na správné cestě k dosažení ambicí nulových emisí do roku 2050, a proto může být nezbytné zavést incentivizaci na globální úrovni, aby se umožnila větší cirkularita.

Kromě toho musí každý průmyslový sektor získat přístup k široké škále nízkouhlíkových zdrojů energie – včetně zeleného vodíku, hydroelektrické, solární, větrné, přílivové (stále se vyvíjející) a jaderné energie – aby mohl poskytovat potřebnou energii bez zvyšování emisí skleníkových plynů. Kromě ekologických energetických zdrojů pomohou technologie zachycování a ukládání uhlíku organizacím při jejich snahách o snižování emisí.

Každý závod a sektor musí také snižovat odpad, přičemž zlepší kvalitu výrobků a provozní výkon. Cirkulární ekonomika prostřednictvím recyklace zajišťuje, že zdroje jsou šetřeny a odpad minimalizován.

Nakonec implementace digitalizačních technologií Industry 4.0/5.0, spolu s analytikou dat založenou na přístrojovém řízení, umožní využití pokročilých konceptů řízení procesů v produkčních procesech a napříč celým hodnotovým řetězcem. Tyto iniciativy zvýší produktivitu, zlepší řízení výroby a sníží vznik odpadu.

Dekarbonizace globálního průmyslu, energetiky a dopravy je náročný úkol, který vyžaduje angažovanost veřejných a soukromých subjektů po celém světě. Tento úkol je splnitelný, ale k dosažení cíle nulových emisí do roku 2050 bude potřeba kolektivní úsilí.