当前,欧洲钢铁行业将成为可再生氢气的主要消费领域,尤其是德国的钢铁制造商已经提出了一些先进的计划,今后将大量利用这种新的绿色能源。据德国钢铁协会透露,到2030年,德国钢铁行业对可再生氢气的潜在需求量将达到每年85万吨。在建设全国氢气管网的同时,德国钢铁生产商还计划自主生产绿氢,使用每吨绿氢可减排28吨二氧化碳。
德国政府预计,到2030年该国氢气总需求将达到95-130太瓦时(285万吨-390万吨/年),其中40-75太瓦时来自新增需求。德国时间8月7日,常规热轧板卷价格为615美元/吨(鲁尔地区出厂价),而相同产品的碳核算溢价为120美元/吨。基于德国可再生电力购买协议,普氏能源资讯对碱性电解法生产的绿氢成本进行了评估,7月份的平均成本为7.98欧元/千克(8.71美元/千克)。
标准普尔全球商品洞察公司表示,由于绿氢可以显著减排二氧化碳,因此将在钢铁行业大有作为。不过,如果完全转向低碳钢生产成本高昂,ETS(碳排放交易体系)下价格至少要达到150-200欧元/吨才能与传统工艺产品相比时有可替代性。欧盟粗钢生产的完全脱碳将需要约600万-800万吨/年的绿氢,在德国和欧盟政府政策的支持下,德国钢铁生产商的目标是到2045年实现气候中和,到2030年将温室气体排放量减少30%-50%。
目前欧洲的钢铁生产约占该地区二氧化碳排放量的5%,全球钢铁生产约占全球二氧化碳排放总量的8%。德国是欧洲最大的钢铁生产国,也是世界第七大钢铁生产国,其钢铁行业的二氧化碳排放量约占全国工业排放量的30%。钢铁生产主要有两种工艺路径,都会排放二氧化碳,分别是高炉-转炉(BF/BOF)和直接还原铁-电弧炉(DRI-EAF)工艺。高炉-转炉工艺路线使用碳还原剂(如炼焦煤)从铁矿石中脱氧,每生产1吨粗钢排放约1.6-2吨二氧化碳。
转炉将高炉铁水转化为钢水。与此同时,直接还原铁工厂可以使用天然气、氢气或混合气体从铁矿石中脱氧,仅使用可再生氢气不会产生温室气体。电弧炉利用电弧熔化废钢或直接还原铁进行炼钢。据欧洲钢铁协会(Eurofer)透露,欧洲约60%的钢铁生产是通过高炉进行的,约40%是通过电弧炉进行的。2023年德国粗钢产量约为3540万吨,同比下降4%,其中980万吨通过电弧炉生产,2563万吨通过高炉-转炉生产。目前德国大多数直接还原铁工厂都将与电弧炉配套,因此,钢铁制造商计划用以氢基直接还原铁为原料的电弧炉替代高炉。萨尔茨吉特(Salzgitter)、萨尔钢铁控股公司(SHS)和蒂森克虏伯等公司都已发出招标书,希望未来十年大量采购绿氢用于钢铁生产。这些企业与安赛乐米塔尔一道获得了2023年和2024年欧盟氢和低碳技术“欧洲共同利益重要项目”的国家资助承诺。
电力供应转换将带来可再生能源电力需求的巨大飞跃。根据德国钢铁协会的数据,德国钢铁行业目前对电网的电力需求为12太瓦时,到2030年这一数字将翻一番,达到24太瓦时,粗钢产量预计达到约4200万吨/年。电解氢还需要更多的绿电,约为28-29太瓦时。根据标准普尔全球商品洞察公司的数据,2023年德国的电力需求约为500太瓦时,预计到2030年将增至649太瓦时。目前欧洲钢铁制造商已经开始销售低碳排放钢。