绿色钢铁：以氢燃料生产脱碳
随着全球应对气候变化的斗争愈演愈烈，行业和经济体需要立即做出反应。
当然，不同部门的温室气体 (GHG) 排放量不同，因此面临不同的脱碳路径。一位伟大的球员？钢铁制造业，与能源相关的排放量约占全球排放量的 6.1% 。
AFRY的以下信息图强调了钢铁制造业发展和脱碳的必要性，以及氢如何在“绿色”钢铁革命中发挥重要作用。
现代钢铁生产格局
2021年全球粗钢产量总计19.51亿吨（Mt）。
这种生产遍布世界各地，包括印度、日本和美国，其中绝大多数（10.33 亿吨）集中在中国。
但是，尽管在全球许多不同的地方生产，但随着时间的推移，只有两种主要的钢铁生产方法得到了磨练和利用——电弧炉(EAF) 和高炉碱性氧气炉(BF-BOF) 生产。
这两种方法传统上都使用化石燃料，并且在 2019 年贡献了3.6 Gt的二氧化碳 (CO 2 ) 排放：
| 钢铁生产方式 | 使用的材料 | 二氧化碳排放量（2019 年） |
|---|---|---|
| 电弧炉 | 废料 | 0.5 总吨 |
| 高炉转炉 | 废钢、铁矿石、焦炭 | 3.1 总吨 |
这就是为什么钢铁行业脱碳的主要方法之一是通过替代化石燃料。
氢在绿色钢铁生产中的作用
当然，该行业面临的最大挑战之一是如何在竞争激烈的市场中脱碳和生产“绿色”钢铁。
作为具有良好成本利润率的全球贸易商品，钢铁生产与贸易争端和关税等重大地缘政治问题密切相关。但由于气候变化，对碳友好型生产的需求也突然出现了巨大的变化。
这就是氢发挥关键作用的地方。传统上在高炉中制造的钢铁使用焦炭（一种通过在没有空气的情况下加热煤制成的高碳燃料）作为燃料源来加热铁矿石球团并将纯铁成分液化。这会排出大量排放物，以使铁足够热以熔化（1,200°C）并与废料混合并制成钢。
生钢方法改为使用氢气将铁丸还原成海绵铁，金属铁然后可以加工成钢。这个过程也在高温下进行，但低于铁的熔点（800 – 1,200°C），从而节省能源成本。
通过引入非化石燃料来制造铁球团和可再生电力以将海绵铁和废料转化为钢，可以从过程中去除化石燃料，从而显着减少排放。
绿色钢铁生产的未来
鉴于全球对钢铁的巨大需求，绿色钢铁生产所需的氢和可再生能源同样重要。
根据 AFRY 和国际可再生能源署的数据，2021 年使用绿色钢铁方法满足全球钢铁生产需要9760 万吨氢气。
为了真正实现向绿色钢铁的无碳过渡，能源行业还需要专注于利用电解生产绿色氢气。与燃烧天然气释放氢气的方法不同，电解需要使用可再生能源将水 (H 2 O) 分解成氧气和氢气。
因此，全绿色钢铁生产将使用绿色氢、可再生能源电解槽，以及供应链所有部分的额外可再生能源：
| 钢铁生产来源 | 年钢产量 | 需要绿色氢气 | 所需电解槽容量 | 所需的可再生能源总容量 |
|---|---|---|---|---|
| 全球的 | 1951 山 | 97.6 公吨 | 1,097 吉瓦 | 1,371 吉瓦 |
| 基本参考 | 1 公吨 | 50 千吨 | 0.56 吉瓦 | 0.7吉瓦 |
| 我们 | 85.8 公吨 | 4.3 山 | 48吉瓦 | 60 吉瓦 |
| 欧洲 | 103 山 | 5.2 公吨 | 58 吉瓦 | 72 吉瓦 |
| 中国 | 1032.8 公吨 | 51.6 公吨 | 581 吉瓦 | 726吉瓦 |
目前，绿色氢气的生产成本高于传统的化石燃料方法，并且取决于可再生能源的平准化成本。这意味着它们因地区而异，而且随着可再生能源和绿色氢的生产能力和补贴的增加，它们将减少。
许多欧洲主要钢铁制造商已经在试点和大规模的绿色钢铁生产设施方面处于领先地位。仅德国就有至少七个项目在进行中，其中包括安赛乐米塔尔和蒂森克虏伯，这两家是全球收入最大的10 家钢铁制造商中的两家。
AFRY是一家思想领导力公司，为公司提供咨询服务和可持续解决方案，以应对气候变化并引领他们走向更美好的未来。
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《 绿色钢铁：氢燃料生产脱碳》一文首次出现在Visual Capitalist上。