新比利時啤酒公司正安裝巨型熱泵以減少排放 - 彭博社

AtmosZero公司的鍋爐在安裝至新比利時啤酒廠前正在進行最終測試。

攝影師：本傑明·拉斯穆森（為彭博綠色頻道拍攝）柯林斯堡是個相對較小的城鎮，蓄着巫師般鬍鬚的安德魯·柯林斯格外顯眼。官方身份上，他是全國性精釀啤酒初創企業新比利時釀酒公司的碳中和工程師；非正式場合裏，他被稱作"氣候問題專家"，常被人拉住討論拯救地球的點子——其中大部分都相當不成熟。

“通常這些建議聽得我牙酸，“柯林斯坦承。但三年前，一位新比利時同事在兒童足球賽上與其他家長閒聊時，偶然聽到個創意：由釀酒廠沿街而立的初創企業AtmosZero研發的電動鍋爐。

鍋爐通過加熱水產生蒸汽，這對釀酒及其他眾多工業流程至關重要。迄今為止，幾乎所有鍋爐都依賴化石燃料製造蒸汽，再通過管道輸送至從供暖到消毒等各種終端用途。

“我試圖用熱力學原理難倒他們，“柯林斯回憶首次與AtmosZero團隊會面時的情景，“但他們正確回答了我所有問題。我真心欣賞聽到的方案。”

AtmosZero公司一台鍋爐的盤管裝置。攝影師：Benjamin Rasmussen（為彭博綠色頻道拍攝）五月初的某個時候，該公司的首款產品——本質上是一台工業級熱泵，將被固定在新比利時啤酒廠的地面上，替換掉該廠三台向科羅拉多天空排放碳的鍋爐之一。

“我們完全可以在旗下四家啤酒廠都安裝這種設備，”柯林斯表示。

‘凡有生物加工之處皆需鍋爐’

事實證明，蒸汽是持續大規模碳排放的源頭。全球各地工業鍋爐蹲伏在某種火焰之上，將蒸汽噴湧進管道系統的場景比比皆是。食品飲料、造紙、製藥和生化工廠是蒸汽消耗大户，它們利用熱能催化化學反應並保持精密設備清潔。

“凡涉及生物加工的地方都離不開鍋爐，”AtmosZero公司首席執行官兼聯合創始人艾迪生·斯塔克指出。該公司本週剛榮獲彭博新能源財經先鋒獎。

多數情況下，蒸汽不過是熱能的載體。大學校園和大型公寓樓通常配備巨型鍋爐，通過管道將蒸汽輸送到分散的居住單元。

科羅拉多州洛弗蘭市AtmosZero工廠內，工人正在焊接部件。攝影師：Benjamin Rasmussen（為彭博綠色頻道拍攝）總的來説，工業鍋爐消耗了全球約8%的初級能源，每年排放22.5億噸温室氣體，這大致相當於600座燃煤電廠的碳足跡。此外，數百台這樣的設備在美國那些已超過空氣污染限制的縣區持續運轉。

全球工業熱生產按燃料來源劃分

2022年為29,754太瓦時

來源：彭博新能源財經，國際能源署

斯塔克擁有麻省理工學院機械工程博士學位，在新冠封鎖期間，他手頭時間充裕，對這些數據產生了濃厚興趣。他正在提升自己的酸麪包製作技藝，同時試圖在長期被忽視的工業流程中尋找一些容易實現的碳減排機會。他意識到，自內戰以來，這種不起眼的鍋爐幾乎沒有發生什麼變化。

“過去160年，我們基本上都在使用同樣的產品，”斯塔克解釋道，“我當時想，‘我們應該重新發明它。’”

‘熱泵中的F-150’

從美學角度看，AtmosZero鍋爐並沒有什麼未來感。它看起來像是電氣變壓器和大箱式空調機組的混搭體。

AtmosZero內部也沒有什麼特別之處，裝滿了現代熱泵中相當標準的組件——金屬網格、近似噴氣發動機的壓縮機以及充滿製冷劑的管道。

AtmosZero鍋爐壓縮機使用的機械加工鋼材。攝影師：Benjamin Rasmussen（為彭博綠色頻道拍攝）如果説AtmosZero真有什麼秘製蒸汽配方，那便是其壓縮機組。這些內部研發的組件擁有超常的空氣動力學設計，能以較低能耗輸送高温蒸汽。

市面上現有眾多電鍋爐，其原理是通過壓縮機和風扇組將空氣加熱至沸水温度。多數廠商的訣竅在於利用預熱空氣——這需要鋪設管道回收工廠周邊的"廢熱”。新建工廠時規劃（並支付）這些額外管道尚屬可行，但對新比利時啤酒廠這類現有工廠而言，這筆投資可能遠超減碳收益。

“成本因素會讓談判幾乎無法推進，“新比利時啤酒廠的柯林斯解釋道。

而AtmosZero鍋爐的強勁性能使其能直接利用環境空氣制汽，無需複雜管道或安裝工程。它就像客廳裏的取暖器般靜置廠房，在冬末寒潮中仍能持續輸出302華氏度（150攝氏度）蒸汽，當時進氣温度僅9華氏度。

這使公司能採取務實銷售策略：他們推銷的是設備，而非基建工程。相比其旨在替代的燃燒鍋爐，該產品所需的審批許可流程大幅簡化。

“它即插即用，就像複製粘貼一樣簡單，”斯塔克説道，“堪稱熱泵界的福特F-150。”

綠色經濟賬

美國工廠普遍使用價格相對低廉的天然氣驅動鍋爐。但在日本、韓國和西歐等依賴更昂貴、污染更重的化石燃料地區，AtmosZero設備的經濟效益和環保優勢更為顯著。

隨着電網綠色化程度持續提升，AtmosZero電鍋爐的運行成本和排放將進一步降低，這一賣點將更具吸引力。同時，該技術也為工廠提供了輕鬆達標的環保解決方案。

隨着訂單增長，公司計劃將科羅拉多州拉夫蘭工廠規模擴大五倍。不過工業電鍋爐尚處發展初期——目前AtmosZero僅有一個可披露的客户，且在科羅拉多州立大學僅運行着一台原型機。

左圖為科羅拉多州新比利時啤酒廠的酵母儲藏窖，右圖是該公司的啤酒灌裝流水線。圖片來源：新比利時啤酒公司(2)科羅拉多州的新比利時啤酒廠是理想的試驗場。該廠需要持續加熱約400桶處於不同釀造階段的啤酒，並經常使用額外蒸汽清洗容器。雖然當地天然氣價格較低，但蒸汽環節仍佔該廠總碳足跡的四分之一強。據柯林斯估算，AtmosZero設備可幫助削減約9%的碳排放。

綠色數學正在向有利的方向傾斜。大約40%供應啤酒廠的電力來自可再生能源。公司還從其場地內獲取約15%的電力負荷：它擁有一個小型太陽能農場，並收集啤酒釀造過程中釋放的氣體來驅動兩台發電機。

當AtmosZero裝置下月初在啤酒廠啓動運行時，它將生產該設施所需蒸汽的大約三分之一。更重要的是，據柯林斯稱，AtmosZero鍋爐在經濟上將與化石燃料鍋爐持平。

“它是有競爭力的，甚至不需要綠色溢價這種理由，“斯塔克説。“我不想開發一種需要依賴無限綠色溢價的技術。”

AtmosZero鍋爐頂部的線圈。攝影師：Benjamin Rasmussen為彭博綠色拍攝