就像鋰離子電池一樣，汽車行業(yè)似乎將成為全球能源轉(zhuǎn)型關(guān)鍵方面的需求驅(qū)動(dòng)力和變革力量。汽車制造商正在成為綠色鋼鐵的首批大規(guī)模購買者。根據(jù)世界鋼鐵協(xié)會(huì)的數(shù)據(jù)，汽車行業(yè)占全球鋼鐵需求的 12%，這一需求規(guī)模正在推動(dòng)制造商努力提高這一關(guān)鍵商品的無排放生產(chǎn)。
汽車需求背后的邏輯很明顯。在汽車制造商競(jìng)相爭(zhēng)奪快速向電氣化轉(zhuǎn)型的市場(chǎng)地位之際，使用綠色鋼鐵可以增強(qiáng)汽車制造商的環(huán)保資質(zhì)，并可能成為關(guān)鍵的差異化因素，尤其是對(duì)于有環(huán)保意識(shí)的電動(dòng)汽車 (EV) 買家而言。能源經(jīng)濟(jì)與金融分析研究所 (IEEFA) 全球鋼鐵首席分析師西蒙·尼古拉斯 (Simon Nicholas) 表示，綠色鋼鐵的成本溢價(jià)約為 20% 至 30%，對(duì)許多汽車制造商來說并不算太貴。
“就汽車價(jià)格而言，考慮到汽車中實(shí)際用到的鋼材數(shù)量，這對(duì)整體價(jià)格影響不大，”尼古拉斯說。“這確實(shí)會(huì)影響到客戶，但我們說的是幾百美元，而不是幾千美元。”
汽車制造商對(duì)綠色鋼鐵的需求增加正值其生產(chǎn)所需工藝的開發(fā)和采用的關(guān)鍵時(shí)刻。這一需求表明綠色鋼鐵和可再生能源形成了良性循環(huán)。綠色鋼鐵制造商將需要大量可再生能源發(fā)電能力來供應(yīng)電爐和綠色氫電解器。隨著能源轉(zhuǎn)型的加速，快速增長(zhǎng)的太陽能和風(fēng)能以及電網(wǎng)的擴(kuò)張將需要大量的綠色鋼鐵。
碳密集型工藝
鋼鐵生產(chǎn)一直是碳排放密集型行業(yè)，現(xiàn)在依然如此。鋼鐵生產(chǎn)被廣泛認(rèn)為占全球二氧化碳排放量的 8% 至 11% 。市場(chǎng)情報(bào)公司 Wood Mackenzie 發(fā)現(xiàn)， 2023 年，每生產(chǎn) 18.9 億噸粗鋼，就會(huì)產(chǎn)生 36 億噸二氧化碳。
鋼鐵主要通過兩種方法生產(chǎn)，一種是采用高爐-堿性氧氣轉(zhuǎn)爐 (BF-BOF) 或電弧爐 (EAF)。高爐運(yùn)營(yíng)商約占全球產(chǎn)量的 70%，他們用鐵礦石煉鋼，并使用煤炭作為還原劑——從礦石中提取鐵并提供鋼鐵所需的碳。國際能源署觀察到，鋼鐵行業(yè)未能按計(jì)劃實(shí)現(xiàn) 2050 年凈零排放 (NZE) 情景，并將高爐運(yùn)營(yíng)商描述為“高度依賴煤炭”。
隨著電網(wǎng)越來越多地使用可再生能源，電爐工藝是脫碳的更好選擇。然而，電爐不能加工礦石。相反，它們被用來熔化廢金屬和/或鋼鐵前體，如直接還原鐵 (DRI)。
市場(chǎng)情報(bào)提供商標(biāo)普全球 (S&P Global) 表示，盡管電弧爐取代排放密集的高爐前景光明，但電弧爐仍面臨諸多挑戰(zhàn)。使用廢金屬時(shí)，生產(chǎn)本質(zhì)上受到廢金屬本身供應(yīng)的限制，而廢金屬“在全球范圍內(nèi)增長(zhǎng)緩慢，價(jià)格不斷上漲”。
標(biāo)普全球稱，盡管 DRI 有望成為“這場(chǎng) [綠色鋼鐵] 競(jìng)賽的贏家”，但它也面臨著重大挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)上，DRI 使用甲烷氣體將礦石球團(tuán)還原為可由電爐加工的材料。這種氣體可以用綠色氫氣代替，這是實(shí)現(xiàn)完全脫碳的一條有希望的途徑。然而，綠色氫氣的發(fā)展仍處于起步階段，這種清潔能源載體目前價(jià)格昂貴。
IEEFA 的 Nicholas 證實(shí)，DRI 技術(shù)供應(yīng)商正在以“氫氣就緒”的狀態(tài)供應(yīng)其系統(tǒng)，以便在供應(yīng)充足時(shí)和地點(diǎn)可以切換到綠色氫氣。他指出，該技術(shù)已經(jīng)成熟，商業(yè)規(guī)模的項(xiàng)目正在開始出現(xiàn)。
然而，DRI 的快速發(fā)展還面臨著另一個(gè)挑戰(zhàn)，那就是原材料本身。“DRI 工廠目前需要比高爐使用的鐵礦石品位更高的鐵礦石，而高品位的鐵礦石并不多，”尼古拉斯說。不過，他確實(shí)指出，增加高品位礦石供應(yīng)的計(jì)劃是有希望的。
重點(diǎn)項(xiàng)目
歐洲在“真正”綠色鋼鐵生產(chǎn)方面取得了一些進(jìn)展。瑞典 Stegra 公司(原名為 H2 Green Steel)目前正在開發(fā)一種 DRI 設(shè)施，該設(shè)施從一開始就將使用綠色氫氣運(yùn)行。該公司計(jì)劃于 2025 年開始運(yùn)營(yíng)，目標(biāo)是到 2030 年每年生產(chǎn) 500 萬噸綠色鋼鐵。
該公司聲稱，該項(xiàng)目涉及“三合一工廠”，即用于生產(chǎn)綠色鐵的 DRI 工藝、通過 EAF 生產(chǎn)的鋼鐵以及“千兆級(jí)電解器”，該公司表示，這將是歐洲同類中最大的電解器。Stegra 報(bào)告稱，這三個(gè)工藝將利用當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)提供的豐富水力發(fā)電，使鋼鐵生產(chǎn)的二氧化碳排放量減少 95%以上 。
2024 年 9 月 19 日，瑞典能源署宣布，將通過其工業(yè)飛躍計(jì)劃為 Stegra 項(xiàng)目提供約 1 億歐元(1.62 億美元)的資助。這些資金是歐盟委員會(huì)在其后疫情時(shí)期復(fù)蘇和復(fù)原力基金下批準(zhǔn)的 2.6 億歐元的一部分。
2023 年 10 月，Stegra 與保時(shí)捷簽署了一項(xiàng)協(xié)議，從 2025 年開始向保時(shí)捷供應(yīng)“接近零二氧化碳排放 的鋼材”。保時(shí)捷采購執(zhí)行董事會(huì)成員 Barbara Frenkel 在一份聲明中表示：“保時(shí)捷正在努力實(shí)現(xiàn) 2030 年前汽車整個(gè)價(jià)值鏈的碳中和平衡表。二氧化碳減排鋼材在我們的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。”Stegra 已宣布與卡車制造商 Scania 和德國零部件制造商 ZF 等汽車公司達(dá)成更多協(xié)議。
西班牙也在吸引使用清潔 DRI 和 EAF 組合的綠色鋼鐵生產(chǎn)。世界第二大鋼鐵生產(chǎn)商安賽樂米塔爾正在生產(chǎn)其 XCarb 鋼，這種鋼至少由 75% 的再生鋼制成。該公司報(bào)告稱，XCarb 生產(chǎn)中使用的 100% 電力來自可再生能源。
安賽樂米塔爾在西班牙北部的塞斯塔奧工廠運(yùn)營(yíng)著一座電弧爐。該公司還在研究進(jìn)一步減少這種鋼材碳足跡的方法。
安賽樂米塔爾歐洲扁平材業(yè)務(wù)部的杰羅姆·古斯 (Jerome Guth) 表示：“我們稱這種產(chǎn)品為 XCarb，是回收和可再生生產(chǎn)的鋼材。它適用于全系列鋼材，包括 [耐腐蝕] 涂層 Magnelis 鋼材。它適用于所有市場(chǎng)，顯然也適用于太陽能。”
西班牙公用事業(yè)和可再生能源項(xiàng)目開發(fā)商 Iberdrola 正在葡萄牙的一個(gè) 41 兆瓦太陽能項(xiàng)目中使用 XCarb 鋼材。該項(xiàng)目是伊比利亞半島第一個(gè)使用此類低排放鋼材的公用事業(yè)規(guī)模太陽能電池陣列。該公司還簽署了 SteelZero 計(jì)劃，目標(biāo)是到 2030 年使用 50% 的低排放鋼材，到 2050 年實(shí)現(xiàn)零排放。
