Выработка пара давно считается одним из ключевых факторов в задаче декарбонизации. Главная цель состоит в поэтапном уходе от ископаемого топлива и переходе к безуглеродным или низкоуглеродным альтернативам. К ним относятся как возобновляемые или менее углеродоемкие источники топлива, такие как солнечное тепловое тепло, биомасса, водород и биогаз, так и более устойчивые методы накопления, передачи и использования тепла, включая тепловое накопление энергии, тепловые насосы и электрические котлы, работающие на возобновляемой электроэнергии. Все эти варианты находятся на разных стадиях коммерческой зрелости.
Их необходимо оценивать с точки зрения реальной применимости: доступности сырья, локального нормативного регулирования и способности покрывать спрос. Например, солнечной тепловой энергетике нужен регион с высоким уровнем солнечной радиации, а для биомассы требуется стабильная база энергокультур, таких как кукуруза. Эта изменчивость означает, что в ряде случаев наилучшим краткосрочным решением для низкоэмиссионной и экономически оправданной генерации пара может быть замена традиционной схемы на гибкую комбинацию газовых генераторов, готовых к водороду, и электрических парогенераторов. Использование более чем одной технологии открывает гибкость переключения между источниками топлива в зависимости от их относительной стоимости. Хотя это требует установки и обслуживания дополнительной мощности, ценность такой топливной гибкости может перевесить дополнительные расходы. Не все котлы опираются только на один источник энергии для выработки среднетемпературного тепла. Гибридные, или dual-system, котлы, которые могут работать и на электричестве, и на природном газе, уже доступны на рынке. Если заменить ими традиционный котел на ископаемом топливе, можно использовать возобновляемую электроэнергию, когда она доступна, а природный газ оставить как источник непрерывности. Наиболее экономически оправданным это, вероятно, будет в момент, когда существующий котел подходит к концу жизненного цикла или требует серьезного ремонта. Время здесь критично, поскольку для многих котлов типичен срок службы свыше 30 лет. У гибридных котлов есть и свои ограничения. Они могут стоить до 50% дороже, чем обычный газовый котел, и эта разница не всегда быстро окупается за счет экономии на энергии в краткосрочной перспективе. Однако недавние тенденции на энергетическом рынке делают стоимость электроэнергии по отношению к природному газу более благоприятной. Это может привести к более быстрым срокам окупаемости для dual-fuel и гибридных котлов.
Помимо самой генерации пара, все более важной темой становится тепловое накопление энергии (TES). Возможность запасать энергию тогда, когда она дешевле всего, хранить это тепло часами или днями, а затем выпускать его в нужный момент, делает thermal batteries особенно привлекательными. При этом им не требуются дорогие и дефицитные материалы, на которые опирается большинство других типов батарей. Некоторые решения вообще используют бетон или углерод в простом изолированном контейнере для хранения энергии в форме тепла.
У TES есть еще одно важное преимущество: такие решения сравнительно легко адаптировать к уже существующим промышленным процессам. Например, углеродные среды накопления способны отдавать тепло при температурах свыше 1 500°C и при этом обладают высокой энергетической плотностью, позволяя запасать большое количество тепла при очень компактных размерах. С учетом того, что ветровые и солнечные электростанции могут подключаться на значительном расстоянии практически без потерь эффективности, тепловые батареи начинают конкурировать с ископаемым топливом по стоимости, накоплению и выдаче энергии, то есть по тем параметрам, где у него долгое время было преимущество. Потенциал TES дополнительно поддерживается тем, что бизнес начинает запускать пилотные проекты и использовать такие технологии в реальных условиях. Эти пилоты помогают выявлять критические факторы успеха и заранее работать с возможными трудностями. В конечном итоге именно такие проекты и двигают масштабируемость и коммерческую жизнеспособность TES. Аналогично, сотрудничество между промышленными партнерами и академическими структурами поддерживает развитие и диверсификацию вариантов TES, стимулируя инновации и улучшая рыночные позиции этой технологии. По мере того как энергетический рынок продолжает эволюционировать в сторону большей устойчивости, гибридный подход выглядит все более разумным. Промышленности необходимо одновременно балансировать надежность и снижение выбросов. И хотя ископаемое топливо, особенно газ, скорее всего, еще останется частью энергетического баланса как минимум в течение следующего десятилетия, по мере роста доли возобновляемых источников выбор уже больше не выглядит как простая дилемма "или-или".