在拥有丰富风能和太阳能资源的地区,居民供暖所需的绿色电力供应相对容易实现。然而,为工业生产提供稳定的绿色能源保障,难度则会显著提升。这是因为工业生产往往需要极高的温度 —— 温度范围从几百摄氏度到远超 1500 摄氏度不等,广泛应用于钢铁、水泥、化工、食品等多个行业,对能源的稳定性、持续性要求远高于居民供暖。
迄今为止,全球 75% 的工业工艺热仍来自煤炭、石油和天然气(数据来源:国际能源署 IEA),电力这一可持续发展的能源,尚未能成为全球工业热能产生的可选方案。
如今,工业加热领域的现状正在发生深刻改变。两位丹麦工程师研发出一款堪称 “绿色瑞士军刀” 的设备 —— 超高温电加热器(e-UltraHeater)。这款电加热解决方案可高效产生高温热能,且产生的热能可存储于热电池中,从而能够以电力这一可持续能源,全面替代工业加热过程中对化石燃料的消耗,从源头减少碳排放。此外,该技术还为工业绿色转型提供了诸多唾手可得的降碳机遇,同时能大幅减少铜材消耗,兼顾环保效益与成本优化,助力工业领域实现绿色低碳转型。
超高温电加热器(e-UltraHeater)的一大显著优势的在于,其系统可直接接入高压电网。这意味着该设备能够以极高功率,将大量绿色电力转化为不同温度等级的热能,可提供超过3000摄氏度的高温,且无需配备庞大且昂贵的变压器。
超高温电加热器可直接应用于现有工业流程——例如,替代蒸汽锅炉中的燃气燃烧器。该电加热解决方案比化石燃料替代方案更具效率,因为在整个加热过程中不会产生烟道气,从而避免了热能随烟气流失,实现了能源的高效利用。
夜间的低价谷电
超高温电加热器(e-UltraHeater)的另一项优势在于,能够利用峰谷电价,节约运行费用。
假设有一家企业在生产中需要 500 摄氏度的温度,该企业无需在白天使用价格高昂的电力,转而可在夜间使用通常更为便宜的电力,将储热介质(如保温储罐内的石块)加热至 700 摄氏度左右。
白天从储热装置中取热,直至温度降至 500℃。之后,系统便可在次日夜间再次进行加热。储热装置的容量自然会根据企业的日消耗量进行调整
盐作为储能介质
超高温电加热器(e-UltraHeater)的另一种储热方式,是利用材料的相变特性(例如从固态变为液态)来实现储热。一个生活中很常见的例子就是饮料里的冰块:只要冰块还没融化完,饮料的温度就不会高于 0℃。只有当所有冰块完全融化后,温度才会上升。
同理,也可以使用盐作为储热材料,其熔点约为 700℃。只要储热装置中仍存有液态盐,就能持续稳定地输出高温热能
盐的优势在于成本低廉、储量丰富,并且能在极小的空间内储存大量能量,其储能效率远高于水。
从热到电
如果需要全天候供电,当然可以通过电池来解决。但超高温电加热器(e-UltraHeater)为此打开了一扇门,让我们能够轻松实现这类低成本的绿色转型
如果储热装置温度足够高(超高温电加热器(e-UltraHeater)完全可以做到这一点) ,那么整套设备就能产生高压蒸汽,进而用于发电
与此同时,电网运营商(例如丹麦的国家电网公司 Energinet)会对那些能够快速调节用电负荷、并在电网需要时及时释放电力的大型电力用户给予奖励
超高温电加热器(e-UltraHeater)能够快速启停、快速调节,尤其适用于这类灵活性调节场景
这可为企业年度运营经济效益带来显著提升.
巨大的潜力
全球对绿色工艺热能的需求极为巨大。目前,欧盟工业生产中仅有 3% 的工艺热能来自电力,仍有 77% 依靠化石能源(数据来源:德波尔)。
据估算,2025 年全球工业工艺热能相关排放约为 70 亿吨二氧化碳,相当于同年美国和印度两国年度二氧化碳排放量之和(数据来源:全球碳计划组织)
借助超高温电加热器(e-UltraHeater),全球工业工艺热能产生的大部分二氧化碳排放都可以实现实现消减。
规模化推广
超高温电加热器(e-UltraHeater)由丹麦 Føns transformer公司的弗莱明・布斯・本迪克斯(Flemming Buus Bendixen)与莫根斯・尤尔・丰斯(Mogens Juhl Føns)共同发明。两人随后与奥尔堡大学展开合作,不断优化技术、推动其成熟完善,助力该技术实现规模化应用。与此同时,该项目获得了丹麦能源技术发展与示范计划(EUDP)及丹麦能源产业集群的资金支持,总支持金额达数千万丹麦克朗,为技术的落地推广提供了坚实保障
弗莱明・布斯・本迪克斯与莫根斯・尤尔・丰斯表示:
“一旦我们的示范样机测试完成,我们就随时可以投入量产。我们将推动这项技术真正落地应用,每一座新建装置,都将为全球气候行动、降低温室气体排放做出重大而切实的贡献。
超高温电加热器(e-UltraHeater)可适用于多种不同的储热原理,具体选择取决于所需温度或蒸汽压力。
所有应用场景的共同点在于:超高温电加热器(e-UltraHeater)可在电价低廉时段进行作业。