非凡措施 ： 化学工业脱碳的方法

2024年5月 非凡措施：化学工业脱碳的方法 AUTHORS ROBHENSKE 高级合伙人 RUIRUIZONG-RüHE 合作伙伴 DILHANIDESILVA Principal 亚历克斯·鲍格纳 Principal 化学工业在曲线后面脱碳。 化学脱碳将需要从根本上改变操作，即使不是世界经济论坛所说的“非同寻常”和“前所未有”的措施。 化学脱碳无疑将涉及更少的资源消耗、更可持续的原料和可再生能源的新来源、产品循环以及整个供应链的整体效率提高。该行业建立在廉价和丰富的化石原料和能源基础上，对供应商和客户正在做的事情知之甚少，这使得衡量和实施减排战略变得困难。 没有一种方法可以使化学运营脱碳。化学公司采取的方法将根据其规模，投资组合，价值链位置和地理位置而有所不同 。 Manufacturing 化工和炼油行业代表了 4,719 大多数 美国工业部门的排放量 美国二氧化碳排放量 最终用途部门 Commercial 765 (16%) 住宅 917 (19%) 工业 1,258 (27%) 化学品 精炼钢铁食品和饮料纸制品水泥 和石灰 运输设备塑料和橡胶制品金属制品 铝制计算机和 电子产品玻璃机械木制品 电气设备其他制造 Construction 采矿 275 238 运输1,779 (38%) 89 82 59 31 28 23 20 16 13 11 11 11 6 101 82 81 80 Agriculture Total 来源美国EIA2023年度能源展望，罗兰贝格 此外，欧盟和美国不同的监管方法将对化学公司的竞争力产生重大影响。欧洲通常通过惩罚来抑制二氧化碳排放(例如Procedre碳税系统，如ETS)。欧盟最近还颁布了碳边界调整机制（CBAM），该机制将要求非欧盟国家的进口必须遵守欧盟排放交易系统（ETS）系统。2023年10月，欧盟理事会通过了经修订的可再生能源指令（“REDIII”），这是“适合55”一揽子计划的一部分。REDIII的目标是到2030年将可再生能源在欧盟整体能源消耗中的份额提高到42.5%，进一步的指示性目标是2.5%。美国政府的做法是通过税收减免，贷款和赠款来奖励减少二氧化碳排放的公司。《降低通货膨胀 法》的工业脱碳计划拨款60亿美元，将加速包括化工和炼油在内的能源密集型行业的脱碳项目。总的来说，本届政府已提供约 3150亿美元用于推动美国的清洁能源项目。 亚洲在碳税政策方面落后于欧洲和美国。该地区的大多数出口商没有严格的排放核算，并且使用报告惯例，这可能会对未来遵守新的欧盟CBAM政策构成挑战。 在短期内，区域碳政策预计将影响全球市场的运作方式。化学公司将被要求满足终端市场的立法要求，因此，不合规的地区可能会变得竞争力下降。反过来，美国可能会在供应像欧洲这样严格的监管市场方面变得有利。 由于不采取行动可能会危及盈利能力和竞争力，化学品生产商必须将减排作为战略重点。 应对范围1和2排放-七个起点 在范围1和范围2排放中，有七个不同的脱碳“行动领域”。尽管这些领域无法自行实现净零，但通过参与这七个领域 ，公司可以迅速取得重大进展。 用于范围1和2排放的脱碳杠杆 CO2减排类别 1 燃料替代 用低碳/零碳燃料取代化石燃料，例如绿色氢 原料替代 用生物材料、废物或再生材料替代化石原料 1 工艺设计 重新配置化学品制造工艺、实践和更新设备，以提高运营效率 4回收 纳入回收实践（例如，金属，溶剂，催化剂，水的回收）和开发闭环系统 2 3 6 产品设计 重新设计产品以最大限度地减少原材料消耗并占用更小的占地面积-重新设计产品使其更耐用 ，可维修和可回收 剩余能量的使用 再利用作为运营副产品排放的能源，例如通过废热回收、热电联产(热电联产)或储能供以后使用 7CO2捕获和储存或再利用 实施CCS以捕获CO2排放并将其存储在地下或重复使用 4 5 7 来源罗兰贝格 最终，具有最大潜在影响的策略，例如使用替代原料的真正新颖的合成途径，仍然处于萌芽状态，需要进一步发展。一个例子是由绿色氢气和捕获的二氧化碳产生的绿色乙烯。 乙烯是二氧化碳的重质排放体。在这个过程中有几种方法来捕获碳。虽然乙烯生产中的碳捕获成本很高，但我们的分析表明，实施和运行CCS/CCU燃烧前或燃烧后技术的成本可以抵消，具体取决于一个地区的碳税水平。如果欧盟排放交易体系的碳价格超过100美元/吨，这将为环境和运营经济带来净收益(在某些项目上，取决于碳储存的可行性或再利用成本)。 这些方法中的许多方法如今可以经济地应用于调节激励结构以开始移动脱碳针。当然，您的里程数会有所不同，具体取决于公司规模、行业细分、地理位置和可用投资水平。但是，正如我们从最近的工作中看到的那样，在范围1和范围2中的这七个减少策略正在立即产生影响。 用IRA看化工和炼油行业2030年边际减排成本曲线 运输电气化和机械回收带来的外部影响 可再生能源电网脱碳的外部影响 可再生能源发电压缩机电气化 使用LDES/TES和热能发电技术的可再生能源发电 相关CO上的CCS2 使用LDES/TES和热能 发电的可再生发电 CCS工艺加热蒸汽裂化器上的CCS SMR单元上的CCS CCS 2030BAU 排放量 180 150 120 90 60 30 0 -30 -60 -90 -120 有增无减的排放量 网格脱碳 需求 措施 20 40 6080100120140160180200220240260280300320340360380400420440460480500520540560580 减排潜力[MtCO2] 能源效率 使用TES和热能技术的可再生能源 FCC上的CCS SMR单元上的CCS SMR到电解H2SMR到电解H2 使用热能发电技术和TES将可再生能源发电 效率 清洁氢气 CCS CO的范围2/H2运输和储存成本 来源美国能源部，罗兰贝格 电气化和可再生 CCS（来自装置的高纯度流，如果单独捕获，成本可能会降低） 2030年减排成本[美元/tCO2] 平均而言，化学工业中估计有70-80％的温室气体排放是范围3。范围3包括与供应链相关的排放-监管正在收紧 ，整个供应链的减排策略将很快成为强制性的。《欧盟供应链法》通过可持续发展尽职调查，在全球价值链中促进可持续的企业行为。该指令要求公司根据强制性的欧盟可持续性报告标准进行介绍和报告，并提供可持续性信息的外部保证。根据企业可持续发展报告指令（CSRD）的拟议报告要求，来自影响较大的供应商的主要环境数据将成为必须具备的。同样，在美国，SEC提出了一套规则，要求披露上游和下游活动的温室气体排放——如果这些可以被认为是“实质性的”，或者注册人设定了包括范围3排放的温室气体排放目标。 在化学工业中，范围3的排放量通常最高的是购买的商品和服务（范围3.1）和销售产品的直接使用阶段排放量（范围 3.11）。对于后者，近期/中期的排放量将保持高位，但预计从长远来看将大幅减少。我们认为，需要与供应商一起做出重大努力，以在短期内减少范围3.1，并确定范围3.11的机会，以缩短时间，直到实现使用阶段的完全和真正的绿色电气化。 RolandBerger已开发出方法来从整体上减少公司的范围3排放-通过供应商参与和合作伙伴关系可以实现有意义的影响。根据供应商的碳贡献和脱碳成熟度对供应商进行细分和优先排序是所述参与和合作伙伴关系的基础。定制减排目标与所有优先事项共同开发 下游 上游 范围3类别占化学工业范围1、2和3总排放量的百分比 化学品 范围3类别说明 1.购买的商品和服务 2.资本货物 3.与燃料和能源有关的活动 4.上游运输和分配能源使用期间运输供应商的排放车辆 5.废物产生Operations 6.Business旅行 7.员工通勤 8.上游租赁资产租赁资产运营产生的排放 Other 9.下游运输和分配 [排放份额] 购买商品和服务的上游（从摇篮到大门）排放资本货物的上游(从摇篮到大门)排放 采购的燃料和能源的提取和运输产生的排放 3.2% 废物管理供应商的排放发生在治疗 能源使用期间发生的运输承运人的排放车辆员工和运输提供商的排放量发生 - 其他上游类别 能源使用期间运输供应商的排放车辆 4 - 2 - - - 10.出售产品的处理在出售产品的处理期间发生的排放中间产品 1.1% -3.0% 11.出售的用途产品 12.已售出产品的报废处理 13.下游租赁资产 14.特许经营 15.其他投资范围2 范围1 销售产品的直接使用阶段排放超过预期寿命 废物管理公司在处理期间发生的排放来自拥有的资产运营的排放 未包括在范围1或2中的特许经营经营的排放量未包括在范围1或2中的相关投资的排放量未包括在范围 1或2中的其他间接排放量 14.3% 6.4% - -1.3% 0.8% 6.5% 17.3% ∑100.0% 来源罗兰贝格CDP 与您的企业脱碳路线图和行业基准一致的供应商。我们与优先供应商共同详细介绍了参与战略，以确保他们对减排路线图的承诺，以及包含行动计划、关键绩效指标和推动变革的激励措施的实施路线图。 我们相信，化工企业可以追求一系列战略重点领域和机遇，以成功推动脱碳： •构建弹性投资组合：公司在应对不同的可持续发展目标和投资环境时，需要具备风险意识、多元化、灵活和一致的能力，以提供稳定的风险回报。 •推动务实的脱碳议程：脱碳有多种方法，例如，通过电气化，使用氢气作为替代燃料，使用热泵或碳捕获和储存解决方案。每种方法都有利弊和局限性。我们应该选择有效和最具成本效益的脱碳方法。 •安全访问低碳原料：专注于脱碳的建筑模块，包括生物材料，回收的内容，基于CO2和基于电子的。基于蓝色和绿色氢的生物燃料和低碳燃料可以与化石燃料混合或替代化石燃料，而无需对现有基础设施进行昂贵的更改。 •确保不同地区未来可持续发展驱动的成本状况：评估净零过渡将如何在不同地区发挥作用，并采取积极措 施捕捉从过渡到净零的增长机会，例如可再生能源。 •打造卓越的商业：建立绿色溢价价值捕获 基于对客户可持续发展目标的全面了解的机制。 罗兰贝格是可持续发展、环境战略和ESG领域公认的思想领袖。我们关于可持续发展主题的出版物，例如可持续发展战略 ，气候适应，不同行业的脱碳，循环经济和废物管理策略，绿色材料，能源转型，氢和一系列其他主题，为不同行业和部门的公司提供了重要的见解。 通过我们的研究，我们与化工公司合作30年的企业战略经验，以及我们在供应链脱碳和二氧化碳减排计算方面的实践方法，我们是帮助化工公司在当今减排方面发挥作用的正确合作伙伴。虽然这些变化可能具有挑战性且代价高昂，但我们相信领先的化学品生产商可以取得快速的胜利，并最终在竞争中脱颖而出。 进一步阅读 在化学工业中推广循环碳 非常规措施：使化学工业脱钩的途径 削减1,000个最大的CO2密集型资产 DILHANIDESILVAPrincipal 芝加哥办事处+1(312)256-4597dilhani.desilva@rolandberger.com 本出版物仅供一般指导使用。读者在没有接受具体专业建议的情况下，不得根据本出版物中提供的任何信息采取行动。RolandBergerGmbH对因使用本出版物中包含的信息而造成 的任何损害概不负责。 ©2024ROLANDBERGERGMBH。保留所有 权利。 亚历克斯鲍格纳Principal 芝加哥办事处+1(312)662-5540