绿色工业革命——欧洲工业部门脱碳的投资途径

AntRozetsky在Unsplash上拍摄 04 08 12 15 18 起点 的选项 水泥工业 化学品 铁、钢和 净零种族 和其他非 铝 金属矿物 21铝工业和其他非 24铸造厂 27纸浆和纸张 30食品、饮料和烟草 黑色金属 安联研究 2023年4月5日 绿色工业革命 欧洲工业部门脱碳的投资途径 执行摘要 MarkusZimmer高级经济学家ESG ArneHolzhausen 保险、财富和趋势研究部主管arne.holzhausen@allianz.com PatrickHoffmann研究员 StefanLandau研究助理 •工业部门约占全球温室气体（GHG）排放量的四分之一。采取多种措施，包括提高能源效率，使用氢和生物质作为原料或燃料，通过电力手段产生热量以及采用碳捕获技术，可以将该行业的二氧化碳排放量减少到几乎为零。要使全球工 业部门脱碳，将需要累积 到2050年投资2.7万亿欧元。其中，欧盟需要8％或2100亿欧元，其中一半仅用于电气化投资。其余的几乎是平等的氢使用，创新的生产工艺和新技术。此外，到2050年，欧盟工业对碳捕集与封存（CCS）的总投资需求为3300亿欧元，比所有其他行业脱碳措施的投资总和高出近60％。 •为了满足这些需求，欧盟28个国家需要在2020年至2030年之间每年投资30亿欧元，在2030年至2050年之间每年投资90亿欧元，届时技术将为全面部署做好准备。纸浆和造纸业需要最大的整体投资-2050年之前784亿欧元 -其次是钢铁（554亿欧元）和水泥（376亿欧元）。这些投资将减少2.65 亿tCO2（-92％）的排放量，从而使每tCO2的平均减排投资为790欧元。 •在这种情况下，各国政府应利用其掌握的工具（例如补贴，碳税），以有效地使部门路径与总体净零过渡目标保持一致。 AnandPamar研究助理 图1:工业部门的投资需求，以实现EU28净零排放 Others 纸张和纸浆 非金属矿物有色金属钢铁铸造厂 化学品 2030 2050 120 100 BilllionEUR 80 60 40 20 0 Sources:IndustryPLAN,AllianzResearch.Note:BATreferstobestavailabletechnologies.IncludesEU+UK.SeeAppendixfordecomputationofinvestmentsbycountry. 如何将全球变暖限制在1.5°C？ 查看我们已经发布的五个部门途径： 伟大的绿色革新：建筑行业过渡途径碳农业：农业和林业的过渡途径欧盟公用事业过渡：由太阳能和风能驱动的途径巨大的化石：通往能源部门过渡的途径零碳运输欧盟：途径和机遇 图片来源：SolonUnsplash 起点 在过去的几十年中，工业部门在减少排放和提高能源效率方面取得了重大进展。到2010年，仅欧洲工业就减少了尽管国际竞争激烈，欧洲工业仍设法调整其商业惯例和模式，以符合非洲大陆的气候和能源目标，同时保持可行的经济方法。 尽管如此，该部门仍负责650Mt的二氧化碳排放量-二氧化碳占2020年工业直接温室气体排放量的90％以上。水泥，钢铁和化工行业（见图2）是二氧化碳排放量和工业能源消耗的最大贡献者：这三个行业在2020年的EU-28工业排放量中占四分之三。 EEA(2021).温室气体排放和清除数据查看器 图2:欧盟-2020年28国工业二氧化碳排放量 食品、饮料、烟草 9% 其他机械设备 1%机动车2% 纸浆、纸张 5% 化学品22% 水泥和非金属 矿物质 28% 钢铁22% 其他 12% 电气设备、电子、光学 1% 金属加工2% Other 制造业2% 纺织品 1% 铝，有色金属2% 橡胶和塑料制品 2% 基本药品1% 资料来源：欧盟统计局，安联研究（不包括炼油厂的排放量）。 除此之外，这三个部门还产生了相当大的过程排放，范围从25%到50%(见图3)。这很重要，因为工业过程的排放特别难以减少。因此，即使在净零过渡情景中，欧盟也只能避免这些排放中的四分之三。相比之下，其他工业部门，如食品和烟草;纸张，纸浆，印刷和有色金属，。 generatemainlyindirectanddirectemissions(Figure3),withtheformerresultmostfromcentrallyproducedelectricityandthelatermostfromheatgeneration.Thesearemoreorless"automatically"reducedbydecarbonizingenergyandheatgeneration. 这些部门的二氧化碳排放量是由于使用集中生产的电力，主要来自用于低温和中温热需求的天然气和煤炭。 图3:按排放源划分的全球不同行业CO2排放量（GtCo2/yr） 1.3 0.10.1 0.10.1 0.3 0.1 0.3 2.9 0.8 3.6 0.7 0.5 0.9 1.1 0.3 2 过程排放 GtCO2每年 间接、机器驱动和其他排放 高温热(>500°C) 中温热(100-500°C) 低温热 水泥、其他非金属矿物 钢铁化学品其他行业(包括建筑)(<100°C) 直接排放（主要是热） 资料来源：麦肯锡(2018)，安联研究。 图4说明了使该行业符合净零路径的艰巨任务：到2050 年，某些部门的排放量必须减少92％ 即使产生负排放，我。Procedres.捕获比它们产生的更多的二氧化碳排放。该数字将绿色金融系统网络（NGFS）的预测与欧盟委员会（EC）对欧盟绿色交易的评估进行了比较。这两个来源对所示部门的边界以及过程排放和能源排放的分配使用不同的定义。因此，部门排放量不同，NGFS基线略有提高 。 OtherIndustriescategoryiswider.Thetrendforfollowinga1.5°Cpathissimilarinbothassessmentsandnetemissionsin2050arecomparableaswell,thoughNGFSexplicitlyreportsnegativeemissions. 图5显示了不同情景下工业部门最终能源使用的发展。虽然行业之间的相对组成预计不会发生巨大变化，但水泥、钢铁和化学品的节能潜力预计将低于其他行业。到2050年，现行政策情景中的最终能源需求预计将相对于2020年基线增加+14%，而在2050年净零情景中，预计将减少-35%。 图4:欧盟工业CO2排放情景比较 700 600 500 400 MtCO2/年 300 200 100 0 其他行业（NGFS）其他行业（EC）纺织品Engineering 食品，饮料和烟草纸浆，纸张和印刷有色金属水泥，其他非金属。m.化学品 钢铁工艺排放 EC基线 NGFS低于2°C NGFSNZ2050 ECNZ2050(MIX) NGFS低于2°C NGFSNZ2050 ECNZ2050(MIX) -100 NGFS基线 NGFS当前Pol。 EC当前政策 NGFS当前Pol。 EC当前政策 2020 2030 2050 资料来源：NGFS，欧盟委员会，安联研究。 图5:按部门和方案分列的最终能源使用情况 水泥化学品 钢 Other 2020 2030 2040 2050 14 12 10 EJ/ 8 6 4 2 基线 当前政策 低于2℃ 1.5°C净零 当前政策 低于2℃ 1.5°C净零 当前政策 低于2℃ 1.5°C净零 0 资料来源：NGFS，安联研究。 7 摄影：ClaytonCardinalliUnsplash 净零竞赛的选项 脱碳的不同选择可以广泛地归入能源效率，通过可持续燃料或电气化替代化石燃料和CCS。然而，能源效率和电气化往往是齐头并进的，因为它们是同一枚硬币的两 面。拿热 例如，pumps，电气化的主要技术之一，也可以提高能源使用效率。每当需要冷却时，热量将 是作为副产品创建的，相反的也是如此。热泵利用这种关系，减少加热或冷却中浪费的能量 processes.Whiletheyarecurrentlyrelativelycommoninresidentialsettings,theyarefarlessestablishedforindustrialpurposes.Largeindustrialheatpumps(IHP)canrunonrenewableenergyorsourcewasteenergyfrombuildingandprocesses.They 热过程，例如在食品，造纸或化学领域。例如，在乳制品行业中，牛奶必须在运输和消费之前冷却，而巴氏灭菌过程需要热量。来自冷却过程的废热可以被回收并用作巴氏灭菌的热源。然而,在许多行业中的显著挑战是蒸汽通常用于在现场传递热量,导致高温系统设计。切换到。 空气或液态水需要新的管道，泵和工艺设计，这需要高投资成本和潜在的破坏。 ²IEA(2014).工业热泵的应用 DV有关热泵在工业中的实际应用的示例，请参见美国能源部（2003）用于蒸汽和燃料节省的工业热泵；IEA（2014）；欧洲热泵协会（2020a ）。欧洲的大型热泵；EHPA（2020b）。欧洲的大型热泵第2卷 有关减排的方法学方法，请参阅FfE（2019）。行业中单个温室气体减排措施的小规模建模 热泵利用绿色能源组合的积极影响。随着每个安装的热泵，整体能源效率提高。然而，热泵的净效应取决于其电力的来 源。研究表明，安装使用化石燃料发电而不是从天然气中产生热量的热泵会产生负面的净碳影响。热泵比电阻加热器的碳效率更高，因为它们的效率更高。例如,当电网因数时,与天然气冷凝锅炉相比,COP为3.5°C的热泵每千时排放更少的CO2。 低于740gCO2/kWh，而当电网系数低于980gCO2/kWh时 ，凝油锅炉。但是，与此同时，这意味着安装许多热泵可以利用绿色电力的积极净效应。随着可再生能源接管能源组合，安装更多热泵将更快地降低各部门的碳强度。 通过热泵减少CO2排放的成本因行业而异。Zberi，Hasabeigi 和Morrow的一项综合研究分析了与不同行业使用热泵相关的 减排成本。作者开发了CO2减排成本曲线和节能成本曲线，并估计了IHP应用可能减少的CO2排放和节能。他们的结果表明 ，在13个工业过程中对热水和蒸汽发电系统进行电气化可以在2021年基准年减少约17MtCO2的年二氧化碳排放量，IHP应用的采用率为100%。然而，随着电网的持续脱碳，预计2035年二氧化碳减排潜力将达到每年54.5MtCO2，2050年达到57MtCO2。 to5%oftotalgreen-gasemissionsfromUSmanufacturingtoday,asshowninFigure6.Furthermore,theCO2abatementcostsareexpectedtorangefromUSD55toUSD175pertCO2in2035(USD50toUSD155 in2050),dependingontheindustrialprocess.FurtherdetailsonthecostsassociatedwithenergysavingscanbefoundinAppendix:industrialheatpums. 图6:美国制造业通过热泵减少二氧化碳的潜力 2035 2050 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 250 二氧化碳减排成本（2021美元/tCO2节省） 啤酒 纺织品湿法加工 纺织编织 225 甜菜糖水果罐头 蔬菜罐头乳制品 200 玉米湿磨 175 甘蔗糖精炼 150 纸浆和纸张 大豆油 肉类加工 125 100 汽车 75 50 25 0 累计年