就像鋰離子電池一樣，汽車(chē)行業(yè)似乎將成為全球能源轉型關(guān)鍵方面的需求驅動(dòng)力和變革力量。汽車(chē)制造商正在成為綠色鋼鐵的首批大規模購買(mǎi)者。根據世界鋼鐵協(xié)會(huì )的數據，汽車(chē)行業(yè)占全球鋼鐵需求的 12%，這一需求規模正在推動(dòng)制造商努力提高這一關(guān)鍵商品的無(wú)排放生產(chǎn)。
汽車(chē)需求背后的邏輯很明顯。在汽車(chē)制造商競相爭奪快速向電氣化轉型的市場(chǎng)地位之際，使用綠色鋼鐵可以增強汽車(chē)制造商的環(huán)保資質(zhì)，并可能成為關(guān)鍵的差異化因素，尤其是對于有環(huán)保意識的電動(dòng)汽車(chē) (EV) 買(mǎi)家而言。能源經(jīng)濟與金融分析研究所 (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%，對許多汽車(chē)制造商來(lái)說(shuō)并不算太貴。
“就汽車(chē)價(jià)格而言，考慮到汽車(chē)中實(shí)際用到的鋼材數量，這對整體價(jià)格影響不大，”尼古拉斯說(shuō)。“這確實(shí)會(huì )影響到客戶(hù)，但我們說(shuō)的是幾百美元，而不是幾千美元。”
汽車(chē)制造商對綠色鋼鐵的需求增加正值其生產(chǎn)所需工藝的開(kāi)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(lái)供應電爐和綠色氫電解器。隨著(zhù)能源轉型的加速，快速增長(cháng)的太陽(yáng)能和風(fēng)能以及電網(wǎng)的擴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)，現在依然如此。鋼鐵生產(chǎn)被廣泛認為占全球二氧化碳排放量的 8% 至 11% 。市場(chǎng)情報公司 Wood Mackenzie 發(fā)現， 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(guò)兩種方法生產(chǎn)，一種是采用高爐-堿性氧氣轉爐 (BF-BOF) 或電弧爐 (EAF)。高爐運營(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(guān)察到，鋼鐵行業(yè)未能按計劃實(shí)現 2050 年凈零排放 (NZE) 情景，并將高爐運營(yíng)商描述為“高度依賴(lài)煤炭”。
隨著(zhù)電網(wǎng)越來(lái)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(lái)熔化廢金屬和/或鋼鐵前體，如直接還原鐵 (DRI)。
市場(chǎng)情報提供商標普全球 (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。使用廢金屬時(shí)，生產(chǎn)本質(zhì)上受到廢金屬本身供應的限制，而廢金屬“在全球范圍內增長(cháng)緩慢，價(jià)格不斷上漲”。
標普全球稱(chēng)，盡管 DRI 有望成為“這場(chǎng) [綠色鋼鐵] 競賽的贏(yíng)家”，但它也面臨著(zhù)重大挑戰。傳統上，DRI 使用甲烷氣體將礦石球團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)供應商正在以“氫氣就緒”的狀態(tài)供應其系統，以便在供應充足時(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)規模的項目正在開(kāi)始出現。
然而，DRI 的快速發(fā)展還面臨著(zhù)另一個(gè)挑戰，那就是原材料本身。“DRI 工廠(chǎng)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(shuō)。不過(guò)，他確實(shí)指出，增加高品位礦石供應的計劃是有希望的。
重點(diǎn)項目
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(kāi)發(fā)一種 DRI 設施，該設施從一開(kāi)始就將使用綠色氫氣運行。該公司計劃于 2025 年開(kāi)始運營(yíng)，目標是到 2030 年每年生產(chǎn) 500 萬(wàn)噸綠色鋼鐵。
該公司聲稱(chēng)，該項目涉及“三合一工廠(chǎng)”，即用于生產(chǎn)綠色鐵的 DRI 工藝、通過(guò) EAF 生產(chǎn)的鋼鐵以及“千兆級電解器”，該公司表示，這將是歐洲同類(lèi)中最大的電解器。Stegra 報告稱(chēng)，這三個(gè)工藝將利用當地電網(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(guò)其工業(yè)飛躍計劃為 Stegra 項目提供約 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)期復蘇和復原力基金下批準的 2.6 億歐元的一部分。
2023 年 10 月，Stegra 與保時(shí)捷簽署了一項協(xié)議，從 2025 年開(kāi)始向保時(shí)捷供應“接近零二氧化碳排放 的鋼材”。保時(shí)捷采購執行董事會(huì )成員 Barbara Frenkel 在一份聲明中表示：“保時(shí)捷正在努力實(shí)現 2030 年前汽車(chē)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發(fā)展戰略中發(fā)揮著(zhù)關(guān)鍵作用。”Stegra 已宣布與卡車(chē)制造商 Scania 和德國零部件制造商 ZF 等汽車(chē)公司達成更多協(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(lè )米塔爾正在生產(chǎn)其 XCarb 鋼，這種鋼至少由 75% 的再生鋼制成。該公司報告稱(chēng)，XCarb 生產(chǎn)中使用的 100% 電力來(lái)自可再生能源。
安賽樂(lè )米塔爾在西班牙北部的塞斯塔奧工廠(chǎng)運營(yíng)著(zhù)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(lè )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(chēng)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(yáng)能。”
西班牙公用事業(yè)和可再生能源項目開(kāi)發(fā)商 Iberdrola 正在葡萄牙的一個(gè) 41 兆瓦太陽(yáng)能項目中使用 XCarb 鋼材。該項目是伊比利亞半島第一個(gè)使用此類(lèi)低排放鋼材的公用事業(yè)規模太陽(yáng)能電池陣列。該公司還簽署了 SteelZero 計劃，目標是到 2030 年使用 50% 的低排放鋼材，到 2050 年實(shí)現零排放。
