mercoledì, Ottobre 20, 2021
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Come le aziende possono far ripartire l'elettrificazione industriale negli Stati Uniti

Dalle scatole di cartone consegnate alle nostre porte agli elettrodomestici, quasi tutto proviene da processi industriali. Questi processi utilizzano molta energia e provengono in gran parte da combustibili fossili; un terzo delle emissioni di gas serra degli Stati Uniti proviene dall'industria. Per ottenere emissioni nette a livello di economia zero entro il 2050 e limitare il riscaldamento globale, le emissioni industriali devono diminuire pur continuando a soddisfare le esigenze della società.

Una strada chiave per la riduzione delle emissioni industriali è l'elettrificazione (sostituzione dei combustibili fossili industriali con alternative elettriche). Una recente analisi utilizzando il simulatore di politica energetica di Energy Innovation ha mostrato che l'elettrificazione potrebbe ridurre le emissioni industriali mentre si fa crescere l'economia e si creano posti di lavoro, e non vediamo l'ora di esplorare percorsi praticabili verso l'elettrificazione industriale al prossimo evento VERGE Electrify.

Ma possiamo iniziare ora implementando tecnologie elettriche disponibili in commercio, scalando le tecnologie di processo industriale trasformativo e continuando la ricerca, lo sviluppo e la dimostrazione (RD&D) di soluzioni di prossima generazione.

Inizia con il calore

La maggior parte delle industrie richiede molto calore e vapore per la produzione, che oggi sono generati principalmente dalla combustione di combustibili fossili, che crea circa il 52% delle emissioni industriali dirette di gas serra. Ma esiste un potenziale sostanziale non realizzato per elettrificare i processi industriali e ridurre queste emissioni.

Un nuovo rapporto di Global Efficiency Intelligence mostra che aumentando l'elettrificazione in 13 settori industriali – dalla lavorazione degli alimenti ai prodotti di carta – questi settori potrebbero ridurre le emissioni di oltre 134 milioni di tonnellate (Mt) all'anno nel 2050 (emissioni da 29 milioni di automobili). E mentre la rete si decarbonizza, le emissioni complessive continueranno a diminuire nel tempo. Ad esempio, la sua analisi ha rilevato che l'utilizzo dell'essiccazione elettrificata per l'industria della carta riciclata potrebbe evitare 16 milioni di tonnellate di anidride carbonica entro il 2050. Ecco come questi settori potrebbero iniziare:

Dai la priorità ai processi di riscaldamento a bassa temperatura. Le applicazioni a basse temperature sono la soluzione migliore per l'elettrificazione, poiché due terzi della domanda di calore industriale è inferiore a 300 gradi Celsius. I settori alimentare, delle bevande, del tabacco, dei mezzi di trasporto, tessile, chimico e della cellulosa e della carta sono i primi candidati con proporzioni elevate di calore di processo in questa gamma. Le potenziali tecnologie per l'uso includono pompe di calore, caldaie elettriche, microonde e riscaldatori a infrarossi, osserva l'elettrificazione vantaggiosa nell'industria.

Ad esempio, il raffreddamento continuo della plastica durante lo stampaggio a iniezione può essere controllato con precisione mediante pompe di calore. L'elettricità pulita può fornire una valida alternativa per i rimanenti processi industriali con maggiori esigenze di calore generando idrogeno tramite elettrolisi. L'idrogeno può anche essere utilizzato come combustibile o come materia prima.

Ottimizza l'efficienza energetica. L'efficienza energetica può ridurre gli input energetici e ridurre le differenze di costo tra elettricità e gas naturale. È possibile ottenere miglioramenti in termini di efficienza ottimizzando il flusso di materiale ed energia e sostituendo un utilizzo inefficiente del calore con calore elettrico mirato con precisione da induzione o laser. I continui miglioramenti dell'efficienza energetica possono aiutare a migliorare l'economia dell'elettrificazione, ridurre le emissioni e migliorare i profitti del settore.

Allora, cosa è necessario per far ripartire l'elettrificazione industriale degli Stati Uniti?

Valuta l'intera gamma di vantaggi. Le tecnologie elettriche possono essere più efficienti con costi di capitale inferiori. Gli utenti industriali dovrebbero valutare i vantaggi non energetici dell'elettrificazione, compresi i vantaggi operativi, la riduzione degli sprechi, il miglioramento della produttività e la maggiore sicurezza dei lavoratori. L'induzione elettrica o il riscaldamento a microonde per l'essiccazione possono essere più controllabili, consentire una maggiore produttività e degradare meno il materiale, riducendo così gli sprechi.

Soddisfa le esigenze dei clienti industriali. Le tecnologie di elettrificazione industriale come le pompe di calore devono essere integrate con una miriade di sistemi esistenti e potrebbero essere necessari studi ingegneristici dettagliati. Un supporto affidabile sul campo può aiutare a mantenere le prestazioni e la formazione della forza lavoro può garantire la longevità e aumentare la fiducia nelle tecnologie elettriche (un'opportunità di mercato per l'innovazione aziendale).

Continuare a dare la priorità a una rete elettrica affidabile e pulita. Man mano che le industrie si elettrificano, le utility e gli stati devono investire rigorosamente nelle energie rinnovabili e nella modernizzazione della rete per mantenere e migliorare l'affidabilità. I clienti industriali possono anche cercare la generazione o lo stoccaggio distribuito in loco per la resilienza, i vantaggi economici e la gestione dell'energia: le politiche e le normative dovrebbero supportare tali investimenti.

Perseguire politiche, regolamenti e RD&D per stimolare il mercato. Sono necessarie politiche e meccanismi normativi tra cui la progettazione delle tariffe industriali e RD&D per avviare l'adozione della tecnologia a basse emissioni di carbonio e ridurre i costi della tecnologia elettrica, tra cui:

  • Incentivi e finanziamenti governativi: Gli incentivi finanziari dovrebbero aiutare a scalare le tecnologie emergenti e aprire la porta alle tecnologie di elettrificazione. Le capacità di RD&D presso le agenzie governative e i laboratori nazionali dovrebbero far progredire le tecnologie di elettrificazione in collaborazione con l'industria e le utility.
  • Leadership industriale e partnership: I leader del settore dovrebbero collaborare con il mondo accademico, i laboratori nazionali, pensare grazie e il settore privato per scalare le tecnologie di elettrificazione e formare la futura forza lavoro. Dovrebbero inoltre collaborare con i responsabili delle politiche, i servizi pubblici e le istituzioni finanziarie per far avanzare i meccanismi politici, normativi e finanziari.
  • Coordinamento delle utility e meccanismi di regolamentazione: Le aziende elettriche e i loro regolatori dovrebbero valutare le sinergie tra la risposta alla domanda, le tariffe elettriche e gli investimenti nella rete per accelerare l'elettrificazione.

La decarbonizzazione del settore è la chiave per ridurre le emissioni e l'elettrificazione è un chiaro percorso verso questo obiettivo. I leader del settore, i governi e le società di servizi pubblici dovrebbero lavorare in modo collaborativo per aumentare la competitività, fornire benefici per la salute e la transizione verso un futuro zero-netto.

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