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落基山研究所

绿色钢铁是一个数十亿美元的机会

工业工人在工厂焊接特写

摄影者weerasak saeku在上面。

在2019年苏黎世钻石联赛800米决赛中,多纳万·布拉泽尔(Donavan Brazier)在比赛中途排名第七,落后领先15米。事实上,当镜头聚焦在比赛的领跑者、博茨瓦纳的奈吉尔·阿莫斯(Nijel Amos)身上时,巴西耶根本就没有出现在屏幕上。所有的专业评论员都认为他的比赛失败了。但在一次奇迹般的逆转中,他以1分42秒70的成绩冲过了所有对手并赢得了比赛,创造了个人记录,成为美国历史上跑得第二快的人。

在过去的30年中,减少温室气体排放已列入政治议程,并日益强调。始终如一,主要重点和早期的进展一直是电力和个人移动空间内,与其他部门被称为“难以减弱。”

不过,虽然没有大的技术转型已经在钢铁行业已经出台,所需要的能量,使一吨粗钢的有下降了40%在这30年里。这可以与全球电力系统的二氧化碳强度下降了33%在相同的时间。这是从连续的化合物的效果能源效率的改进这为他们自己支付了费用,并增加了获得废钢的机会,从而使更多的可回收材料流动起来。

挑战在于,尽管我们可以预期持续的进展,但这种趋势永远不会让我们实现零排放。从根本上说,新技术是必需的——而且要快。

虽然没有重大的技术转变已在钢铁行业已经出台,所需要的能量,使一吨粗钢这30年间下降了40%。

8月31日,瑞典钢铁制造商SSAB,与铁矿石生产商LKAB和公用事业Vattenfall公司的合资企业,开办了一个突破性的试验工厂在吕勒奥,瑞典基于氢气的主要钢。该计划是在规模从2026年建立了示范工厂,变化的步伐,在全球范围需要增加一百倍到2050年实现净零排放的结果。

未来30年将是不同的

可再生能源发电成本的持续下降正达到一个关键的拐点,即新的风能和太阳能资产竞争力,甚至与现有的煤炭和天然气发电厂。这为电力行业的结构性挑战。但它也从化石燃料的储量是一种战略资源,有利于为可再生能源发电的有利条件进入转移的全球能源市场的景观了。这将打开上行空间为新的工业足迹和有潜力从根本上转变的地缘政治平衡

钢铁脱碳是“硬”的一个原因是,无二氧化碳初级炼钢被认为是一种高成本产品。这表明,相对于当前的政策和市场环境,实现净零产业需要持续的补贴。然而,我们的成本模型显示,这种技术可能已经具有成本竞争力。每兆瓦电力价格25美元,取得了今天世界上许多地方,和氢电解槽每千瓦450美元的成本,这将是今年年底实现零碳主要钢没有炼焦煤满载生产成本可以达到每吨400美元。这与当今许多现有的钢铁厂竞争。

这些钢铁资产的现金成本将降低显著,给予高CAPEX / OPEX低结构,使它们在市场上具有相当竞争力的是要注意非常重要的。此外,炼钢根本上是一个企业,带来了两个大件商品一起 - 炼焦煤和铁矿石。由于炼焦煤采取等式出它非常有意义探索位置更接近铁矿石储量。这就是为什么澳大利亚等国正在研究建立自己作为一个机会全球钢铁出口第一大国与中国在21世纪初取得的成就类似。

澳大利亚等国正在寻找机会,将自己打造成全球钢铁出口超级大国,就像中国在本世纪初所取得的成就一样。

无二氧化碳钢铁的机会在于多种复合降低成本的途径:可再生能源,其中太阳能和风能的成本同比仍在快速下降;氢电解器,仍处于成本压缩的早期阶段;氢直接还原,一项相当新生的技术。由于能源供应组件的表现已经达到了竞争力所需的水平,真正阻碍机会的是这种新的炼钢技术商业化推广和规模化进入市场的速度。

用绿钢解决多种问题

美国将军德怀特·d·艾森豪威尔说过:“每当我遇到无法解决的问题时,我总是把它放大。”在钢铁行业脱碳的背景下,除了如何对现有资产基础进行脱碳之外,还会有一些强大的推动力,可以促进和加速转型。

人们普遍认为,一个地区的钢铁工业通过工程、制造和生产部门是下游创新和经济增长的引擎。根据世界钢铁协会在美国,钢铁行业每创造8个间接就业机会。此外,几个地区和国家,如智利,都为他们的角色“氢经济”,最终让他们赚钱的再生资源超出国内电力需求的远大目标。

在此背景下,许多市场正在遭受“先有鸡还是先有蛋”的挑战。因为供应链是不可靠的能源和潜在的供应商正在犹豫打造出来的能力,因为没有足够的能源需求的潜在用户犹豫燃料转变为氢。

建立一个大规模的炼钢集群将使市场跨越式发展到至少相当于1 GW电解槽容量的临界规模,很可能接近1 GW。额外的市场需求可以从这个起点逐渐增长,同时受益于基础设施和规模经济。

进一步的相关好处还包括可以大规模使用氢气作为一种灵活性和存储资产,从而提高可再生能源在电网中的渗透率。在当前新冠肺炎引发经济衰退的环境下,下游行业直接和间接创造就业的价值不容低估。

这些理由中,没有几个本身足以激励在新环境下部署大规模工业资产所需的大量投资。然而,当他们为多个利益相关者协调目标和结果时,集体利益可能会影响大胆项目的规模。

使用快速过渡是不可能的 - 直到它不是

钢铁行业的另一个原因是转型“硬”,是因为钢厂的长寿命。但是,这是可以说的情况也是在上世纪60年代,当行业开始了从主要经营平炉(BOH)一个令人难以置信的快速过渡到碱性氧气转炉(BOF)和电弧炉(EAF),主要炼钢。

电弧炼钢在19世纪就已经发展起来了,但是这项技术的市场份额通常受到废料作为原材料的限制。但在1948年,一位名叫罗伯特·杜勒的瑞士工程师发明了“林兹-多纳维茨”工艺,俗称基础氧炉(BOF)。第一个商业试点工厂于1952年建成,虽然这种创新的炼钢方式看上去很有前途,但可以说,要实现钢铁行业的重大结构变革,还需要几十年的时间。

但同时发生的三件事导致了价值数十亿美元的史无前例的资产置换。首先,Durrer商业化的新技术在成本上具有竞争力。第二,它帮助解决了更大的社会问题,即与露天经营炼钢厂有关的健康和安全问题。第三,工业氧气以合理的成本和大规模获得。由此产生的过渡移在美国钢容量BOH炉的比例从90%到10%,20年留下了大量“搁浅资产”。

图表显示的技术美国钢铁产能

通过RMI图表

动员基于氢的钢的下一个10 GW

虽然在技术发展过程中的关键一步,HYBRIT项目本身并不会改变钢铁行业。SSAB拥有的百分之零点几的全球市场份额。对于行业整体追求迈向1.5摄氏度成果气候对齐的途径,该资产需要被复制千倍。

有了这种规模参与项目开发的前置时间,突出重点,认真努力需要得到未来几年内将要列队实际建设时及时。为了推动这项工作,在未来两到三个月RMI将举办多项与地区,其中在高水平上的条件有利于当地利益相关方圆桌会议:南非;澳大利亚;拉丁美洲;中东/北非。从这一努力见解将在一个更彻底的观点后来在秋季公布,纳入当地环境驱动的具体考虑。

要改变全球钢铁行业,使其适应未来1.5摄氏度的气温,还有很长的路要走。但使用氢基直接还原钢的障碍比许多人想象的要少。钢铁有一个更好的未来,这对氢也有巨大的影响。然而,我们需要迅速行动,在试验工厂图纸上的墨迹未干之时,开始为下一批数十亿美元的投资做准备。

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