就像鋰離子電池一樣，汽車行業(yè)似乎將成為全球能源轉型關鍵方面的需求驅動力和變革力量。汽車制造商正在成為綠色鋼鐵的首批大規(guī)模購買者。根據(jù)世界鋼鐵協(xié)會的數(shù)據(jù)，汽車行業(yè)占全球鋼鐵需求的 12%，這一需求規(guī)模正在推動制造商努力提高這一關鍵商品的無排放生產(chǎn)。

汽車需求背后的邏輯很明顯。在汽車制造商競相爭奪快速向電氣化轉型的市場地位之際，使用綠色鋼鐵可以增強汽車制造商的環(huán)保資質，并可能成為關鍵的差異化因素，尤其是對于有環(huán)保意識的電動汽車 (EV) 買家而言。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約為 20% 至 30%，對許多汽車制造商來說并不算太貴。

“就汽車價格而言，考慮到汽車中實際用到的鋼材數(shù)量，這對整體價格影響不大，”尼古拉斯說。“這確實會影響到客戶，但我們說的是幾百美元，而不是幾千美元。”

汽車制造商對綠色鋼鐵的需求增加正值其生產(chǎn)所需工藝的開發(fā)和采用的關鍵時刻。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)電能力來供應電爐和綠色氫電解器。隨著能源轉型的加速，快速增長的太陽能和風能以及電網(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(xiàn)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% 。市場情報公司 Wood Mackenzie 發(fā)現(xiàn)， 2023 年，每生產(chǎn) 18.9 億噸粗鋼，就會產(chǎn)生 36 億噸二氧化碳。

鋼鐵主要通過兩種方法生產(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。國際能源署觀察到，鋼鐵行業(yè)未能按計劃實現(xiàn) 2050 年凈零排放 (NZE) 情景，并將高爐運營商描述為“高度依賴煤炭”。

隨著電網(wǎng)越來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，它們被用來熔化廢金屬和/或鋼鐵前體，如直接還原鐵 (DRI)。

市場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(zhàn)。使用廢金屬時，生產(chǎn)本質上受到廢金屬本身供應的限制，而廢金屬“在全球范圍內增長緩慢，價格不斷上漲”。

標普全球稱，盡管 DRI 有望成為“這場 [綠色鋼鐵] 競賽的贏家”，但它也面臨著重大挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)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，這是實現(xiàn)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格昂貴。

IEEFA 的 Nicholas 證實，DRI 技術供應商正在以“氫氣就緒”的狀態(tài)供應其系統(tǒng)，以便在供應充足時和地點可以切換到綠色氫氣。他指出，該技術已經(jīng)成熟，商業(yè)規(guī)模的項目正在開始出現(xiàn)。

然而，DRI 的快速發(fā)展還面臨著另一個挑戰(zhàn)，那就是原材料本身。“DRI 工廠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。不過，他確實指出，增加高品位礦石供應的計劃是有希望的。

重點項目

歐洲在“真正”綠色鋼鐵生產(chǎn)方面取得了一些進展。瑞典 Stegra 公司(原名為 H2 Green Steel)目前正在開發(fā)一種 DRI 設施，該設施從一開始就將使用綠色氫氣運行。該公司計劃于 2025 年開始運營，目標是到 2030 年每年生產(chǎn) 500 萬噸綠色鋼鐵。

該公司聲稱，該項目涉及“三合一工廠”，即用于生產(chǎn)綠色鐵的 DRI 工藝、通過 EAF 生產(chǎn)的鋼鐵以及“千兆級電解器”，該公司表示，這將是歐洲同類中最大的電解器。Stegra 報告稱，這三個工藝將利用當?shù)仉娋W(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在其后疫情時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 與保時捷簽署了一項協(xié)議，從 2025 年開始向保時捷供應“接近零二氧化碳排放 的鋼材”。保時捷采購執(zhí)行董事會成員 Barbara Frenkel 在一份聲明中表示：“保時捷正在努力實現(xiàn) 2030 年前汽車整個價值鏈的碳中和平衡表。二氧化碳減排鋼材在我們的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中發(fā)揮著關鍵作用。”Stegra 已宣布與卡車制造商 Scania 和德國零部件制造商 ZF 等汽車公司達成更多協(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，XCarb 生產(chǎn)中使用的 100% 電力來自可再生能源。

安賽樂米塔爾在西班牙北部的塞斯塔奧工廠運營著一座電弧爐。該公司還在研究進一步減少這種鋼材碳足跡的方法。

安賽樂米塔爾歐洲扁平材業(yè)務部的杰羅姆·古斯 (Jerome Guth) 表示：“我們稱這種產(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，顯然也適用于太陽能。”

西班牙公用事業(yè)和可再生能源項目開發(fā)商 Iberdrola 正在葡萄牙的一個 41 兆瓦太陽能項目中使用 XCarb 鋼材。該項目是伊比利亞半島第一個使用此類低排放鋼材的公用事業(yè)規(guī)模太陽能電池陣列。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 年實現(xiàn)零排放。