蒸汽发生长期以来被认为是脱碳挑战中的一个重要因素。逐步淘汰化石燃料并采用无碳或低碳替代方案是总体目标。其中一些是可再生或低碳燃料来源——太阳能热、生物质能、氢能和沼气。另一些是更可持续的热能回收、储存或转移方法,包括热储能、热泵以及使用可再生能源运行的电锅炉——这些技术各自处于不同的商业化成熟阶段。

这些方案需要根据原料的可用性、当地的监管框架以及满足需求的能力来评估其可行性。例如,太阳能热能需要阳光充足的地区,而生物质能则需要专用能源作物,如玉米。 这种可变性意味着,在某些情况下,短期内实现低成本排放蒸汽发生的最佳方案是将传统方式替换为氢能就绪的燃气发生器与电蒸汽发生器的灵活组合。 使用多种技术可以提供从一种燃料切换到另一种燃料的灵活性,取决于相对定价。尽管这需要安装和维护额外的产能,但燃料切换的价值可能超过额外开支。 并非所有锅炉都依赖单一能源来产生中温热能。能够同时使用电力或天然气运行的混合或双系统锅炉已经可用。如果用于替代传统化石燃料锅炉,则可以在可再生电力可用时加以利用,同时天然气确保连续性。 这在现有锅炉达到使用寿命或需要大修时可能最为经济。时机至关重要,许多锅炉的使用寿命通常超过30年。 混合锅炉还有其他注意事项。其成本比传统燃气锅炉高出50%,短期内可能无法通过能源节省来收回。然而,最近的能源供应趋势显示,电力成本相对于天然气更具优势。这可能转化为双燃料和混合锅炉更快的回收期。

在蒸汽直接发生之外,热储能(TES)正成为一个日益重要的议题。热储能允许在能源最便宜时储存热量,将热量储存数小时或数天,并在需要时释放,热电池不需要大多数其他电池所依赖的昂贵且稀缺的原材料。一些甚至使用混凝土或碳材料在简单的隔热容器中以热的形式储存能源。

热储能还具有另一个优势:它可以轻松适应现有的工业流程。例如,碳材料可以提供超过1500°C的热量,具有高能量密度,可以在极小的占地面积内储存这些热量。鉴于风能和太阳能设施可以从较远距离连接且效率损失极小,热电池在成本、储存和输送方面具有竞争潜力,而这些长期以来一直是化石燃料的优势所在。 在推动热储能潜力方面,企业领导者正在开展试点项目,在实际环境中使用热储能技术。这些项目通过识别成功的关键因素和应对潜在挑战来促进其发展。这些项目最终将推动该技术的可扩展性和可行性。同样,行业合作伙伴与学术机构之间的合作也在支持热储能方案的发展和多元化,促进创新并改善热储能的市场地位。 随着能源市场在可持续发展道路上持续演进,混合方案看起来前景看好。工业需要在可靠性和减排之间取得平衡。虽然化石燃料,特别是天然气,可能在未来至少十年内继续在能源结构中发挥作用,但随着可再生能源的持续扩张,选择不再是简单的非此即彼的困境。