编者注：以下内容改编自落基山研究所的《重塑火焰：新能源时代的商业解决方案》。
从第一家福特 T 型车工厂到两次世界大战中发展起来的军事工业综合体，再到随后的强劲经济增长和高科技创新，工业长期以来构成了美国经济的基础。虽然美国制造业正在复苏，但其旧的基础——建立在廉价化石燃料和充足电力之上——正在出现裂缝。燃料价格上涨和波动、供应安全担忧以及环境压力正在像破坏球一样冲击着我国关键产业的许多基础——以及我们的繁荣。
幸运的是，我们可以通过系统地推动工业能源效率升级来使这些破坏球变得无害。即使没有技术突破，这种努力也能在短短一代人的时间内改造美国工业，并在 2050 年在能源消耗减少 9% 至 13%、化石燃料消耗减少 41% 的情况下，使产出增加 84%。落基山研究所 (RMI) 的书籍和战略倡议 《重塑火焰》 中概述了这种情景，可以帮助美国工业建立持久的竞争优势，并防止工作岗位流失到海外。
支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您将有助于确保有关塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
这些数字似乎令人难以置信：效率是今天的两倍？产出几乎翻了一番，能源消耗却减少了？机会如此巨大，是因为尽管过去十年效率有所提高，但工业领域仍有大量提高能源效率的机会。美国能源部的 24 个工业评估中心已经提供能源审计服务超过 30 年，报告称，1985 年至 2005 年间，每项建议的节能量增加了 9%。将我们的浪费转化为利润是我们重塑火焰的最大机会。
行业效率的显着提高可以通过经济其他关键部门同时发生的转型来实现。例如，随着汽车电气化，能源密集型石油炼制行业将会萎缩或最终消失。但是，可以通过两种主要方式将效率提高一倍：将新技术应用于旧行业，以及将旧技术应用于新行业。
将新技术应用于旧行业
钢铁行业是一个著名的成功案例。自从 20 世纪 70 年代从产能过剩和灾难性的工厂倒闭中恢复过来后，它悄然地利用最先进的设施进行了扩张。从 1978 年到 2008 年，每吨钢铁的能源强度下降了 40%。这得益于一种非常适合我们废钢丰富的经济的新技术：电弧炉 (EAF) 的钢铁产量份额从 25% 增长到近 60%。电弧炉在电炉中回收废钢以生产新钢，绕过了将铁矿石转化为金属铁，然后在传统高炉中转化为钢铁的能源密集型炼焦煤驱动的步骤。在废钢来源附近增加电弧炉也使近年来钢铁回收率提高到 80% 以上。
即使是传统路线也有更有效的替代方案开始取得进展。钢铁行业领头羊纽柯公司最近在路易斯安那州新建了一家直接还原铁厂。这项创新在铁矿石转化步骤中用天然气代替了煤炭。如果钢铁行业继续采用新技术，它将有助于引领《重塑火焰》中概述的转型。
一些旧行业的故事不太乐观。纸浆和造纸行业仍在努力应对其核心产品需求下降的问题，这种动态阻碍了对新设施和现有设施的投资。造纸厂通常是净零或什至是净能源生产者，因此许多人会问：何必呢？但是制浆通常会产生一种潜在的有价值的副产品——黑液。对其进行气化有可能改变该行业，为过去的纸浆和造纸生产商开启成为未来生物精炼厂的机会——除了纸张之外，还生产一系列产品，从可再生电力到精品化学品和散装生物燃料。
一种新的工业系统可以利用曾经被认为是废物的东西。例如，在丹麦卡隆堡，炼油厂、发电厂、制药厂、石膏板厂和养鱼场之间的物料和能源以共生舞蹈的方式流动——将一个运营的废物转化为另一个运营的有价值的饲料，甚至为卡隆堡市供热，为周边农场提供肥料。陷入困境的造纸行业也可以类似地帮助引领重塑火焰，而不是逃往树木生长速度比我们快的国家。
将旧技术应用于新行业
像半导体行业这样的新兴和增长型行业尽管具有现代性，但仍具有很高的节能潜力。这些行业投资率高，并且经常重建工厂。因此，关注能源、减少浪费和改进工艺设计可以获得数倍的回报，因为工厂在常用的“完全复制”程序中被克隆。
积极的、 радикальная эффективность是关键。传统的行业逻辑是关注生产力和产量，而不是能源。这可以创造本垒打——以相同的成本提高吞吐量——而不是安打——以更少的资本成本获得相同的吞吐量。但是，通过 радикальная эффективность，随着产量的提高，基于效率的方法变得更加强大和持久。即使在像芯片制造厂这样以产量为中心的企业中，能源视角的力量现在也得到了证明。德州仪器 (TI) 使用全系统、以能源为中心的设计，在德克萨斯州理查森建造了一家百万平方英尺的 半导体制造厂。该工厂于 2009 年开业，是第一家获得 LEED 金牌认证的半导体工厂。与其四英里外德州仪器之前建造的芯片制造厂相比，其创新设计每年节省了 400 万美元的能源运营成本和 35% 的用水量。由于与 RMI 的设计师合作，该工厂的成本比传统设计低 2.3 亿美元，并且获得了相同的产量；这就是它在德克萨斯州而不是亚洲建造的原因。
数据中心是另一个以能源为中心、不断发展的典型行业，最近开始通过能源视角进行审视，并获得了巨大的收益。 2003 年，RMI 发布了一份开创性报告，内容是如何大幅降低大型数据中心的能源消耗和资本成本。随着该行业的蓬勃发展，2007 年提交给国会的一份报告估计，数据中心占美国电力消耗的 1.5%，并且这种消耗可能会在五年内翻一番。现在，四年后，数据中心占美国电力消耗的 2%。虽然对计算能力的需求持续增长，但行业领导者越来越多地接受效率。他们投资于节能服务器虚拟化以及空气侧或水侧节能器以限制冷却器运行，并且他们仔细地关注布局以及冷热气流。这些在建筑领域广为人知的传统热技术构成了革命的基础。
规模数据中心领域中最大和最好的企业衡量能源消耗，并竞争“最有效率”的称号。很像 RMI 帮助 EDS（Electronic Data Systems，现为 HP 的一部分）设计的那个，目前在英国温亚德运行的这些数据中心仅使用其总能量的 5% 到 10% 来冷却设备和为辅助系统供电。剩余 90% 到 95% 的能量为在数据中心内执行工作的 IT 设备供电。（其中蕴藏着下一个巨大的机会——回归机会的高科技方面。）不幸的是，这些大型数据中心仅占数据中心总用电量的一小部分。但是，仍然有很多机会可以抓住：EDS 估计，如果客户采纳 RMI 的所有建议，该设施本可以节省高达 95% 的能源消耗和大约一半的资本成本。这就是智能设计师的下一个前沿领域。
在另一个众所周知的持续关注的例子中，陶氏化学在 1990 年至 2005 年间将其工艺的能源强度降低了 38% 以上，不仅提高了效率，而且提高了利润。这家化工公司计算出，在 1994 年至 2010 年间，通过成本为 10 亿美元的节能投资，它节省了 94 亿美元。当 2008 年能源价格飙升时，陶氏化学增强了其相对于效率较低的竞争对手的关键成本优势。事实上，能源效率已被证明是陶氏化学如此出色的商业策略，以至于该公司对更多效率充满渴望。它现在的目标是到 2015 年将能源强度再降低 25%。2011 年 2 月，高管们宣布投资 1 亿美元用于数十项新的效率提升工作。“公司将资助的项目‘提供卓越的财务回报’”，时任陶氏化学公司能源和气候变化副总裁道格·梅解释说。
美国工业能否生存、繁荣并帮助推动向新能源时代的转型？历史表明这是可能的。在过去的 40 年中，美国工业将单位产出的能源消耗量减少了一半，净化了烟囱以减少酸雨，几乎消除了许多有毒物质排放到水中，并抑制了对“废”气体的过度燃烧。它已将一些高劳动密集型工作转移到其他国家，部分原因是向服务型经济转型。但是，随着其能源强度的降低和创新采用的增长，美国工业确实可以在世界范围内成功竞争，并同时为美国带来诸多好处。
改编自埃默里·洛文斯等人撰写的《重塑火焰：新能源时代的商业解决方案》，经落基山研究所安排。版权所有 © 2012 RMI。