Декарбонизация на стоманодобивната промишленост
Източник: needpix.com
Общият капацитет на всички металургични предприятия с инсталации от доменни (BF) и/или кислородни пещи (BOF), в ЕС произвеждат около 103 Mt горещ метал годишно. Превключване на всички тези предприятия към производство чрез директно редуциране на желязото (DRI), в което една от основните суровини е водород, може да спести до 196 Mt парникови газови емисии на година. За да се стигне до намаляването на произведените емисии до такава степен ще е необходимо производство на 5,3 Mt възобновяем водород и до 370 TWh на електроенергия от ВЕИ.
Тъй като стоманодобивната промишленост е отговорна за 4% от парниковите газови емисии в Европа са необходими ясни стъпки към декарбонизация на сектора, които изискват компаниите да инвестират значителни количества капитал и да може да управлява по-високи разходи за производство на стомана. За да се направи преход към въглеродно неутрална промишленост при запазване конкурентоспособност, стабилна политическа рамка и релевантност са необходими инициативи за финансиране, с цел ускоряване на напредъкът и иновациите в сектора.
ЕС вече са прилага различни мерки. Европейската индустриална стратегия, представена през март 2020 г. и актуализиране през май 2021 г., определя инструментите за подкрепа на прехода на ЕС към климатична неутралност и дигитално лидерство.
Един от стълбовете на тази стратегия включва гарантиране, че Европа ще достигне въглеродна неутралност до 2050 г.. Предвидени са комплексни мерки за модернизиране и декарбонизиране на енергоемките индустрии, насърчаване енергийна ефективност и укрепване на инструментите за контролиране на въглеродни емисии са приоритет. Създаден е Европейският алианс за чист водород, за да ускори декарбонизацията на индустрията.
Технологични пътища за декарбонизация
Стоманодобивната промишленост има дълга история в посока въвеждане на иновации, с цел намаляване на емисиите. Скорошният проект “Зелена стомана за Европа” определи четири обещаващи технологични маршрута като много уместни занапред.
Първият е базиран на конвенционален BF-BOF инсталации (доменна пещ, основна кислородна пещ), в които редица допълнителни технологии за намаляване на CO2 са включени (PI, CCU). Този вариант може да се разглежда като краткосрочно решение.
Вторият се основава на използването на директно намаляване на базата на природен газ или водород, при което всички агрегати за производство на желязо и стомана се заменят с нови производствени технологии.
Третият технологичен път разглежда технологиите въз основа на намаляване на топенето. Това включва, от една страна опцията за намаляване на топенето на реактора с желязна баня, който пък води до намаляване на топенето с водородна плазма, което позволява директно превръщане на желязната руда в течна стомана.
Четвъртият технологичен път се отнася до електричеството производство на стомана чрез електролиза на желязна руда. То може или да се извършва при ниски температури (алкално желязо електролиза; подмяна на частта за производство на желязо) или при високи температури (електролиза на разтопен оксид; директна производство на метал в течно състояние от оксидна суровина).
Всеки от тези маршрути идва със собствен уникален набор предизвикателства, ползи и нива на зрялост, които всеки преведете в различни рамкови условия, необходими за успешното им прилагане.
Проекти
Съгласно разработения тракер за стоманени проекти, поддържан от The Leadership Group for Industry Transition (LeadIT), към юни 2021 г. има 47 проекта в световен мащаб, които се разработ с цел декарбонизация на производството на стомана. Най-активните от всички стоманени компании са ArcelorMittal, участващи в общо 8 проекти на различен етап на развитие, като 4 от тях са пълномащабни индустриални проекти. 21 от 47 проекта в инструмента за проследяване са базирани на водород проекти за директно намаляване на въглеродния отпечатък. Въпреки че много проекти за производство на “зелена стомана” заслужават признание, искаме да обърнем внимание на този, получил грантово финансиране от 143 милиона евро - един от най-важните H2-DRI проекти, който заслужава да му се обърне внимание.
Проектът HYBRIT е сътрудничество между SSAB, LKAB и Vattenfall.
Проектът ще замени доменните пещи на въглища с базирана на водородни технологии за директна редукция. HYBRIT инициативата ще демонстрира пълна промишлена верига на основата на водород, за производство на желязо и стомана без изкопаеми горива.
Проекта предвижда производство на 1,35 милиона тона желязо, намалено с водород (поресто желязо) годишно, което трябва да се използва за производство на сурова стомана в размер на приблизително 25% от общото производство на Швеция. Това от своя страна ще доведе до намаляване на парниковите газове с 14,3 милиона тона CO2 спрямо първите 10 години работа.
Ще бъде създадено ново съоръжение за първото по рода си базирано на водородно производство, с 500 MW електролиза без изкопаеми горива в Геливаре. Освен това SSAB ще замени своите доменни пещи от електрическа пещ в Oxelösund. Тъй като производството на стомана има значително място в икономиката на Швеция, технологията HYBRIT има потенциала да намали този на Швеция общите емисии на въглероден диоксид с поне десет процента. В края на 2021 г. проектът HYBRIT официално получи подкрепа от Европейския съюз, като един от седемте иновативни проекти по първата покана за мащабни проекти на Фонд за иновации.
Какво прави проекта уникален? Намира се в страна, която вече има електрическа мрежа с почти нулеви емисии. В резултат на това, електричеството за производство на водород може да бъде получено от мрежа на почти непрекъсната основа, без да се налага да зависи на променливи възобновяеми енергийни източници – като по този начин се позволява висок коефициент на производителност на електролизера без необходимост от скъпи решения за съхранение на водород (проектът включва съхранение на водород, но само за целите на буферирането).
Демонстрационният проект HYBRIT ще допринесе за декарбонизирането на труден за намаляване на емисиите сектор, желязната и стоманодобивната промишленост, чрез използване на водород, произведен с електричество без изкопаеми горива. Проектът ще улесни прехода от производство на стомана, базирано на изкопаеми горива, към производство без изкопаеми горива, с цел да позволи на SSAB да представи стомана без изкопаеми горива на пазара още през 2026 г. Стоманата без изкопаеми горива ще бъде ключова за снабдяването на производителите надолу по веригата от несъдържащи изкопаеми, климатично неутрални и рециклируеми входящи материали.
Финансиране
За да постигне целите на декарбонизацията, металургичната и преработваща индустрия трябва да инвестира в нови технологии, които ще намалят емисиите на CO2 и парниковите газове. Капиталът ще бъде необходим не само за осъществяването на прехода в рамките на предприятията, но и за извършване на изискваните изследвания и иновации. По тази причина публични и частни възможности за финансиране са ключови за ускоряване на процеса на декарбонизация. Такъв тип инструменти за финансиране предлагат следните институции:
Хоризонт 2020 (Horizon Europe)
Изследователска програма за руда и стомана (Research Fund for Coal and Steel)
Important Projects of Common European Interest
Иновационен фонд на ЕС (Innovation Fund)
Източници:
https://www.industrytransition.org/industry-transition-tracker/