بازیابی حرارت اتلافی: روندهای جهانی و بررسی بازار

مقدمه

بازیابی حرارت اتلافی (WHR) به فرآیند جمع‌آوری و استفاده مجدد از حرارت اضافی تولید شده در فرآیندهای صنعتی اشاره دارد که در غیر این صورت به محیط زیست از دست می‌رود. این استراتژی با بهبود بهره‌وری انرژی، کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و کاهش هزینه‌های عملیاتی، اهمیت زیادی برای صنایع در سراسر جهان پیدا کرده است. با افزایش تقاضای جهانی برای انرژی و نگرانی‌های فزاینده درباره تغییرات اقلیمی، بازار WHR به سرعت در حال گسترش است. این گسترش به دلیل پیشرفت‌های تکنولوژیکی، سیاست‌های حمایتی دولتی و پذیرش رو به افزایش در بخش‌های مختلف تقویت می‌شود.

فناوری‌های بازیابی حرارت اتلافی

چندین فناوری برای جمع‌آوری و استفاده از حرارت اتلافی در فرآیندهای صنعتی توسعه یافته‌اند، مانند تولید فولاد، تولید سیمان، پالایش نفت و فرآوری شیمیایی. فناوری‌های کلیدی شامل مبدل‌های حرارتی، سیستم‌های چرخه آلی رانکین (ORC)، بویلرهای حرارت اتلافی، ژنراتورهای ترموالکتریک (TEGs) و تولیدکننده‌های بخار بازیافت حرارت (HRSGs) می‌باشند.

مبدل‌های حرارتی: این دستگاه‌ها مانند بازیافت‌کننده‌ها و احیاکننده‌ها، حرارت را از یک محیط (مثلاً گازهای خروجی) به محیط دیگر (مثلاً هوا یا آب) منتقل می‌کنند، بدون این که این دو محیط با هم مخلوط شوند. این دستگاه‌ها در صنایعی مانند فولاد، شیشه و تولید برق به طور گسترده استفاده می‌شوند.

سیستم‌های ORC: این سیستم‌ها حرارت اتلافی با درجه پایین تا متوسط را به برق تبدیل می‌کنند. استفاده از سیالات آلی با نقطه جوش پایین‌تر از آب، امکان این تبدیل را فراهم می‌سازد و در نیروگاه‌های زمین‌گرمایی، نیروگاه‌های زیست‌توده و صنایعی مانند سیمان و شیشه به‌کار می‌روند.

بویلرهای حرارت اتلافی: این بویلرها از گازهای خروجی داغ برای تولید بخار جهت تولید برق یا گرمایش فرآیند استفاده می‌کنند و در صنایعی با جریان‌های خروجی دمای بالا مانند پتروشیمی‌ها و فلزات به کار می‌روند.

ژنراتورهای ترموالکتریک (TEGs): این ژنراتورها اختلاف دما را به طور مستقیم به برق تبدیل می‌کنند. اگرچه در حال حاضر بازدهی کمی دارند، تحقیقات جاری به دنبال افزایش عملکرد آن‌هاست.

تولیدکننده‌های بخار بازیافت حرارت (HRSGs): این سیستم‌ها حرارت خروجی از توربین‌های گازی را برای تولید بخار در نیروگاه‌های سیکل ترکیبی جمع‌آوری می‌کنند و در تاسیسات تولید برق در سراسر جهان اهمیت دارند.

بررسی بازار جهانی

ارزش بازار جهانی WHR در سال ۲۰۲۳ حدود ۷۰ میلیارد دلار بود و پیش‌بینی می‌شود از سال ۲۰۲۳ تا ۲۰۳۰ با نرخ رشد سالانه ترکیبی بیش از ۷ درصد رشد کند. این رشد ناشی از افزایش هزینه‌های انرژی، مقررات سختگیرانه زیست‌محیطی، پیشرفت‌های تکنولوژیکی و آگاهی از مزایای پایداری است.

آمریکای شمالی: رشد این منطقه ناشی از مقررات سختگیرانه انرژی، پیشرفت‌های تکنولوژیکی و پذیرش گسترده سیستم‌های WHR در صنایعی مانند نفت و گاز، شیمیایی و سیمان است. بازار ایالات متحده از مشوق‌های دولتی برای کاهش انتشار کربن بهره می‌برد.

اروپا: اروپا به دلیل اهداف بلندپروازانه اقلیمی و چارچوب‌های قوی قانونی، یکی از بازارهای پیشرو WHR است. کشورهایی مانند آلمان، بریتانیا و فرانسه در پذیرش WHR در تولید برق، تولید و گرمایش منطقه‌ای پیشرو هستند. سیاست‌هایی مانند “توافق سبز” و “دستورالعمل بهره‌وری انرژی” از محرک‌های کلیدی هستند.

آسیا-اقیانوسیه: انتظار می‌رود این منطقه بیشترین نرخ رشد را به دلیل صنعتی‌سازی سریع، شهرنشینی و افزایش مصرف انرژی تجربه کند. چین، هند و ژاپن با سرمایه‌گذاری در زیرساخت‌ها و فناوری‌های بهره‌وری انرژی در رشد بازار پیشرو هستند.

خاورمیانه و آفریقا: بازار این منطقه به دلیل پذیرش WHR در بخش نفت و گاز رشد می‌کند. عربستان سعودی و امارات متحده عربی بر تنوع‌بخشی و بهره‌وری انرژی تمرکز دارند.

آمریکای لاتین: این منطقه با فعالیت‌های صنعتی افزایش‌یافته و تلاش‌ها برای کاهش هزینه‌های انرژی در حال کسب شتاب است. برزیل و مکزیک با سرمایه‌گذاری در فناوری‌های بهره‌وری انرژی از بازیگران کلیدی هستند.

شرکت‌های پیشرو در بازار بازیابی حرارت اتلافی

چندین شرکت کلیدی در بازار جهانی WHR فعال هستند که نوآوری را پیش می‌برند و پذیرش فناوری را گسترش می‌دهند:

Siemens AG (آلمان): یک رهبر جهانی در اتوماسیون صنعتی و تولید برق، ارائه‌دهنده راهکارهای WHR مانند تولیدکننده‌های بخار بازیافت حرارت (HRSGs) و سیستم‌های ORC است.

General Electric (GE) (آمریکا): سیستم‌های WHR شامل HRSGs و توربین‌های گازی پیشرفته با بازیافت حرارت را ارائه می‌دهد که به طور گسترده در نیروگاه‌های سیکل ترکیبی استفاده می‌شوند.

ABB Ltd. (سوئیس): ارائه‌دهنده موتورهای بهره‌ور انرژی، درایوها و مبدل‌های حرارتی با تمرکز بر راهکارهای اتوماسیون و دیجیتال برای بهینه‌سازی مصرف انرژی است.

Thermax Limited (هند): در بویلرهای بازیابی حرارت، چیلرهای جذب‌کننده بخار و دیگر سیستم‌ها تخصص دارد و در منطقه آسیا-اقیانوسیه فعال است.

عوامل کلیدی رشد بازار

افزایش هزینه‌های انرژی، مقررات سختگیرانه زیست‌محیطی، پیشرفت‌های تکنولوژیکی و اهداف پایداری شرکت‌ها از عوامل کلیدی محرک بازار WHR هستند.

افزایش هزینه‌های انرژی: افزایش هزینه انرژی، صنایع را به سمت جستجوی روش‌های جایگزین برای کاهش مصرف سوق می‌دهد. WHR با تبدیل حرارت اتلافی به انرژی قابل استفاده، راه‌حلی اقتصادی ارائه می‌دهد.

مقررات سختگیرانه زیست‌محیطی: مقررات جهانی سختگیرانه در زمینه انتشار گازها و بهره‌وری انرژی، پذیرش سیستم‌های WHR را برای کمک به انطباق صنایع با کاهش ردپای کربنی ترغیب می‌کند.

چالش‌های بازار بازیابی حرارت اتلافی

هزینه‌های اولیه بالا، محدودیت‌های فنی و کمبود آگاهی و تخصص از جمله چالش‌های اصلی هستند که مانع رشد بازار می‌شوند.

چشم‌انداز آینده

آینده بازار جهانی WHR با چندین روند امیدوارکننده است که احتمالاً رشد آن را شکل می‌دهند:

یکپارچه‌سازی با منابع انرژی تجدیدپذیر: سیستم‌های WHR به طور فزاینده‌ای با منابع تجدیدپذیر مانند خورشید و باد یکپارچه می‌شوند و بهره‌وری انرژی کلی را افزایش می‌دهند.

سیستم‌های هوشمند بازیابی حرارت اتلافی: انتظار می‌رود که فناوری‌های هوشمند مانند اینترنت اشیا (IoT) و هوش مصنوعی (AI) WHR را با امکان نظارت و بهینه‌سازی بلادرنگ متحول کنند.

گسترش در بازارهای نوظهور: با صنعتی شدن کشورهای در حال توسعه، تقاضا برای WHR افزایش خواهد یافت که توسط سیاست‌ها و مشوق‌های دولتی حمایت می‌شود.

نتیجه‌گیری

بازیابی حرارت اتلافی به بخش مهمی از مدیریت انرژی و استراتژی‌های پایداری در سطح جهان تبدیل شده است. با تلاش صنایع برای افزایش بهره‌وری انرژی و کاهش انتشار گازها، تقاضا برای فناوری‌های WHR رشد خواهد کرد. اگرچه چالش‌هایی مانند هزینه‌های اولیه بالا و محدودیت‌های فنی وجود دارد، اما پیشرفت‌های تکنولوژیکی و سیاست‌های حمایتی می‌توانند به گسترش بازار کمک کنند. ادغام سیستم‌های WHR با منابع انرژی تجدیدپذیر و توسعه فناوری‌های هوشمند نیز رشد بازار را تسریع می‌کند و WHR را به جزئی ضروری از استراتژی‌های انرژی آینده تبدیل می‌کند.