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氢能使重工业变绿吗?

时间:  2021-03-30 17:03   来源:  国际能源小数据    作者:  网络转载

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德国西北部的莱茵河畔坐落着蒂森克虏伯(Thyssenkrupp)的杜伊斯堡工厂,这是欧洲最大的综合钢铁厂,每年生产约1100万吨钢,二氧化碳排放达2000万吨,接近德国二氧化碳排放量的2.5%。由于欧盟国家承诺到2030年将温室气体排放量减少55%,蒂森克虏伯等公司需要尽快脱碳,将杜伊斯堡的炼钢炉转化为氢气炼钢是最重要的一环,以生产低碳钢的途径。相比之下,中国的竞争对手更注重将传统炼钢与碳捕获和储存技术相结合。

钢铁、水泥和石化等行业在生产过程中需要极高的热量,碳足迹巨大。世界钢铁协会(World Steel Association)的数据显示,钢铁占化石燃料直接排放总量的7%-9%,每生产1吨平均产生1.83吨二氧化碳。水泥约占全球排放总量的8%。

氢能使重工业变绿吗?

批评者说,氢气炼钢只是众多脱碳生产工艺解决方案之一,绿色氢气的广泛使用将受到基础设施和所需可再生能源数量的限制。然而,专家表示,如果重工业要减少排放,政府和企业可能别无选择,只能克服这些障碍大力发展绿氢炼钢。

蒂森克虏伯首席技术官阿恩德克夫勒(Arnd Köfler)表示,要实现欧洲严格的排放目标,必须找出在哪里以及如何减少二氧化碳排放。该公司正在进行在传统高炉中使用氢气作为还原剂的试验,理论上可以实现高达20%的二氧化碳减排。但要想显著减少排放量,就需要在工艺上进行更大的改变,用氢气代替焦炭将氧气从铁矿石中分离出来,从而制造出所谓的直接还原铁(DRI)。

蒂森克虏伯公司计划在2025年建成并运行其第一座直接还原铁工厂,最初每年生产40万吨“气候友好型”钢铁,到2030年生产300万吨;目标是到2050年更换所有的炼钢高炉。

水泥行业也面临着类似的问题,水泥生产过程中的化学和热燃烧过程都会产生二氧化碳。该领域的大多数公司都在探索氢和碳的捕获和储存。海德堡水泥集团(HeidelbergCement Group)的英国子公司英国汉森公司(Hanson UK)与斯旺西大学(Swansea University)的研究人员合作,在其位于威尔士南部塔尔博特港(porttalbot)的工厂进行了使用绿色氢气替代天然气的实验,以证明能用氢气生产出水泥。

氢能使重工业变绿吗?

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化工领域公司也在研究如何使用氢气为工厂提供动力,他们已经在天然气方面有了丰富的经验。英力士每年生产30万吨氢气,认为氢气将是脱碳过程中的“一个元素”。这家私人控股的化工集团计划在其位于挪威拉夫内斯(Rafnes)的工厂建立一个清洁的氢气供应中心,建设一个20MW的电解槽。

英国政府气候变化咨询委员会(government Advisoring Committee on Climate Change)的阿伦•戈特(Aaron Goater)表示:近期内,我们预计有必要建立一个补贴机制,帮助水泥和钢铁脱碳。就氢能发展而言,我们需要实事求是——就目前的进展而言,还相当于20-30年前的风电行业。

但是,关键的障碍依然存在,包括充足的氢资源和高企的成本。建立氢中心的基础设施也需要政府的支持,足够的碳价格是关键。彭博新能源财经最近的一项研究发现,到2050年如果对炼焦煤实行每吨二氧化碳50美元的碳价,可再生能源发电产生的氢气可能在成本上与炼钢用煤具有竞争力。最终,将由各国政府帮助建立氢经济所需的基础设施。英国政府的气候计划承诺投资超过10亿英镑,以支持氢项目以及在四个产业集群建立碳捕获、利用和储存。
 

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