英國《金融時報》發(fā)表文章,題目是:氫:最輕的氣體能使重工業(yè)變綠嗎?(Hydrogen: can the lightest gas turn heavy industry green?)
德國西北部的萊茵河畔坐落著蒂森克虜伯(Thyssenkrupp)的杜伊斯堡工廠,這是歐洲最大的綜合鋼鐵廠,每年生產約1100萬噸鋼,二氧化碳排放達2000萬噸,接近德國二氧化碳排放量的2.5%。由于歐盟國家承諾到2030年將溫室氣體排放量減少55%,蒂森克虜伯等公司需要盡快脫碳,將杜伊斯堡的煉鋼爐轉化為氫氣煉鋼是最重要的一環(huán),以生產低碳鋼的途徑。相比之下,中國的競爭對手更注重將傳統煉鋼與碳捕獲和儲存技術相結合。
鋼鐵、水泥和石化等行業(yè)在生產過程中需要極高的熱量,碳足跡巨大。世界鋼鐵協會(World Steel Association)的數據顯示,鋼鐵占化石燃料直接排放總量的7%-9%,每生產1噸平均產生1.83噸二氧化碳。水泥約占全球排放總量的8%。
批評者說,氫氣煉鋼只是眾多脫碳生產工藝解決方案之一,綠色氫氣的廣泛使用將受到基礎設施和所需可再生能源數量的限制。然而,專家表示,如果重工業(yè)要減少排放,政府和企業(yè)可能別無選擇,只能克服這些障礙大力發(fā)展綠氫煉鋼。
蒂森克虜伯首席技術官阿恩德克夫勒(Arnd K?fler)表示,要實現歐洲嚴格的排放目標,必須找出在哪里以及如何減少二氧化碳排放。該公司正在進行在傳統高爐中使用氫氣作為還原劑的試驗,理論上可以實現高達20%的二氧化碳減排。但要想顯著減少排放量,就需要在工藝上進行更大的改變,用氫氣代替焦炭將氧氣從鐵礦石中分離出來,從而制造出所謂的直接還原鐵(DRI)。
蒂森克虜伯公司計劃在2025年建成并運行其第一座直接還原鐵工廠,最初每年生產40萬噸“氣候友好型”鋼鐵,到2030年生產300萬噸;目標是到2050年更換所有的煉鋼高爐。
水泥行業(yè)也面臨著類似的問題,水泥生產過程中的化學和熱燃燒過程都會產生二氧化碳。該領域的大多數公司都在探索氫和碳的捕獲和儲存。海德堡水泥集團(HeidelbergCement Group)的英國子公司英國漢森公司(Hanson UK)與斯旺西大學(Swansea University)的研究人員合作,在其位于威爾士南部塔爾博特港(porttalbot)的工廠進行了使用綠色氫氣替代天然氣的實驗,以證明能用氫氣生產出水泥。
化工領域公司也在研究如何使用氫氣為工廠提供動力,他們已經在天然氣方面有了豐富的經驗。英力士每年生產30萬噸氫氣,認為氫氣將是脫碳過程中的“一個元素”。這家私人控股的化工集團計劃在其位于挪威拉夫內斯(Rafnes)的工廠建立一個清潔的氫氣供應中心,建設一個20MW的電解槽。
英國政府氣候變化咨詢委員會(government Advisoring Committee on Climate Change)的阿倫?戈特(Aaron Goater)表示:近期內,我們預計有必要建立一個補貼機制,幫助水泥和鋼鐵脫碳。就氫能發(fā)展而言,我們需要實事求是——就目前的進展而言,還相當于20-30年前的風電行業(yè)。
但是,關鍵的障礙依然存在,包括充足的氫資源和高企的成本。建立氫中心的基礎設施也需要政府的支持,足夠的碳價格是關鍵。彭博新能源財經最近的一項研究發(fā)現,到2050年如果對煉焦煤實行每噸二氧化碳50美元的碳價,可再生能源發(fā)電產生的氫氣可能在成本上與煉鋼用煤具有競爭力。最終,將由各國政府幫助建立氫經濟所需的基礎設施。英國政府的氣候計劃承諾投資超過10億英鎊,以支持氫項目以及在四個產業(yè)集群建立碳捕獲、利用和儲存。