ثلاثة أسباب تجعل صناعة إزالة الكربون أسهل مما كان يُعتقد
كتبت : حبيبة جمال
الصناعة هي المحرك الوحيد الأكبر لتغير المناخ ، حيث تمثل ما يقرب من ثلث الانبعاثات العالمية. تؤكد هذه الحقيقة حقيقة قاسية: إذا لم نتمكن من إزالة الكربون عن الصناعة ، فلن نتمكن من تحقيق الأهداف المناخية .
وفي تقرير لمنتدى الاقتصاد العالمي أكد أنه في حين أن كل قطاع يواجه تحديات لإزالة الكربون ، فإن معظمه لديه صيغة مباشرة للقيام بذلك. بالنسبة لشبكة الكهرباء ، تعتبر طاقة الرياح والطاقة الشمسية رخيصة إلى جانب تخزين الطاقة على مدار الساعة. بالنسبة للمباني ، يتعلق الأمر بالكهرباء والكفاءة. بالنسبة للنقل البري ، فهي مركبات كهربائية وشبكات شحن.
في غضون ذلك ، أُطلق على الصناعة لقب “من الصعب إزالة الكربون”. لكن الصناعة لديها صيغة مباشرة خاصة بها ، مع إمكانية القضاء على أكثر من نصف الانبعاثات الصناعية: الكهرباء المتجددة + تخزين الطاقة الحرارية.
فرصة الحرارة الصناعية
تعتمد كل منشأة صناعية تقريبًا على الحرارة لإذابة المواد أو تجفيفها أو طهيها أو فصلها أو تكليسها أو تحويلها بأي طريقة أخرى. تمثل هذه الحرارة ثلثي جميع استخدامات الطاقة الصناعية وأغلبية جميع الانبعاثات الصناعية.
تقع معظم الحرارة الصناعية داخل قطاع معقد بشكل لا يصدق ، وهي بسيطة للغاية: لصنع أي شيء تقريبًا ، يحرق المصنعون الوقود الأحفوري لتوصيل البخار أو الهواء الساخن إلى عملية التصنيع من خلال أنبوب.
أوضح التقرير أنه إذا تمكنا من حل التحدي المتمثل في الحرارة الصناعية النظيفة ، فيمكننا تمهيد طريق جديد لإزالة الكربون الصناعي بسرعة.
تخزين الطاقة
تخزين الطاقة الحرارية ، المدعوم بالطاقة المتجددة ، سيزيل الكربون من الحرارة الصناعية.
ليس من قبيل المصادفة أن كل منشأة صناعية تقريبًا تعتمد على الوقود الأحفوري لتوليد الحرارة. الوقود الأحفوري رخيص الثمن ويسهل تخزينه ويسهل توصيله كحرارة للعمليات الصناعية. حتى الآن ، كان من الصعب على البدائل التنافس مع الوقود الأحفوري في الجوانب الثلاثة.
لكن هذا يتغير. فيما يلي ثلاثة أسباب تجعل صناعة إزالة الكربون أسرع وأبسط مما يعتقده الكثيرون:
1. الطاقة المتجددة الرخيصة تفتح فرصة هائلة لإزالة الكربون الصناعي
من سخانات الحث إلى أفران القوس الكهربائي ، تُستخدم الكهرباء على نطاق واسع في المنشآت الصناعية نظرًا لبساطتها وقدرتها على تحقيق درجات حرارة أعلى بكثير من حرق الوقود الأحفوري. لكن استخدام شبكة الكهرباء على مدار الساعة لإنتاج حرارة صناعية غالبًا ما يكون أكثر تكلفة من حرق الوقود الأحفوري في الموقع. ومع ذلك ، على مدى العقد الماضي ، انخفضت تكلفة مصادر الطاقة المتجددة بشكل كبير ، مما جعل الرياح والطاقة الشمسية أرخص مصادر الكهرباء الجديدة في كل مكان تقريبًا على هذا الكوكب.
أدى الانفجار الأخير في الموارد المتجددة إلى تغيير صورة تكلفة الكهرباء: عندما تكون الشمس مشرقة أو تهب الرياح ، تنخفض تكلفة الكهرباء نحو الصفر ويمكن أن تصبح سلبية. نحن نشهد بالفعل هذه التأثيرات في المناطق ذات الاختراقات المتجددة العالية. في أجزاء من الولايات المتحدة ، انخفضت أسعار الكهرباء بالجملة إلى ما دون الصفر بنسبة 30٪ عن العام الماضي.
لكن طاقة الرياح والطاقة الشمسية الرخيصة ليست كافية لإزالة الكربون من الحرارة الصناعية. تتطلب الصناعة معالجة حرارة كل ساعة من كل يوم ، يتم توصيلها في الموقع إلى ملايين المنشآت. لإطلاق إمكانات إزالة الكربون من الطاقة المتجددة الرخيصة ، يجب علينا تخزينها ، بحيث يمكن توصيلها بشكل موثوق على مدار الساعة.
2. يتيح لنا تخزين الطاقة الحرارية تخزين هذه الطاقة باستخدام مواد منخفضة التكلفة وقابلة للتطوير ومتوفرة
يتيح لنا تخزين الطاقة الحرارية (TES) استخدام الطاقة المتجددة عندما تكون أقل تكلفة – عندما تكون الشمس مشرقة أو تهب الرياح – لتسخين “بطارية حرارية” لآلاف الدرجات ، وتخزين تلك الحرارة لساعات أو أيام والإخراج حسب الطلب. نهج بسيط جذريًا لتخزين الطاقة ، يمكن تجميع البطاريات الحرارية بسعر رخيص ، وسهولة صيانتها وتشغيلها لعقود.
والأهم من ذلك أن البطاريات الحرارية لا تعتمد على المواد باهظة الثمن والندرة المطلوبة في معظم البطاريات الأخرى. نظرًا لأن البطاريات الحرارية تخزن الطاقة كحرارة ، فبدلاً من الكهرباء ، يمكنها استخدام مواد رخيصة وفيرة ، مثل الخرسانة والكربون ، محاطة بحاوية بسيطة معزولة.
سلاسل الامداد
خذ الكربون على سبيل المثال. الكربون الصلب ، الذي تستخدمه شركات TES مثل Antora Energy ، رخيص للغاية ولديه سلسلة إمداد ضخمة حالية تزيد عن 30 مليون طن كل عام – أكثر من 50 مرة من الليثيوم. بالإضافة إلى ذلك ، فهي تتمتع بالخصائص اللازمة لتخزين كميات هائلة من الحرارة: فهي تظل صلبة في درجات حرارة عالية للغاية ، وهي كثيفة للغاية للطاقة ويمكنها أن تمتص كميات هائلة من الطاقة وتنبعث منها بسرعة.
3. يقوم تخزين الطاقة الحرارية بتوصيل الطاقة النظيفة مباشرة إلى العمليات الصناعية القائمة
تعتبر البطاريات الحرارية مناسبة بشكل مثالي لكل العمليات الصناعية على الأرض تقريبًا. يمكن للمواد ، مثل الكربون ، توصيل الحرارة عند درجات حرارة تزيد عن 1500 درجة مئوية ، وهي ساخنة بدرجة كافية لصنع الفولاذ والأسمنت. بنفس القدر من الأهمية ، تسمح كثافة الطاقة العالية للبطاريات الحرارية بتخزين هذه الحرارة في مساحة صغيرة للغاية. تتيح هذه المساحة الصغيرة تخزين الطاقة الحرارية في الأماكن التي تتطلب الحرارة ، مع تقليل تكلفة وتعقيد كل مكون آخر موجود بجانب البطارية الحرارية ، مثل العزل والأنابيب.
ونظرًا لأنه يمكن توصيل مشاريع طاقة الرياح والطاقة الشمسية من على بعد أميال مع الحد الأدنى من الخسائر في الكفاءة ، يمكن للبطاريات الحرارية توفير كهرباء نظيفة من أفضل مواقع المشاريع المتجددة – استكمالًا لثلاثية التكلفة والتخزين والتسليم التي جعلت الوقود الأحفوري مهيمنًا للغاية.
القضاء على الانبعاثات الصناعية
صناعة إزالة الكربون ستكون بالتأكيد صعبة. يتطلب تطبيق تقنيات جديدة لإنتاج المواد التي تحدد عالمنا: الصلب والأسمنت والزجاج والمواد الكيميائية والمواد الغذائية وغير ذلك. وستتطلب القطاعات المختلفة مناهج مختلفة لإزالة الكربون تمامًا ، بدءًا من احتجاز الكربون وانتهاءً بابتكار المواد.
لكن هذه التحديات لا ينبغي أن تمنعنا من معالجة أكبر مصدر للانبعاثات الصناعية وأكثرها قابلية للتصدي. من خلال الجمع بين تخزين الطاقة الحرارية والطاقة المتجددة الوفيرة ، يمكننا توفير حرارة صناعية باستخدام مواد قابلة للتطوير ومتوفرة في الأرض ، أرخص من الوقود الأحفوري – مما يلغي أكثر من نصف جميع الانبعاثات الصناعية في هذه العملية.
