Fuel Switching Strategies for Decarbonising the Glass Industry Using Renewable Energy and Hydrogen-Based Solutions

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

🔬研究者:This paper offers a methodological framework and optimization model for analyzing fuel switching strategies in energy-intensive industries.

🏢実務担当者:Corporate sustainability teams in glass and other hard-to-abate sectors can use the findings to evaluate electrification and hydrogen pathways.

🏛政策担当者:Policymakers can leverage the cost analysis to design incentives for renewable energy and hydrogen integration in industrial decarbonization.

本研究は、統合エネルギーシステムの観点からガラス産業の脱炭素化に取り組み、ガラス溶解の高く継続的な熱需要を満たすための再生可能電力、炉の電化、および水素の役割を分析する。直接電化は最もエネルギー効率の高い選択肢を表す一方で、その導入は再生可能発電の断続性と限られた稼働時間、規模の制約、および化石燃料ベースのプロセスを置き換える際の技術的限界によって課題に直面しており、水素の補完的役割の可能性が浮き彫りにされている。まず一般的な方法論的枠組みが開発され、その後、混合整数線形計画法（MILP）最適化を用いた代表的なオキシ燃料ガラス炉に適用される。この最適化は、変動する太陽光および風力発電、バッテリー貯蔵、ならびに水素の製造と貯蔵を考慮しながら、溶解コストを最小化する。結果は、高いレベルの炉電化と風力主体の再生可能供給を組み合わせることで、最も低い脱炭素化コストが得られ、中程度の脱炭素化レベルではそれがマイナスになり得ることを示している。現在の太陽光・風力容量拡大ミックスの下では、バッテリーと水素貯蔵の統合により、達成可能な排出削減量が約50%から80%に拡大し、水素は電化の補完的解決策として機能する。エネルギーおよび炭素価格、ならびに技術投資コストの感応度分析は、貯蔵ベースの解決策が費用対効果を持つようになる経済的条件を特定し、低電力価格と高燃料価格の条件下での水素の戦略的役割を強調する。これらの知見は、ガラス部門の深い脱炭素化のための実行可能な経路を示し、同様の制約に直面する他の削減困難な産業部門における最適な再生可能エネルギー統合のための移転可能な方法論的枠組みを提供する。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

This study addresses the decarbonisation of the glass industry from an integrated energy system perspective, analysing the role of renewable electricity, furnace electrification, and hydrogen in meeting the high and continuous thermal demands of glass melting. While direct electrification represents the most energy-efficient option, its implementation is challenged by the intermittent nature and limited operating hours of renewable generation, scale constraints, and technological limitations in replacing fossil-based processes, highlighting a potential complementary role for hydrogen. A general methodological framework is first developed and then applied to a representative oxyfuel glass furnace using mixed-integer linear programming (MILP) optimisation that minimises melting costs while accounting for variable solar and wind generation, battery storage, and hydrogen production and storage. The results show that high levels of furnace electrification combined with wind-dominated renewable supply yield the lowest decarbonisation costs, which can become negative at moderate decarbonisation levels. Under the current solar–wind capacity expansion mix, the integration of battery and hydrogen storage extends achievable emission reductions from around 50% to 80%, with hydrogen acting as a complementary solution to electrification. Sensitivity analysis of energy and carbon prices, as well as technology investment costs, identifies the economic conditions in which storage-based solutions become cost-effective, highlighting the strategic role of hydrogen under conditions of low electricity prices and high fuel prices. The findings demonstrate viable pathways for deep decarbonisation of the glass sector and provide a transferable methodological framework for optimal renewable energy integration in other hard-to-abate industrial sectors facing similar constraints.

• semanticscholar https://doi.org/10.3390/en19061529first seen 2026-05-15 19:51:45 · last seen 2026-08-11 05:02:53