Climate-Tech看:清洁钢汉娜尔斯| 2023年6月低碳钢对能源转型至关重要。钢铁脱碳是一段漫长的旅程，而且随着竞争的激烈，支持性的研发和贸易政策对成功至关重要。关键的外卖.钢铁产量占全球总排放量的8-10%，最大单一的工业源排放交易。.有几种成熟的技术可以减少钢铁行业的排放以及有望大幅减少温室气体排放的新生途径炼钢过程。...降低钢铁生产碳强度的大多数途径尚未广泛商业部署;然而，一些试点项目正在试验碳捕获现有的生产方法以及创新的低碳生产方法。与新的生产工艺和技术相比，新的生产流程和技术具有显着的溢价使用现有方法。这些技术需要具有成本竞争力传统的钢铁生产方法得到广泛采用。美国是低温室气体排放钢铁生产工艺的领导者。还支持大幅减少部门排放的更新生产途径需要通过支持性的研发和贸易政策。itif.org 内容关键 外卖 1什么 是 零 钢 和 为什么 是 它 重要？。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 2清洁 钢铁的 角色 在 的 能源 过渡。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 2通路 为 钢 生产 ............................................................................................. 3脱碳 途径。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 3全球 进展。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 4进步 在 的 曼联 州 .............................................................................................. 5关键 政策 问题 ............................................................................................................... 5看 向前。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 7尾注 8零钢铁和为什么它是重要的是什么?钢铁是现代生活中不可或缺的材料，对许多行业都是必不可少的，包括交通、建筑和能源。净零钢具有与传统钢材，但没有温室气体 （GHG） 净排放。由于钢铁行业的复杂性，不太可能出现单一的全球脱碳技术途径;然而，能源效率投资的组合;电气化;碳捕集与封存;低排放炼钢技术前景广阔行业脱碳的途径。加速创新，降低成本，以及减少温室气体排放，政府需要实施联邦和私人创新政策以及支持性的监管和贸易政策。洁净钢能源过渡的作用钢铁对于实现全球能源系统的广泛脱碳至关重要，建筑、制造和运输。钢铁生产本身也是造成占全球二氧化碳上升(有限公司2）排放。每生产一吨钢，就会产生平均1.9吨有限公司2排放，而整个行业负责7和9%的全球公司2排放。1 如果全球钢铁行业是一个国家，它将排名第三世界有限公司2排放。2预计对钢铁的需求将上升，部分原因是对风力涡轮机、太阳能的需求增加。阵列、电动汽车和其他清洁能源解决方案。今天全球钢铁需求量为1，985百万吨，其中中国产量近55%，其次是印度、日本和美国国家。在过去的50年里，产量增加了两倍。3 国际能源署(IEA)预计到2050年，全球对钢铁的需求将增长三分之一以上。4 行业将需要全球净零解决方案来满足这种需求的增长，同时减少排放。信息技术与创新基金会 |2023 年 6 月第二页 途径对钢铁生产钢铁生产主要有三种方法：1.高炉-高炉氧气炉（BF-BOF）钢的生产是将原料铁矿石以及碳源（主要是煤或天然气）、石灰石和少量使用大量能源将废钢转化为初级钢的百分比。铁在高温高炉中冶炼，石灰石被送入高炉去除杂质。然后将铁水或生铁与钢一起送入转炉废金属，在那里用氧气喷砂以进一步去除杂质。2. 电弧炉（EAF）使用电流熔化废钢，并添加合金。然后可以将液态钢铸造成二次形状并形成最终钢产品。53. 直接还原铁（DRI）可以替代电弧炉中的初级钢液。是的通过使用还原气体还原铁矿石生产。还原气体——称为“合成气”,这是氢的混合物(H2)和一氧化碳(CO)——一般由天然气或煤炭制成，但可以用低碳氢代替。在高炉-转炉和电弧炉工艺完成后，可以对热钢进行成型和精加工用于钢筋等长材、钢板和板坯等扁平产品或专用产品钢铁产品通过添加合金，包括不锈钢和高档航空和汽车用钢。最后，这些产品完成并通过驳船运输，运输集装箱、铁路或卡车到建筑工地、使用钢铁作为投入的工厂或一些其他post-manufacturing处理。由于能源需求较低，使用电弧炉途径生产的钢材的碳强度较低。然而，在全球范围内，BF-BOF途径更为普遍，占70%以上。全球生产能力。6脱碳通路有几种经过商业验证的技术可以帮助减少碳排放美国钢铁生产的足迹，例如用于电弧炉生产的可再生能源增加和能源效率措施。由于电网的碳强度降低，由于增加可再生能源的使用，与电弧炉钢铁产品相关的排放将继续下降。在工厂层面还有剩余的能源效率改进尚未开发。钢铁厂也可以继续投资改善现场能源依赖于集成传感器、5G 电信、机器学习、预测性维护和智能制造原则，以进一步提高能源效率。目前以实验室和中试规模演示规模存在的技术可以提供为进一步脱碳现有钢铁生产提供了有希望的途径。最有前途的完全脱碳途径是使用低碳氢作为还原剂与 DRI-电弧炉工艺（DRI-H2）。该途径结合了已经商业化的直接还原铁工艺，使用低碳氢，而不是天然气，和电弧炉工艺。另一个潜在的技术途径是碳捕集、利用和封存（CCUS）技术，可以改装到现有或新的高炉-转炉和直接还原铁工厂。CCUS作品由信息技术与创新基金会 |2023 年 6 月第3页 捕捉有限公司2从烟囱中，将其隔离并运输到长期储存或重复使用。其结果是低排放的钢铁产品。7直接电解铁仍处于发展的早期阶段，但有潜力如果使用无碳电力，则使炼钢过程脱碳。多条路线在实验室规模上进行测试，包括高温熔融氧化物电解和低温水溶液电解沉积。8 这两个过程都涉及使用电解从矿石中提取铁。图1：低碳钢生产的途径钢铁本质上是一种碳基产品，因此完全去除碳的成本很高效率低下或技术上不可行，具体取决于技术途径。即使工业可以有效实施上述脱碳途径，该行业可能会需要抵消或负碳技术（如直接空气）的残余排放捕获、生态系统保护或其他生态方法。全球进展降低钢铁生产碳强度的大多数途径尚未广泛商业部署。氢突破炼铁技术 （HYBRIT） 工厂位于瑞典吕勒奥，瑞典钢铁公司生产的SSAB、瑞典钢铁公司的合资企业信息技术与创新基金会 |2023 年 6 月第4页 矿石生产商LKAB和瑞典电力生产商Vattenfall是第一家大型生产商使用DRI-H2工艺的示范设施。其他几家全球钢铁公司也有宣布计划试点和部署商业规模的DRI-H2设施，总计产能约为2000万吨，承诺投资至少500亿美元资本。9第一家也是唯一一家全面运营的CCS-DRI钢铁厂是320万吨的Al Reyadah。阿布扎比工厂，能够捕获 800，000 吨一氧化碳2每年从天然气。捕获的有限公司2然后用于附近的增强采收率气田。10 两个集成全球钢铁生产商美国钢铁公司和安赛乐米塔尔公司宣布了位于CCS的钢铁项目。在法国、挪威、比利时和美国的俄亥俄河谷。然而，规模，范围，预计完成日期数据仍然很粗略，除了初始项目之外几乎没有细节公告。11更新生的直接铁电解途径有几项研发（R&D）全球项目。欧盟资助的项目Siderwin正在研究低温水溶液。到十年中期具有商业可扩展性的解决方案。12 如果成功的话,这项技术的大幅减少原生钢铁生产总排放量的潜力——大约 95%或更多。在美国的进步美国的钢铁产量已经低于全球钢铁生产竞争对手的碳排放量比全球平均水平低75%至320%，根据生产途径。13 美国最近采取了几项措施立法投资低排放钢铁生产途径，刺激钢铁吸收和私营部门投资新技术。2022 年通胀降低法案 （IRA） 包括 58 亿美元用于高级工业设施部署计划，该计划为创新工业提供资金碳减排技术，特别是在钢铁等难以减排的行业。爱尔兰共和军和《基础设施投资和就业法案》为相关技术提供了进一步的激励措施如CCS和低碳的氢。美国刚刚开始实施更新、更具变革性的脱碳钢铁行业的技术。能源部 （DOE） 化石能源办公室和碳管理公司宣布向克利夫兰悬崖提供150万美元的赠款，用于设计一个工业用于高炉-转炉炼钢工艺的CCS系统。14 和波士顿金属、发达一种铁水电解平台，用于替代炼钢过程中使用的化石燃料可再生电力计划在十年中期之前扩展其早期技术。15关键政策问题生产清洁钢的新兴技术途径面临重大挑战，需要额外的联邦和私人研究、开发和示范（RD&D）支出，除了更广泛的监管和基础设施支持以促进可再生能源的增长，氢,有限公司2管道。最大的障碍之一是与净零碳相关的高额外成本钢。目前通过高炉-转炉设施生产的原生钢平均价格从450美元到450美元不等。每吨600美元，具体取决于位置和产品。国际能源署报告说，所有当前技术信息技术与创新基金会 |2023 年 6 月第5页 可能大幅减少部门排放的途径在10%至50%之间比当前的生产流程更昂贵 — 对于全球商品交易。16 联邦政策应侧重于持续的研发，从而可部署的创新，降低成本并提供与传统钢材同等的价格技术。DRI-H2途径需要廉价且可获得的低排放途径氢气，目前比传统的碳密集型产品贵两到三倍氢。最近的联邦立法，例如对 IRA 中包含的 CCUS 和绿色氢的激励措施将有助于推动这些技术的部署，实现净零排放。突破能源发现，在某些情况下，IRA授权的税收优惠可以使净零排放钢铁成本与现有技术相比具有竞争力。17 此外,钢升级伙伴关系和减排 （SUPER） 法案，该法案包含在 CHIPS 和科学法案中2022年，授权美国能源部建立其首个先进低排放钢研发计划技术。18 假设该计划获得资助，它可能有助于加速商业化。对钢铁行业脱碳至关重要的技术。图2：用CCUS改造高炉-转炉工厂（45Q封存信用：50-85美元/吨一氧化碳）2e)19$500$450$430$400$350$300$250$200$150$100$50$115(传统BF-BOF成本:360美元/ t CS)CCS的成本燃料其他运营成本资本支出$315原材料$0Pre-IRA成本爱尔兰共和军信贷爱尔兰共和军净影响信息技术与创新基金会 |2023 年 6 月第6页 图 3：使用绿色 H 作为 DRI-EAF 的燃料（45V 绿色制氢信用：31 美元/千克 H ）2022$600$500$400$300$200$100$0$560$190(传统DRI-EAF成本:450美元/ t CS)燃料其他运营成本资本支出$370原材料Pre-IRA成本爱尔兰共和军信贷爱尔兰共和军净影响最后，各国越来越意识到需要支持性的监管和贸易。解决排放密集型全球贸易行业竞争力的政策。国家追求代价高昂的国内减排努力，担心其他国家会利用钢铁等行业通过出口成本较低、碳素较高的钢材而面临碳成本进入那个国家，或者制造商将搬到没有这种碳排放的国家处罚。一个提议的解决方案是欧盟的碳边境调整机制（CBAM），这将对工业进口征收与碳相当的碳价格国内生产者面临的价