工业热脱碳面临认知、资本支出、运营支出和颠覆性技术挑战

工业热脱碳面临认知、资本支出、运营支出和颠覆性技术挑战

最近,我发表了一系列关于跨多个领域的性感与不切实际的脱碳解决方案,并以象限图和关于住宅、商业和工业供热的解释器暂时关闭。更新后的图表引导本文,我鼓励人们查看它以及原始版本和文章。这导致价值 30 亿欧元的欧洲投资基金Ambienta SGR SpA的代表 Saverio Zefelippo 专门讨论了工业供热问题,因为他们对该领域感兴趣,并将其作为其仅限可持续投资的投资组合的一部分。 Zefelippo 还提供了一些改进建议,这些改进体现在更新版本中,因此向他表示感谢是有必要的。

正如我们所同意的,在工业供暖脱碳方面没有很多好的材料。有些只是离谱,绿色氢就是一个明显的例子,有些则被夸大了,特别是用于电力的蓄热和长期储能,并且有很多混乱。我们同意电气化是制胜战略,但试图围绕它创建一个可靠的投资论点有时具有挑战性。我们的谈话涵盖了我认为在太空中有效脱碳的许多障碍,像往常一样,这意味着我要把它写出来。

认知挑战

第一个领域是范式和背景挑战。今天在工业过程中燃烧液体和燃料以获得能量的人通常会问他们明天会燃烧什么以获得相同的能量,然后问要花多少钱。然而,这是一个错误的问题。问题应该是他们将在哪里从许多可用的能量形式中获取能量。

这似乎在问同样的问题,但事实并非如此。许多工业工程师在电力方面的经验比在化石燃料方面的经验要少,所以人们往往不会想到这一点。一旦你从燃料中提取能量,电力就成为一种更容易获得的选择。

一旦你开始考虑电力,随着电网电力在全球范围内脱碳,脱碳变得更加容易。今年转化为电力的解决方案一年比一年更有价值,而基于更有效利用化石燃料的解决方案可能会在未来几十年内锁定二氧化碳排放量。

有一个相关的问题。大量消耗化石燃料供热的工业过程通常与其供应商有着密切的关系,通常是持续多年或更长时间的个人友谊。当他们考虑如何脱碳时,他们的供应商将是他们寻求如何实现脱碳指导的人。化石燃料供应商会指出许多适合其商业模式的选择,但极不可能指出电力的优势,事实上恰恰相反。化石燃料供应商和电力公司也可能有着牢固的关系,但在为工业供应能源时,他们是竞争对手。

这有两种不同的认知偏差。第一个是简单的确认偏差,任何支持某人已经倾向于的数据点被认为比许多质疑它的数据点更可信。

第二个是更棘手的——部落主义——我不确定它有多普遍,但我很想听听其他人关于这个的看法。澄清一下,一个人所属的主要群体所相信的就是这个人所相信的,通常情况下。我曾与认知科学博士约翰·库克(John Cook)和著名的否认气候变化揭穿网站Skeptical Science幕后人员进行了几次交谈,但几年前曾在Clean Tech Talks上进行过记录。他的博士论文由另一位认知科学家斯蒂芬·莱万多夫斯基(Stephan Lewandowsky)指导,他的重点是试图弄清楚如何让人们否认气候变化并反对解决方案,研究如何让人们摆脱对特定主题的逻辑谬误。他遗憾地向我承认,无论以何种方式呈现,部落主义都胜过逻辑和信息。因此,他现在专注于通过他的《脾气暴躁的叔叔与气候变化》漫画以及有关 COVID-19 虚假信息的书籍和努力来预防逻辑谬误。

我怀疑存在的部落主义是工业供热行业中化石燃料的供应商和消费者群体。他们都同意热量来自燃烧的东西,所以他们都同意热量来自燃烧的东西。

正如我最近指出的美国新的氢战略,他们犯了同样的错误,直截了当地说,尽管有 1,500-3,000 摄氏度的电弧炉、电钢小型钢厂会变成废品,但约 300 摄氏度的热量无法通过电力输送炼钢成新钢厂和电炼铝厂。

Groupthink 在工业热中是真实存在的,这意味着在许多情况下他们无法找到真正的解决方案。

资本支出

今天使用的许多工业流程在 100 或 200 年前就已为人们所认识。用于制造小苏打等碳酸盐的索尔维工艺在 1860 年代已商业化,至今仍占全球主导地位。波特兰水泥比索尔维工艺早 40 年,是当今最大的单一工业商品。在那些早期工业工厂工作的人可能很难准确地理解今天发生的事情。

这些是工业用热的主要消费者。水泥使用大量天然气或煤加热石灰石将其转化为生石灰,燃烧天然气和加热的石灰石本身会释放二氧化碳。索尔维工艺在一个过程中使用大量热量,在另一个过程中使用大量冷却水,在另一个过程中使用大量氨形式的化石燃料氢,其二氧化碳排放量几乎是制造碳酸盐的三倍。

这些是工业热量的重要消费者。它们是具有高沉没资本成本的主要资本化学工业加工厂。

许多像它们这样的工业过程并不是特别容易受到当前形式的脱碳影响。相反,可能会使用完全不同的工艺,因为它们的碳密集度较低且成本低于尝试替代热量的方法。

采用具有加热、冷却和氨气的索尔维工艺,未来的工业组件,如 Agora Energy Technologies 电化学工艺,可以通过可再生能源和二氧化碳的投入生产各种类型的碳酸盐,很可能在全球范围内取代索尔维工艺。这意味着现有工厂的全部资本成本都是搁浅资产。 Agora 的技术将被放置在有强大电网连接、二氧化碳来源以及当地需求可能很高的地方,而不是 Solvay 加工厂所在的地方。 Agora 的技术在室温下通过安静的泵和电力运行,因此可以放置在优质碳酸盐的消耗点。 Agora 的技术没有有害烟雾,即使在将悬浮的碳酸盐溶液干燥后用于其他工业用途,也可以返回大部分电力,如果有价值的话,可以进行时间套利。

这不是取代加热,而是用完全不需要工业、高质量热量的不同技术取代整个技术。索尔维工厂不再是一个维护的、可能贬值的资产,而是一个责任棕地修复场地。这是迁移的财政障碍,工厂所有者将尝试尽可能长时间地保持资产存活。这意味着任何拥有全球所有索尔维加工厂的公司,如果索尔维自己设法出售该部门,他们将拥有一个投资组合,只有在维护和燃料成本变得过于昂贵时,他们才会用现代技术取代,这可能需要几个几十年。

运营支出、碳定价和对冲

几十年来,工业过程一直使用煤炭、石油和天然气,因为我们意识到负面外部性不是局部的,而是全球性的,原因很简单:只要我们被允许将大气用作开放的下水道,它们仍然非常便宜。二氧化碳和其他污染物。便宜的胜利。

几年前我看水泥时,假设能源需求可以纯粹用电力来满足,那么运营成本会上升很多。为了解决这个问题,碳定价将不得不大幅增加化石燃料能源的成本,即便如此,电力也必须更便宜。

工业流程通常需要高利用率,通常是 24/7/365,以使单位生产成本具有足够的竞争力。这需要坚定的能量,不会波动。即使是白天的几个班次,也需要整个人坚定的能量。使这些过程电气化需要稳定的电力,这意味着电网电力,这意味着电网工业费率。正如我在 2022 年初查看那里的绿色电力制造时发现的那样,摩洛哥的价格为每兆瓦时 110 美元。意大利目前的每兆瓦时每 Zefelippo 的运行成本约为 130 美元。加拿大主要的低碳电力经济体不列颠哥伦比亚省和魁北克省的运行成本约为每兆瓦时 100 美元。

风能或太阳能 PPA 的成本,与核能或天然气等的 LCOE 一样,仅仅是电网电价的起点。我预计到 2100 年左右,电网的电费将在 2020 年每兆瓦时下降 20 美元左右,但这是一个漫长的过程,需要对长期存储和传输资产进行大量明智的战略投资。作为旁注,魁北克或不列颠哥伦比亚省等拥有低成本、低二氧化碳当量电力的靠近水域的司法管辖区成为未来脱碳工业工厂的理想地点。

然而,正如我几年前所预测的那样,天然气价格随着通货膨胀而大幅上涨,并且变得更加不稳定。我的预测不是增加或波动程度,没有达到 2021-2022 年冬季的峰值,我也错过了俄罗斯非法入侵乌克兰,这暴露了短视的过度依赖欧洲对俄罗斯天然气的依赖,以及全球对俄罗斯核燃料供应的过度依赖。

这意味着在商业案例中必须以两种不同的方式对冲化石燃料。首先是碳定价不可避免的现实,无论是在国内,如加拿大的碳税、加利福尼亚的总量控制和交易、欧洲的 ETS 计划,还是中国的碳市场,其规模是欧洲的两倍上次我检查了。我所说的碳定价,不仅是指二氧化碳,还包括甲烷排放。 CO2e 定价将成为现实。目前加拿大选择在其碳定价中忽略石油和天然气甲烷排放,但必须改变以应对气候危机。每个司法管辖区都将考虑减少上游的逃逸甲烷排放,而该工具包将不可避免地增加下游成本。

正如我几年前指出的那样,当碳价格在 2030 年达到 170 加元(美国133 美元),仅用于二氧化碳排放量。相比之下,艾伯塔省每千兆焦耳的天然气价格在 2020 年 5 月达到 6.53 加元的峰值。欧洲的同等增长甚至会比目前每 MMBTU 39.02 欧元的价格增加显着的数量。

第二个是化石燃料价格的波动,随着石油需求峰值在 2025 年 (IEA) 和 2028/2029 年 (麦肯锡/Equinor) 之间到来,它将增加,而不是减少。阿尔伯塔省油砂生产商等高成本供应商将突然发现市场枯竭,因低质量、远离水域的原油而导致的价格折扣急剧增加。这将使各种供应商退出市场并可能破产,而金融家仍面临搁浅资产和相关负债的风险。虽然整体价格将下降,因此会有一些上行需求,但每年都会变得更加高涨。 2021 年和 2022 年只是一个开始。

因此,对化石燃料的 CO2e 定价和波动性进行了更多的对冲。

同时,随着可再生能源的扩张,电费对化石燃料的影响越来越小,这种能源的价格确定性将具有经济优势。但我们还没有。

市场邻接

接下来是不连续技术挑战的必然结果,即将技术组件融入当前的系统、公司结构和市场体系。这不仅仅是为现有的资本资产补充燃料,或者在其他地方用新的资本资产替换资本资产,它正在重塑商业模式,通常会给公司认为自己所属的行业带来压力。

举个例子,虽然直接空气捕获 (DAC) 解决方案在少数地方是有意义的,但我确实在 2012 年与我当时的客户加拿大国家铁路 (CNR) 找到了一个潜在的解决方案。我是玛格丽特·阿特伍德(Margaret Atwood)的无偿清洁技术顾问,基于与她和其他人在她与风能相关的博客上的一些互动。每个月或两个月,阿特伍德都会联系我,询问有人提请她注意的特定提议的解决方案是否有意义。我会看一下并概述成功的可能性和条件。

她联系到我的一个是 DAC 公司 Global Thermostat,该公司由京都碳市场建筑师 Graciela Chichilniski 和来自哥伦比亚气候学院的 Peter Eisenberger 创立。他们有一个现成的 DAC 解决方案,该解决方案针对有工业废热的地方,为从同时消耗二氧化碳的康宁吸附剂中回收二氧化碳提供能源。它并没有消失,但当时有一个有趣的交叉机会。

CNR 的货运发动机是柴油电动混合动力车,就像几乎所有其他货运发动机一样。当他们使用电力牵引电动机进行制动时,电力无能为力,因此他们将其泵入机车车顶的加热线圈中以将其吹掉。有可能建造一辆碳捕集货运车,利用火车的运动推动空气通过吸附剂和动态制动热量以提取二氧化碳,所有这些都采用最低碳的地面运输形式。我整理的商业案例是有道理的,尽管假设可能很乐观,而且我有一个全球技术专业,全球技术专业的铁路创新领导,阿特伍德和全球恒温器排在后面。

但我无法让 CNR 感兴趣。他们不是一家商品制造和销售公司,而是一家高效的大宗商品分销公司。他们购买了柴油等商品,但他们不生产或销售这些商品。这是一个可以说是相邻的市场,但在他们的商业模式之外。

同样,碳酸盐制造模式中的 Agora 技术也不容易出售给水泥制造商或公用事业公司。商品不是水泥,因此水泥公司在他们的领域内没有充分考虑它,多余的电力不仅有点有趣,而且肯定不卖。公用事业公司只想要熄灯、免提储物箱,而不是制造工厂。

未来的许多工业组件将与当前的商业模式和结构相切甚至正交。这将在今天的工业公司内部以及市场上的新竞争者中采取创造性的、创造性的业务创新。这是破坏性的。

深科患者资本

债务融资者和机构资本投资者想知道您将向哪个市场出售标准商品。他们的模型了解当前的边界和能源成本。风险投资人大多了解近期收入增长的软件类型游戏。

Deeptech 是大多数工业技术转型公司所在的地方,它需要耐心的资本。 Cantos Ventures 的普通合伙人 Ian Rountree 在 2022 年初的一篇Medium帖子中说得很好。Deeptech 通常表现出色,但在投资周期后期迈出了重要一步,而不是在整个投资周期中增加收益,它的影响更大。

如果关注 Rountree 的指导,最近的 SPAC 拉涨和抛售散户投资者会得到很好的服务,因为该作物的许多诉讼都声称是深度技术解决方案,承诺第一年的收入,这令人难以置信。

虽然我概述的大多数即插即用工业加热解决方案都是沼泽标准技术,如热泵、蓄热、电弧炉、电磁光谱加热(如微波等),但不连续技术并非如此。他们需要耐心的深度技术资本。

但是当你开始取代像索尔维这样已经存在 150 年的全球工业化学制造业时,有点耐心似乎是有利的。

来源: CleanTechnica </a

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