2024-09-20
余热也称废热,余热利用是指在工业生产或能源转换过程中,将原本会排放到环境中的热能进行回收并重新利用的一种技术。这种技术不仅可以提高能源的利用效率,减少能源浪费,还能降低企业的运营成本,并对环境保护产生积极影响。
余热的储量
余热是全世界存量最大的待开发能源,欧盟就年产余热2.86万亿千瓦时,堪比民用和服务业建筑空间供热和制备热水的总能耗,余热中有很大比例能够回收后再次利用。
余热资源丰富。供热是用能大户之一,在欧洲占到年度终端能耗的50%以上。多数国家仍在使用化石燃料供热,其中天然气占比将近一半。同时,欧洲所有城市都有大量余热资源。欧盟可及余热总量约2.86万亿千瓦时。这个数字接近欧盟27国和英国民用和服务业建筑供热总能耗 (约为每年3.18万亿千瓦时) 在某些国家,余热潜能与热能需求相当例如在荷兰,余热量达到每年1560亿千瓦时而空间供热和制备热水的热能需求仅为每年1520亿千瓦时。欧盟重工业企业年产余热2670亿千瓦时,超过了2021年德国、波兰和瑞典的热能产量总和。在世界其它地区,情况也类似。中国北方的工业部门仅在采暖季产生的余热量就高达8130亿千万时。
利用余热,加快工业脱碳
工业部门占到全球能源相关碳排放的39%。目前每年能效提高1%,低于实现零碳情景所需的3%节能幅度(工业部门需要每年提高能效3%,才能实现净零情景的目标)。全球工厂面临的结构性挑战在于,既要满足增产需求,又要降低排放。当前的能源危机让工业部门倍感压力。工业生产的能源成本占比大大增加。水泥、化工和钢铁这三个行业占到全球工业能耗近六成。而这些重化工业产出的余热温度高,易于再次利用,所以提高能效潜力巨大。
城区余热,可利用方向
(1)数据中心:数据已经成为当今全球数字经济的命脉,构成了城市信息流动的骨干,支撑着从基础设施到交通、从零售到制造的各种活动。数据中心也是用电大户。2020年,欧盟27国加英国的数据中心用电量高达1000亿千瓦时,约占地区电力总需求3.5%。据国际能源署统计,数据中心和数据传输网络的排放占到全球能源相关温室气体排放总量近1%。据2020年保守估计,欧盟27国加英国共有1269个数据中心,年产可及余热总计950亿千瓦时。数据中心在2021年共计用电2200-3200亿千瓦时,约占全球终端电力需求0.9-1.3%。
(2)污水处理厂,在欧盟范围内,其年度可及余热潜力达到3180亿千瓦时,这虽不及工业部门,但是结合起来可以满足城区相当比例的能源需求。全球水务行业每年能耗约1.2亿吨标准油,接近澳大利亚的用能总和。
(3)超市,超市是世界各地社区的有机组成部分,同时也是用能大户。在工业化国家,超市能耗平均约占年发电量的3-4%。
余热利用案例
(1)供暖,2015年以来本溪市逐步转化利用钢铁工业产生的余热资源。通过行业耦合,利用制铁炼钢余热为城市供暖,大大降低了城市的年度煤耗、节省了能源开支、改善了空气质量。
(2)数据中心,在都柏林,亚马逊云科技 (AWS) 打造了爱尔兰首个定制的可持续解决方案,为不断发展的都柏林郊区低碳供热。新近完工的数据中心首先将为4.7万平米的公共建筑供热,并将为3000平米商用空间和135户廉租房供热。
(3)在挪威,数据中心与世界首个陆上龙虾养殖场比邻而居,利用峡湾海水冷却解决方案为数据中心降温,海水以8℃的温度进入数据中心,以正好适合龙虾生长的20℃的温度排回峡湾。未来会在数据中心附近建设新场,利用加温海水养殖龙虾。