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韩国钢铁企业积极发展氢业务
2021-11-23拉撕维加斯3499 浏览(6)

钢铁行业一直被认为是碳排放量巨大的行业。2019年全年,韩国浦项集团和现代钢铁企业的碳排放量别为8148万吨和2224万吨。如果氢还原炼铁工艺能够实现商业化,就可以大规模减少碳排放。

氢作为新一代清洁能源而备受关注,预计韩国国内氢需求将在2030年增至194万吨,2040年增至526万吨以上,应用领域也将从石化逐步扩大到运输、电力等行业。因此,韩国政府也宣布成立氢经济委员会并公布绿色新政,推动向氢经济转型。

为促进氢经济发展,实现碳中和的目标,韩国钢铁企业正在加快氢还原炼铁工艺的商业化。近期,在韩国举办的“2021年氢能源移动出行博览会”上,浦项集团和现代钢铁企业对外展示了各自的氢业务和发展愿景。

浦项集团氢业务发展愿景

本届博览会吸引了浦项集团旗下:浦项钢铁、浦项国际、浦项建设、浦项能源、浦项SPS、浦项产业科学研究院(RIST)六家子企业参与,充分展现了浦项集团氢业务价值链的规划。

浦项集团的展台面积为540平方米,大致分为集团氢业务愿景、氢还原炼铁、制氢、储氢和流通(基础设施),以及氢利用等主题。作为浦项集团展示的一大亮点,环绕整个展位顶部的氢还原炼铁工艺全景图夺人眼球,借助虚拟现实和影像可视化先容了氢还原炼铁的原理,这也是氢还原炼铁厂的模型在韩国国内首次展出,现场观众可以更为直观地观摩未来环保钢铁厂的雏形。

基于现有的FINEX技术,浦项集团将逐步提高FINEX炉的氢浓度,目标是在未来10-20年内完成中试试验及技术开发,逐步将现有高炉设备转变为氢还原炼铁设备,到2050年完成氢还原炼铁工艺商业化,在2050年实现“碳中和”。通过利用钢铁厂副产煤气和LNG改质,浦项集团计划到2025年每年生产7万吨灰氢,通过捕集和封存生产过程中产生的二氧化碳,到2030年将具备年产50万吨蓝氢的生产能力,通过可再生能源在全球创建无碳的绿氢生产基地,计划2050年拥有年产500万吨的制氢体系。

浦项集团还计划集结旗下全体子企业的力量,共同构建“生产-运输-储存-利用”全周期的价值链。浦项国际企业将利用海外网络参与各国政府官方的加氢业务和海外氢项目。浦项能源企业在建立氢专用接收终端的同时,通过与浦项钢铁企业和RIST合作,正在开发氢(或氨)与LNG(或燃煤)混合发电技术,现有的LNG涡轮机也将从2030年开始转换为氢气涡轮机发电,目标是到2050年实现氢燃料发电厂全面运营。浦项建设企业不仅负责氢城市开发项目,还将负责储氢和输送所需的项目施工。浦项SPS企业开发的部分零部件产品主要应用于氢能源电动汽车和氢能源无人机,其驱动电机铁芯、燃料电池双极板等在浦项环保汽车综合解决方案“e-Autopos”上也发挥了重要作用。

未来,浦项钢铁企业将开展氢还原炼铁工艺的深入研究,利用氢气进行钢铁生产,同时开发“生产-运输-储存-利用”氢气所需的钢材,增设副产氢的生产设备,除了强化制氢核心技术开发以外,还将探索“绿氢”流通及基础设施建设、参与“绿氢”项目,持续开展大规模投资。除了提供液化氢储罐、氢能电动汽车燃料储罐、加氢站储罐等可再生能源设备专用的钢材解决方案外,浦项钢铁企业也在与RIST开展合作,致力于研究高温电解水制氢技术,以及从氨中提取氢气的技术。在氢利用领域,浦项集团展示了更安全、更高效的氢气利用途径,通过有效的生产、储存和流通,氢将成为社会的主要能源。

另外,浦项集团作为韩国民间企业氢组织——“韩国氢业务峰会”的主导企业,在“2021年氢能源移动出行博览会”正式开幕前还参加了“韩国氢业务峰会”创始大会,对外分享了集团氢业务的推进现状,并计划与其他企业探讨未来合作方案。

氢还原炼铁商业化后,浦项集团的氢需求将达到每年375万吨,如果将浦项能源企业的发电站转换为氢、氨发电厂,将额外产生100万吨以上的氢需求。浦项集团的最终目标是到2050年实现年产氢500万吨,实现销售额30万亿韩元,在满足内部需求的同时,也会对外销售,成为韩国最大的氢需求方和供应商。

近期,浦项集团还计划举办全球首届氢还原炼铁论坛“HyISHydrogen Iron & Steel Making Forum2021”,将全球钢铁企业汇集到一起,论坛上将发布欧盟、日本、中国的“碳中和”政策,共同探讨氢还原炼铁发展趋势、低碳政策以及技术开发合作。论坛的最终目标是:让全球钢铁行业认识到氢还原炼铁不仅仅是单个企业要实现的新技术,更是实现“碳中和”而共同探索的课题,同时也是改写全球钢铁行业历史的重大议题。值得一提的是,此次论坛由浦项集团向全球钢铁企业发出邀请,这将会是全球首次举办氢还原炼铁论坛,除了钢铁企业以外,世界钢铁协会、原料企业、氢供应商也将参与其中,为实现氢还原炼铁而展开深入探讨。这也是浦项集团顺应ESG经营趋势,加速钢铁行业迈向绿色钢铁时代,实现“碳中和”的全新尝试。

现代钢铁氢业务发展愿景

近期,现代汽车集团举办了一场名为“Hydrogen Wave”的全球线上活动,公开了氢业务的明确愿景和全球一流的新型氢燃料电池及氢移动出行解决方案,并宣布将2040年打造成氢能大众化的元年。“Hydrogen Wave”是现代汽车集团首次推出的与氢相关的全球活动,意在为人类可持续发展转变能源模式,为尽早实现氢社会,掀起一场大变革浪潮。

2028年,现代汽车集团的商用车车型将全部采用氢燃料电池。今后,现代汽车集团还将推出更多的氢能源卡车和公共汽车。预计到2030年,仅韩国商用车市场每年就会产生20万吨以上的氢需求。

现代汽车集团计划以氢燃料电池商用车为先导,正式进军年均需求量达40万辆的欧洲大中型商用车市场。此外,现代汽车集团还将开发全长5-7米的氢燃料电池个性定制化车型(Purpose Built VehiclePBV),并不断提升商用车自动驾驶和机器人技术,进一步加强业务能力,力争2030年抢占全球氢能源小型商用车市场。

商用车通常比轿车的平均运行距离和运行时间要长得多,因此每辆车的碳排放量也相对较多,通过向商用车装配燃料电池,可以大幅减少碳排放,为地球环境保护做出贡献。

此外,为了实现未来长距离物流,现代汽车集团的无人运输系统 ——“智能无人运输车”也备受关注。“智能无人运输车”是一种全新移动运输手段,采用氢燃料电池及完全自动驾驶技术,设置了两台“e-Bogie” 商用车底盘,选用了比普通拖车更窄的半径。智能无人运输车”一次充电可行驶超过1000公里,今后有望应用于货物运输、建筑、消防、救援等领域。

此外,与现有的氢燃料电池系统相比,通过缩减尺寸和降低价格,现代汽车集团正在开发输出功率更高和续航能力更强的新一代燃料电池系统,计划在2023年推出100千瓦级和200千瓦级的第三代氢燃料电池系统。

100千瓦级燃料电池系统与Nexo第二代燃料电池系统相比,体积减少了30%。正在开发的200千瓦级燃料电池系统,尺寸与100千瓦级燃料电池系统相仿,但输出功率提高了两倍左右,续航能力也提高了2-3倍。未来,商用车载高续航能力燃料电池系统可以确保行驶更长的里程。

现代汽车集团还在开发新型氢移动出行解决方案及氢燃料电池系统,充电时间短、行驶里程长。“H机动站”是一种移动式加氢站,在氢能汽车上装有加氢设备,今后将投入加氢站未普及的地区或加氢需求激增的地区,为扩充氢基础设施做出贡献。

为配合现代汽车集团的“氢能愿景2040”,现代钢铁企业也专注于氢还原炼铁工艺。传统的煤基炼铁工艺在生产过程中会排放出大量的二氧化碳,氢还原炼铁工艺利用氢气生产铁水,是一种绿色炼铁工艺,有助于现代汽车集团实现“碳中和”目标。

现有传统工艺每生产1吨钢材会排放出约2吨的二氧化碳。现代钢铁企业的氢还原炼铁工艺是利用绿色电力生产绿氢,然后在竖炉中还原铁矿石,从而生产还原铁水,整个过程只有水排出,氢还原制备的铁水再投入电炉中,利用绿色电力进行冶炼,从而生产出没有二氧化碳排放的绿色钢材。

在现代钢铁企业的唐津制氢厂,目前每年可生产3500吨氢气。假设现代汽车集团的氢燃料电动汽车Nexo每年可行驶2万公里,每次加氢6.33kg可行驶609公里,则3500吨氢气可以满足17万辆Nexo行驶一年的氢需求量。目前,现代钢铁企业唐津厂生产的氢气一半用于汽车充电和半导体精密清洗工艺,另一半则用于钢铁产品的抗氧化。现代钢铁企业正在考虑将制氢年产能扩大至4万吨,可供20万辆Nexo行驶一年。

现代汽车集团认为,技术创新带来的氢革命将为人类的生活带来仅次于工业革命、数字革命的重大变革,让全世界进一步加快进入氢社会的步伐,今后将继续发挥主导作用。

来源:世界金属导报

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