使紙漿造紙行業(yè)的能源消費可持續(xù)且具備未來競爭力
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紙漿和造紙行業(yè)被認為是能源密集型產(chǎn)業(yè)。但關(guān)于回收和能源儲存的新解決方案帶來了極大希望。熱能儲存解決方案潛力巨大。
包裝、報紙、書籍或衛(wèi)生紙——造紙行業(yè)價值高且功能重要。例如,德國造紙業(yè)占有率超過25%,是歐洲最大的,全球排名第四,僅次于中國、美國和日本(來源:bmwk)。
根據(jù)歐洲造紙工業(yè)聯(lián)合會(Cepi)的數(shù)據(jù),歐洲造紙業(yè)每年生產(chǎn)約8480萬噸紙張、紙板和紙板。約有64.7萬名員工,創(chuàng)造了1800億歐元的營業(yè)額(來源:歐洲委員會)。尤其是在過去兩年里,紙漿和造紙行業(yè)因供應瓶頸、需求增加和供應鏈短缺而成為頭條新聞。
從能源需求角度看,造紙行業(yè)是能源消耗最高的行業(yè)之一。這是因為生產(chǎn)設施的運行需要大量電力——尤其是為了重新從紙網(wǎng)中去除造紙所需的水分。根據(jù)Statista Research的最新統(tǒng)計,2021年造紙業(yè)總共消耗了約1,361拍焦耳的能源(來源:eurostat)。
像所有高能耗行業(yè)一樣,造紙行業(yè)也在不斷尋找實現(xiàn)CO2中和生產(chǎn)的長期方法。這些目標包括更加關(guān)注回收紙張的利用和回收循環(huán),以及在生產(chǎn)中使用熱能儲存解決方案等現(xiàn)代技術(shù)的可能性。
造紙生產(chǎn)中的能耗
根據(jù)行業(yè)協(xié)會“Cepi”的數(shù)據(jù),造紙所需能源中超過60%已來自太陽能和風能等可再生能源。許多生產(chǎn)場所運營自己的熱電聯(lián)產(chǎn)(CHP)電廠。但為了確保供應的可負擔且持續(xù)的安全,化石燃料,尤其是天然氣(仍然)被使用。
紙張生產(chǎn)與環(huán)境影響:紙張生命周期評估與二氧化碳排放
在環(huán)境影響方面,紙張的生產(chǎn)量因纖維的類型和可回收性而有很大差異。根據(jù)歐盟委員會的數(shù)據(jù),廢紙回收率約為70%(來源:歐洲委員會)。印刷專業(yè)的ezeep計算出,生產(chǎn)一公斤紙張平均產(chǎn)生約一公斤二氧化碳——原生纖維為1.2公斤,再生紙為0.7公斤。(資料來源:ezeep)
造紙行業(yè)的供應瓶頸:對化石能源的依賴
盡管造紙行業(yè)努力通過自有工廠和再生能源來滿足大部分能源需求,但化石能源仍然被使用,尤其是出于成本原因。對于許多生產(chǎn)工藝來說,造紙幾乎無法替代氣體。天然氣,尤其是天然氣,被用于產(chǎn)生蒸汽,蒸汽用于廢紙回收和紙張干燥。
在這種背景下,高度緊張的地緣政治局勢也給造紙業(yè)帶來了問題。例如,德國工業(yè)協(xié)會“紙業(yè)”在2022年俄烏沖突爆發(fā)后不久警告稱,如果天然氣供應中斷或可用氣量減少,德國造紙廠最多只能從其他來源獲得所需能源的10%15%。因此,行業(yè)持續(xù)尋找替代化石天然氣的解決方案。隨著工藝電氣化的潛力在望,熱能儲存系統(tǒng)正受到顯著關(guān)注。
可持續(xù)包裝的紙張需求高
紙質(zhì)包裝正越來越多地被用作塑料的可持續(xù)替代品,應用于各行業(yè)領域。雖然從可持續(xù)性角度看這在原則上是積極的,但造紙行業(yè)的高能耗問題仍是一個亟需解答的挑戰(zhàn)。
專家們堅信:盡管造紙行業(yè)能源密集型,但像主動回收和熱能儲存解決方案這樣的可持續(xù)措施,可以為造紙廠帶來巨大改變。例如,如果使用回收纖維生產(chǎn)造紙,二氧化碳平衡顯著降低。另一方面,整個過程所需的能量更少。根據(jù)德國聯(lián)邦環(huán)境署的數(shù)據(jù),與所謂的初級紙漿(通常是木材)制造的紙張相比,生產(chǎn)再生紙平均節(jié)省了78%的水、68%的能源和15%的二氧化碳排放。(來源:世界聯(lián)邦政府)
造紙行業(yè)如何減少能源消耗和環(huán)境影響
專家們也認為,相關(guān)工藝電氣化的提升具有巨大潛力。例如,德國政府在一份最新研究報告中寫道:“由于低溫到中溫熱量在造紙行業(yè)的總能源需求中占比較大,工藝蒸汽發(fā)電是脫碳的重要組成部分。”(來源:bmwk)
未來造紙行業(yè):利用熱能儲存實現(xiàn)盈利且可持續(xù)的生產(chǎn)
熱能儲存系統(tǒng)因其高度的靈活性、耐用性和效率,能夠幫助造紙行業(yè)從長遠來看節(jié)省成本和排放。作為靈活的存儲解決方案,它們能夠為推動造紙生產(chǎn)和回收過程的電氣化做出決定性貢獻。廢熱也很容易回收,因為多余的能量在生產(chǎn)過程中被儲存,并且通過時間延遲使得可用。一個重要優(yōu)勢是:當綠色電力供應充足且價格特別低廉時,熱儲能裝置可以充能。能量隨后以熱能的形式儲存在熱能儲存裝置內(nèi)。過程熱和工業(yè)蒸汽可在需要時提供。編譯 陳講運
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