“是的,生产铝需要大量能源。而且,二氧化碳确实是电解铝生产的副产品。但是,要了解铝对气候的影响,我们需要考虑铝的整个生命周期。最终,我们意识到这种金属和材料对气候有潜在的积极影响。”
Svein Richard Brandtzæg
总裁兼首席执行官
海德鲁铝业
冶炼厂能源统计(1980年至今)
精炼能源统计(1985年至今)
铝产品的高价值在于其独特的性能,而这些性能的实现则离不开铝冶炼厂大量能源的消耗。
跟所有的工业生产一样,铝生产的各个阶段都要消耗能源:铝土矿的开采、运输和精炼需要燃料。除了产生拜耳法所需的蒸汽以外,精炼厂可以利用余热发电,供自己使用或外销。铝冶炼厂消耗燃料产生热量用于阳极焙烧、铸造和支持生产,半制成品和制成品设备需要热量和压力使金属成型。这些生产过程的能量消耗相对较小,而电解铝厂的还原过程则需要消耗巨大的能量:
输送到电解铝厂或者电解铝厂发的电是交流电(AC),但霍尔-埃鲁法需要的是直流电(DC);因此,电解铝厂需要通过整流器将交流电变成直流电,然后才能供给电解槽。冶炼厂的其它生产过程或者辅助设施(比如烟气处理或加热和照明)也需要部分的交流电(平均大约5%),每个厂的交流电需求量不太一样。因此,电解铝厂的能源效率(生产所需能量)最好定义为吨铝的直流电消耗量(在整流处测量),而不是吨铝的交流电消耗量(在输入端口处,或者发电处测量)。目前,全球电解铝厂的电力来源主要包括:
由于电解铝厂自己发电和直接购电的比例较高,铝工业的电力组成不一定跟电解铝生产地区/国家的电网组成相匹配。
全球铝工业的电力组成如下,地区的电力组成数据可以查看国际铝业协会网站,点击左边的链接,浏览和下载当前数据和历史数据。
为了比较,下面列出了全球非铝行业的电力组成:
电解铝厂各生产环节的平均能耗:
最近几年,铝工业生产中心在向新的地区转移,一方面是因为那里形成了新的消费中心(比如中国),另一方面是因为那里有长期、可靠、经济的电力来源。能源丰富的国家和地区,比如海湾国家和冰岛,他们有些希望经济多元化,有些有闲置能源(比如,远离消费基础的能源),因此,他们都在寻求提高电解铝产能,以便通过铝或铝产品这种形式出口其能源。
全球铝冶炼产能的增长主要来自能源效率高的新厂,所以吨铝的能源消耗在过去的20年里已经下降了大约10%。
由于铝冶炼厂电力消耗巨大,因此铝厂和发电厂有着很紧密的发展关系。新的电解铝厂一般都建在有能源的地方,同时,电解铝厂也推动了当地发电和配电能力的提高,给新地区带来了稳定的电力供应,促进了这些地区的经济和其它工业的发展,以及居民生活质量的提高。
载荷稳定(基本载荷)的发电厂的效率要高于载荷不稳定(峰值载荷)的发电厂。电解铝厂需要稳定的电力供应,同时也在维持基本载荷方面起了重要作用。电解铝厂还可以在一定程度上调节自身的电力需求,为发电机和配电器提供基本载荷,使其可以满足其它用户、城市以及其它工业的峰值用电需求。
在某些地区,发电厂还会产生有用的副产品,那就是淡水。比如,迪拜铝业的发电厂,其高温废气供给海水淡化厂,每天可生产高达1.4亿升淡水。这些淡水除了供电解铝厂本身使用之外,还销售其它客户,包括迪拜城。