难减排破局!瓦伦西亚陶瓷用氢:首日减碳15%不增成本!

在当前全球能源转型的大背景下,绿色氢能作为一种清洁高效的能源载体,正逐渐成为各国探索工业深度脱碳的关键方向。尤其是在高能耗、难减排的传统工业领域,其应用前景备受关注。以西班牙瓦伦西亚大区为例,这里是欧洲乃至全球重要的陶瓷产业中心,其生产过程长期以来依赖天然气,面临着巨大的碳排放压力。正是在这样的背景下,一项名为“H2toGreenCeramics”的开创性试点项目于2025年1月正式启动,旨在利用现场制氢技术,推动陶瓷产业的绿色转型。
瓦伦西亚大区的卡斯特利翁省和阿利坎特省,长期以来以其卓越的陶瓷生产而闻名于世。从精美的瓷砖到高科技的陶瓷熔块,这里的产业历史悠久,技艺精湛。然而,支撑这一辉煌产业的,是无数在超过1200摄氏度高温下运行的窑炉。这些窑炉传统上燃烧大量的天然气,使其成为欧洲工业二氧化碳排放量较高的区域之一。在全球应对气候变化的共识下,特别是欧盟“绿色协议”对减排目标设定的更高要求,促使当地产业积极寻求工业脱碳的创新路径。绿色氢能的引入,正是瓦伦西亚陶瓷产业迈向可持续未来的关键一步,它不仅是技术上的革新,更是产业升级和环境责任的体现。
西班牙工程、采购和建设(EPC)领域的知名企业Técnicas Reunidas自1960年成立以来,在能源和石化项目上积累了深厚经验。此次,它作为H2toGreenCeramics项目的主导方,汇聚了多方力量。其中,西班牙陶瓷技术研究院(ITC)将其位于阿尔马索拉的低碳工厂作为试点生产线所在地,为项目的技术验证提供了宝贵平台。AIJU技术研究所则负责提供专业的材料测试和工艺整合支持,确保新工艺与现有生产流程的无缝衔接。此外,Proying XXI Ingeniería公司将承担对改进型燃烧器进行实际运行测试的任务,以确保在引入氢气后,产品的质量和生产过程的安全性能够保持稳定,不打折扣。这种跨领域的合作模式,从研发、测试到实际应用,构建了一个完整的创新生态系统,为项目的顺利推进提供了坚实保障。
陶瓷生产过程中,窑炉是核心环节,其能耗巨大。每年数百万立方米的天然气消耗,不仅增加了企业的运营成本,也带来了显著的碳排放。长期以来,瓦伦西亚的陶瓷产业集群因此背负着“高排放”的标签。但在当前寻求可持续发展的全球趋势下,这种高能耗、高排放的生产模式亟需改变。绿色氢能的出现,为这一挑战提供了新的解决方案。通过替代部分或全部天然气,绿色氢能有望显著降低陶瓷生产过程中的碳足迹,帮助产业摆脱传统能源的束缚,迈向清洁、高效的未来。
此次试点项目的第一阶段,在ITC的低碳工厂部署了一台50千瓦的碱性电解槽。该设备利用氢氧化钾溶液作为电解质,通过经典的电解技术将水分解为氢气和氧气。生产出的氢气经过干燥处理后,直接输送到经过改造的燃烧器中,并与天然气按照体积比例进行混合,初期混合比例最高可达20%。技术团队将对火焰稳定性、温度均匀性以及燃烧效率等关键参数进行严密监测和评估。在陶瓷生产中,烧成过程的稳定性和一致性直接影响产品的最终质量,因此,确保氢气混合燃烧不影响产品性能至关重要。通过精细的参数调整和严格的质量控制,项目旨在证明绿色氢能在陶瓷生产中的可行性和稳定性。
向100%氢能直接过渡,对现有窑炉硬件的改造需求和成本投入都可能带来巨大压力。因此,分阶段的氢气掺混策略显得更为务实和可行。这种循序渐进的方式,既分散了技术风险,也使得投资可以合理规划。更重要的是,即使是初期的低比例掺混,也能从第一天起就实现减排效果。例如,早期测试数据显示,在20%的氢气掺混比例下,二氧化碳排放量可实现10%-15%的削减,同时并未降低生产节拍,也未增加维护成本。这为业界提供了一个强有力的商业案例:即便是在经济效益优先的考量下,绿色转型也是可行的,甚至能带来成本和环境的双重优势,从而打消了部分观望者的疑虑。
在第一阶段试点取得积极进展的基础上,项目计划进入第二阶段:在2026年下半年,于Proying XXI Ingeniería公司运营的一个商业熔块工厂中,将电解槽的规模提升至500千瓦。这一阶段的目标是在全尺寸窑炉回路中实现全天候的氢气掺混燃烧。如果更大规模的系统能够像试点项目一样稳定运行并满足日常生产需求,那将有力证明世界级的制造业完全可以与可持续能源解决方案携手并进。这意味着绿色氢能不仅能在实验室或小型试点中发挥作用,更能在实际工业生产环境中实现大规模应用,为其他高能耗行业提供宝贵的经验和借鉴。
这项具有前瞻性的绿色氢能试点项目,得到了多方力量的共同支持。瓦伦西亚大区政府提供了区域层面的政策和资金扶持,国家级的研发补助金也注入了项目发展动力,而欧盟“地平线欧洲”计划的资金更是为项目提供了强劲助力。西班牙拥有丰富的太阳能和风能资源,为可再生能源制氢提供了得天独厚的条件。这不仅有助于推动绿色氢能的规模化生产,还能通过建设完善的氢能基础设施——从现场电解槽到分发管道——来提升国家的能源安全水平,并有效对冲天然气价格波动的风险。长远来看,这对于区域经济的稳定和发展,以及应对全球能源挑战都具有重要意义。
陶瓷行业常被归类为“难减排”领域,因其生产过程对高温的依赖性,使得低碳转型面临诸多技术瓶颈。然而,H2toGreenCeramics项目若能成功探索出一条商业可行的“电解槽-燃烧器”绿色氢能应用路径,其意义将远超陶瓷行业本身。这一模式有望激发整个欧洲对可再生氢能的巨大需求,带动数百兆瓦级氢能项目的实施。可以设想,欧洲乃至全球的每一个陶瓷、玻璃,甚至水泥生产基地,都有可能借鉴并采纳这一技术。这将意味着每年数百万吨的二氧化碳排放量得以削减,为欧盟到2050年实现净零排放的宏伟目标贡献关键力量,也为全球工业绿色转型提供了一个可复制的范本。
当然,通往绿色未来的道路并非一帆风顺,仍面临诸多挑战。氢分子极小,容易渗透,因此,严格的泄漏检测和更高级别的安全协议是项目实施中不可或缺的环节。同时,电解槽作为制氢设备,其运行需要消耗大量电力,这可能对当地电网带来负荷,甚至需要考虑升级电网基础设施或建设专用可再生能源供电设施。此外,如何精确调整燃烧器以在保持高温的同时,有效控制氮氧化物(NOx)等有害副产物的生成,也是一个复杂的技术难题。为了确保项目的长期可持续性,清晰可预测的政策支持和合理的税费优惠将起到关键作用,使得环境效益与经济效益能够协同发展。
在试点项目结束后,项目团队将着手制定详细的操作手册,进一步优化燃烧器设计。同时,他们还将探索更高效的现场储氢方案,例如利用高压储罐或金属氢化物等技术,以实现氢气生产与窑炉运行的解耦,提高系统灵活性。此外,研究团队还将建立动态电网互动模型,以便在风力或太阳能发电高峰时段增加电解槽的运行功率,最大化利用可再生能源。所有这些数据将为未来的资本支出(CAPEX)、运营支出(OPEX)以及投资回报周期(payback models)提供详实依据,从而为潜在投资者勾勒出清晰的投资蓝图。
预计在今年冬季,卡斯特利翁省和阿利坎特省的窑炉中燃烧的第一批绿色氢火焰,将不仅仅是一个具有象征意义的里程碑。如果H2toGreenCeramics项目能够实现其设定的目标,它将标志着重工业可持续能源利用的转折点。西班牙的陶瓷巨头们不仅能大幅减少碳足迹,更有望为全球重工业采用零排放技术树立新的黄金标准,为中国及全球跨境行业的从业者们提供宝贵的经验和启示。中国作为全球重要的陶瓷生产国,其跨境从业人员可以密切关注此类技术动态,从中学习和借鉴,思考如何将绿色氢能等前沿技术引入国内产业,推动中国陶瓷乃至更广泛的传统制造业实现绿色升级和国际竞争力的提升。
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本文来源:新媒网 https://nmedialink.com/posts/valencia-ceramics-h2-cuts-co2-15-no-cost.html


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