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    韓國鋼鐵企業積極發展氫業務
    2021-11-23中澤集團 瀏覽(9)

    鋼鐵行業一直被認為是碳排放量巨大的行業。2019年全年,韓國浦項集團和現代鋼鐵公司的碳排放量別為8148萬噸和2224萬噸。如果氫還原煉鐵工藝能夠實現商業化,就可以大規模減少碳排放。

    氫作為新一代清潔能源而備受關注,預計韓國國內氫需求將在2030年增至194萬噸,2040年增至526萬噸以上,應用領域也將從石化逐步擴大到運輸、電力等行業。因此,韓國政府也宣布成立氫經濟委員會并公布綠色新政,推動向氫經濟轉型。

    為促進氫經濟發展,實現碳中和的目標,韓國鋼鐵企業正在加快氫還原煉鐵工藝的商業化。近期,在韓國舉辦的“2021年氫能源移動出行博覽會”上,浦項集團和現代鋼鐵公司對外展示了各自的氫業務和發展愿景。

    浦項集團氫業務發展愿景

    本屆博覽會吸引了浦項集團旗下:浦項鋼鐵、浦項國際、浦項建設、浦項能源、浦項SPS、浦項產業科學研究院(RIST)六家子公司參與,充分展現了浦項集團氫業務價值鏈的規劃。

    浦項集團的展臺面積為540平方米,大致分為集團氫業務愿景、氫還原煉鐵、制氫、儲氫和流通(基礎設施),以及氫利用等主題。作為浦項集團展示的一大亮點,環繞整個展位頂部的氫還原煉鐵工藝全景圖奪人眼球,借助虛擬現實和影像可視化介紹了氫還原煉鐵的原理,這也是氫還原煉鐵廠的模型在韓國國內首次展出,現場觀眾可以更為直觀地觀摩未來環保鋼鐵廠的雛形。

    基于現有的FINEX技術,浦項集團將逐步提高FINEX爐的氫濃度,目標是在未來10-20年內完成中試試驗及技術開發,逐步將現有高爐設備轉變為氫還原煉鐵設備,到2050年完成氫還原煉鐵工藝商業化,在2050年實現“碳中和”。通過利用鋼鐵廠副產煤氣和LNG改質,浦項集團計劃到2025年每年生產7萬噸灰氫,通過捕集和封存生產過程中產生的二氧化碳,到2030年將具備年產50萬噸藍氫的生產能力,通過可再生能源在全球創建無碳的綠氫生產基地,計劃2050年擁有年產500萬噸的制氫體系。

    浦項集團還計劃集結旗下全體子公司的力量,共同構建“生產-運輸-儲存-利用”全周期的價值鏈。浦項國際公司將利用海外網絡參與各國政府官方的加氫業務和海外氫項目。浦項能源公司在建立氫專用接收終端的同時,通過與浦項鋼鐵公司和RIST合作,正在開發氫(或氨)與LNG(或燃煤)混合發電技術,現有的LNG渦輪機也將從2030年開始轉換為氫氣渦輪機發電,目標是到2050年實現氫燃料發電廠全面運營。浦項建設公司不僅負責氫城市開發項目,還將負責儲氫和輸送所需的項目施工。浦項SPS公司開發的部分零部件產品主要應用于氫能源電動汽車和氫能源無人機,其驅動電機鐵芯、燃料電池雙極板等在浦項環保汽車綜合解決方案“e-Autopos”上也發揮了重要作用。

    未來,浦項鋼鐵公司將開展氫還原煉鐵工藝的深入研究,利用氫氣進行鋼鐵生產,同時開發“生產-運輸-儲存-利用”氫氣所需的鋼材,增設副產氫的生產設備,除了強化制氫核心技術開發以外,還將探索“綠氫”流通及基礎設施建設、參與“綠氫”項目,持續開展大規模投資。除了提供液化氫儲罐、氫能電動汽車燃料儲罐、加氫站儲罐等可再生能源設備專用的鋼材解決方案外,浦項鋼鐵公司也在與RIST開展合作,致力于研究高溫電解水制氫技術,以及從氨中提取氫氣的技術。在氫利用領域,浦項集團展示了更安全、更高效的氫氣利用途徑,通過有效的生產、儲存和流通,氫將成為社會的主要能源。

    另外,浦項集團作為韓國民間企業氫組織——“韓國氫業務峰會”的主導企業,在“2021年氫能源移動出行博覽會”正式開幕前還參加了“韓國氫業務峰會”創始大會,對外分享了集團氫業務的推進現狀,并計劃與其他企業探討未來合作方案。

    氫還原煉鐵商業化后,浦項集團的氫需求將達到每年375萬噸,如果將浦項能源公司的發電站轉換為氫、氨發電廠,將額外產生100萬噸以上的氫需求。浦項集團的最終目標是到2050年實現年產氫500萬噸,實現銷售額30萬億韓元,在滿足內部需求的同時,也會對外銷售,成為韓國最大的氫需求方和供應商。

    近期,浦項集團還計劃舉辦全球首屆氫還原煉鐵論壇“HyISHydrogen Iron & Steel Making Forum2021”,將全球鋼鐵企業匯集到一起,論壇上將發布歐盟、日本、中國的“碳中和”政策,共同探討氫還原煉鐵發展趨勢、低碳政策以及技術開發合作。論壇的最終目標是:讓全球鋼鐵行業認識到氫還原煉鐵不僅僅是單個企業要實現的新技術,更是實現“碳中和”而共同探索的課題,同時也是改寫全球鋼鐵行業歷史的重大議題。值得一提的是,此次論壇由浦項集團向全球鋼鐵企業發出邀請,這將會是全球首次舉辦氫還原煉鐵論壇,除了鋼鐵企業以外,世界鋼鐵協會、原料企業、氫供應商也將參與其中,為實現氫還原煉鐵而展開深入探討。這也是浦項集團順應ESG經營趨勢,加速鋼鐵行業邁向綠色鋼鐵時代,實現“碳中和”的全新嘗試。

    現代鋼鐵氫業務發展愿景

    近期,現代汽車集團舉辦了一場名為“Hydrogen Wave”的全球線上活動,公開了氫業務的明確愿景和全球一流的新型氫燃料電池及氫移動出行解決方案,并宣布將2040年打造成氫能大眾化的元年。“Hydrogen Wave”是現代汽車集團首次推出的與氫相關的全球活動,意在為人類可持續發展轉變能源模式,為盡早實現氫社會,掀起一場大變革浪潮。

    2028年,現代汽車集團的商用車車型將全部采用氫燃料電池。今后,現代汽車集團還將推出更多的氫能源卡車和公共汽車。預計到2030年,僅韓國商用車市場每年就會產生20萬噸以上的氫需求。

    現代汽車集團計劃以氫燃料電池商用車為先導,正式進軍年均需求量達40萬輛的歐洲大中型商用車市場。此外,現代汽車集團還將開發全長5-7米的氫燃料電池個性定制化車型(Purpose Built VehiclePBV),并不斷提升商用車自動駕駛和機器人技術,進一步加強業務能力,力爭2030年搶占全球氫能源小型商用車市場。

    商用車通常比轎車的平均運行距離和運行時間要長得多,因此每輛車的碳排放量也相對較多,通過向商用車裝配燃料電池,可以大幅減少碳排放,為地球環境保護做出貢獻。

    此外,為了實現未來長距離物流,現代汽車集團的無人運輸系統 ——“智能無人運輸車”也備受關注。“智能無人運輸車”是一種全新移動運輸手段,采用氫燃料電池及完全自動駕駛技術,設置了兩臺“e-Bogie” 商用車底盤,選用了比普通拖車更窄的半徑。智能無人運輸車”一次充電可行駛超過1000公里,今后有望應用于貨物運輸、建筑、消防、救援等領域。

    此外,與現有的氫燃料電池系統相比,通過縮減尺寸和降低價格,現代汽車集團正在開發輸出功率更高和續航能力更強的新一代燃料電池系統,計劃在2023年推出100千瓦級和200千瓦級的第三代氫燃料電池系統。

    100千瓦級燃料電池系統與Nexo第二代燃料電池系統相比,體積減少了30%。正在開發的200千瓦級燃料電池系統,尺寸與100千瓦級燃料電池系統相仿,但輸出功率提高了兩倍左右,續航能力也提高了2-3倍。未來,商用車載高續航能力燃料電池系統可以確保行駛更長的里程。

    現代汽車集團還在開發新型氫移動出行解決方案及氫燃料電池系統,充電時間短、行駛里程長。“H機動站”是一種移動式加氫站,在氫能汽車上裝有加氫設備,今后將投入加氫站未普及的地區或加氫需求激增的地區,為擴充氫基礎設施做出貢獻。

    為配合現代汽車集團的“氫能愿景2040”,現代鋼鐵公司也專注于氫還原煉鐵工藝。傳統的煤基煉鐵工藝在生產過程中會排放出大量的二氧化碳,氫還原煉鐵工藝利用氫氣生產鐵水,是一種綠色煉鐵工藝,有助于現代汽車集團實現“碳中和”目標。

    現有傳統工藝每生產1噸鋼材會排放出約2噸的二氧化碳。現代鋼鐵公司的氫還原煉鐵工藝是利用綠色電力生產綠氫,然后在豎爐中還原鐵礦石,從而生產還原鐵水,整個過程只有水排出,氫還原制備的鐵水再投入電爐中,利用綠色電力進行冶煉,從而生產出沒有二氧化碳排放的綠色鋼材。

    在現代鋼鐵公司的唐津制氫廠,目前每年可生產3500噸氫氣。假設現代汽車集團的氫燃料電動汽車Nexo每年可行駛2萬公里,每次加氫6.33kg可行駛609公里,則3500噸氫氣可以滿足17萬輛Nexo行駛一年的氫需求量。目前,現代鋼鐵公司唐津廠生產的氫氣一半用于汽車充電和半導體精密清洗工藝,另一半則用于鋼鐵產品的抗氧化。現代鋼鐵公司正在考慮將制氫年產能擴大至4萬噸,可供20萬輛Nexo行駛一年。

    現代汽車集團認為,技術創新帶來的氫革命將為人類的生活帶來僅次于工業革命、數字革命的重大變革,讓全世界進一步加快進入氫社會的步伐,今后將繼續發揮主導作用。

    來源:世界金屬導報

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