آینده هیدروژنی فولاد

به گزارش می متالز، این موضوع به معنای نیاز بیشتر به تجهیزات جدید برای تطبیق با شرایط نو است؛ تجهیزاتی که غالبا آهن یا فولاد در آنها به کار می‌رود. اما مساله‌ای که اینجا مطرح است اینکه خود صنعت فولاد حدود ۹ درصد دی اکسید کربن دنیا را تولید می‌کند و صنعتی آلاینده به شمار می‌رود. برای آنکه تلاش‌های مدافعان محیط زیست از سویی دیگر خنثی نشود، صنایع فولاد نیز باید به سمت سوخت‌های جایگزین که آلودگی کمتری ایجاد می‌کنند، حرکت کنند.

از این رو، کمیسیون اروپا طرحی به نام «راهبرد هیدروژنی برای اروپای بدون آلودگی زیست محیطی» بنا نهاده تا یک شبکه یکپارچه هیدروژن را در قاره سبز تا سال ۲۰۵۰ ایجاد کند. این طرح با استقبال انجمن تولیدکنندگان فولاد اروپا روبه‌رو شده، اما این گروه بر چالش‌های آن نیز تاکید کرده‌اند. برای مثال، از نظر فولادسازان اروپایی، تولید فولاد با استفاده از سوخت هیدروژن به جای گاز طبیعی مایع (LNG) هزینه اضافی بین ۳۵ تا ۱۰۰ درصد را بر دوش این صنعت قرار خواهد داد. بنابراین آنها خواستار کاهش قیمت هیدروژن تحویلی هستند و از سوی دیگر حمایت مالی اتحادیه اروپا را برای تحقق این طرح در فولادسازی خواستار شده‌اند. خود کمیسیون اروپا تخمین زده ۹ میلیارد یورو (برابر ۱۰ میلیارد دلار) برای تولید ۶ گیگاوات برق تجدیدپذیر برای استفاده در فرآیند الکترولیز (برق کافت) که هیدروژن را جداسازی می‌کند، نیاز است.

این تکنولوژی برای اولین بار در سوئد در اردیبهشت سال جاری با موفقیت آزمایش شد که هیچ‌گونه تاثیر منفی بر کیفیت فولاد تولیدی نگذاشت. همزمان دو شرکت آلمانی به نام‌های RWE و Thyssenkrupp تفاهم‌نامه‌ای با هم امضا کردند که به موجب آن، شرکت RWE هیدروژن سبز را از انرژی تجدیدپذیر تولید می‌کند و به شرکت دیگر برای تولید فولاد تحویل می‌دهد. آر دبلیو ‌ای قرار است تا نیمه دهه ۲۰۲۰ یک نیروگاه ۱۰۰ مگاواتی را که در هر ساعت ۷/ ۱ تن هیدروژن تولید می‌کند، تاسیس کند. با سوخت هیدروژن تولیدی از این تاسیسات، تیسن‌کروپ ۵۰ هزار تن فولادی که به محیط زیست ضربه نمی‌زند، تولید خواهد کرد.

انجمن تولیدکنندگان آهن اسفنجی هند نیز در آخرین شماره بولتن خود به این موضوع پرداخته و امکان حرکت به سوی سوخت هیدروژنی در صنعت فولاد این کشور را بررسی کرده است.

برنامه اروپایی فولاد هیدروژنی

انجمن تولیدکنندگان فولاد اروپا (Eurofer) در روزهای گذشته از برنامه کمیسیون اروپا برای ایجاد شبکه‌ای یکپارچه برای تولید و عرضه هیدروژن به صنایع مختلف از جمله فولاد حمایت کرد؛ اما آن را پرهزینه دانسته است. کمیسیون اروپا در نظر دارد این طرح را با عنوان «راهبرد هیدروژنی برای اروپای بدون آلودگی زیست-محیطی» تا سال ۲۰۵۰ عملیاتی کند. یوروفر در این باره تاکید کرده صنعت فولاد اروپا برای تحقق این طرح نیازمند میلیون‌ها تن هیدروژن با قیمت رقابتی تا ۲۰۵۰ خواهد بود تا گذار به صنعت کم کربن موفقیت‌آمیز باشد.

کمیسیون اروپا می‌خواهد تا سال ۲۰۲۴ دستگاه‌های الکترولیز با ظرفیت ۶ گیگاوات که برقشان از سوخت تجدیدپذیر تامین می‌شود، نصب کند و ظرفیت را تا ۲۰۳۰ به ۴۰ گیگاوات برساند. این دستگاه‌ها برای جداسازی هیدروژن از اکسیژن موجود در آب به کار می‌روند و اگر برای این کار سوخت تجدیدپذیر در تامین برق استفاده شود، محصول نهایی «هیدروژن سبز» نام می‌گیرد که دوستدار محیط زیست است. مرحله اول نصب این الکترولیزها به ۹ میلیارد یورو معادل ۱۰ میلیارد دلار سرمایه نیاز دارد.

به گزارش اس‌اند پی گلوبال پلتس، شرکت‌های فولادسازی، معدنی و انرژی زیادی در اروپا در حال کار روی ایجاد فرآیندهای تولید فولاد با استفاده از هیدروژن هستند؛ چراکه به نظر می‌رسد مهار و ذخیره کربن نمی‌تواند به تنهایی این صنعت را عاری از انتشار کربن کند. با این حال نمایندگان این شرکت‌ها گفته‌اند برای اینکه چنین طرحی از نظر اقتصادی به‌صرفه باشد، قیمت هیدروژن باید به‌طور قابل ملاحظه‌ای پایین بیاید و به حدود ۱ تا ۲ دلار در هر کیلوگرم برسد. این هدف از نظر شرکت‌ها، فقط با افزایش تولید هیدروژن امکان‌پذیر است. یوروفر در اظهار نظری در این مورد گفت: «فولاد تولید شده بر اساس روش‌های جدید از هیدروژن و انرژی پاک، تا سال ۲۰۵۰ میزان انتشار دی‌اکسید کربن را بین ۸۰ تا ۹۵ درصد کاهش خواهد داد؛ اما به طرز محسوسی هزینه را افزایش می‌دهد.» در سندی جداگانه که اخیرا منتشر شده است، یوروفر میزان افزایش هزینه در طرح هیدروژنی کردن فولاد را بین ۳۵ تا ۱۰۰ درصد تخمین زده بود. با این حال، انجمن فولادسازان اروپا با تاکید بر این موضوع که سیاست‌گذاران باید از وجود بازار برای «فولاد سبز» اطمینان حاصل کنند، این طرح را حاوی نکات مثبتی نیز می‌دانند. آنها به‌کار بردن هیدروژن در تولید فولاد را موجب ایجاد همگرایی منطقه‌ای بین بخش‌های مختلف صنایع، افزایش تقاضا برای فولاد و رشد فرصت‌های اقتصادی و ایجاد شغل عنوان کرده‌اند.

علاوه بر این، یوروفر در سند «توافق سبز برای فولاد» خاطرنشان کرده با گذار فولاد به شرایط جدید، تغییرات بنیادینی در فرآیندهای موجود تولید فولاد رخ خواهد داد؛ چراکه فرآیند فعلی از نظر فنی و ترمودینامیکی محدودیت‌های خودش را دارد. این انجمن در توضیح این موضوع گفت: «نیازمندی‌های فنی (برای شرایط جدید) عظیم خواهد بود: بخش ما به تنهایی به ۴۰۰ تراوات ساعت برق تجدیدپذیر نیاز خواهد داشت که ۲۵۰ تراوات ساعت آن به تولید ۵/ ۵ میلیون تن هیدروژن منجر خواهد شد. این برابر با تقاضای فعلی برق آلمان است که از سال ۲۰۵۰ هر ساله به همین میزان الکتریسیته نیاز خواهد داشت.»

با وجود، این انجمن اروپایی تاکید کرده اگر شرایط حمایتی به خصوص از نظر زیرساخت و چارچوب حمایتی مناسب فراهم باشد، صنعت فولاد اتحادیه اروپا می‌تواند فناوری‌های جدید ایجاد کند و از آن بهره ببرد تا بدین وسیله انتشار دی‌اکسید‌کربن تا ۲۰۳۰، ۳۰ درصد و تا سال ۲۰۵۰، حداکثر ۹۵ درصد کاهش یابد.      

شراکت آلمانی‌ها

دو شرکت آلمانی در حوزه فولاد که خود از بزرگ‌ترین صنایع آلاینده اروپا به شمار می‌روند، توافق کرده‌اند در پروژه‌ای مشترک برای تولید و استفاده از هیدروژن در فرآیند فولادسازی همکاری کنند. این شراکت در حالی به وجود آمده که راهبرد بلندمدت بزرگ‌ترین اقتصاد اروپا آینده‌ای بدون سوخت هسته‌ای و زغال سنگ است. به گزارش خبرگزاری رویترز، بر اساس این توافق، شرکت آر دبلیو‌ای، هیدروژن موردنیاز شرکت تیسن‌کروپ برای تولید فولاد را با استفاده از برق تجدیدپذیر تامین خواهد کرد. آردبلیو‌ای در حال حاضر بسیار به زغال سنگ به‌عنوان سوخت وابسته است اما می‌تواند با توجه به تغییرات در قوانین آلمان از سوی دولت، وارد حوزه هیدروژن شود. این دو شرکت برنامه دارند که در پروسه تولید فولاد از «هیدروژن سبز» استفاده کنند. بنا بر این توافق، آر دبلیو‌ای یک نیروگاه ۱۰۰ مگاواتی برق با سوخت تجدیدپذیر تا اواسط دهه جاری میلادی خواهد ساخت تا در این مجموعه دستگاه‌های الکترولیز هیدروژن را جداسازی و به تیسن‌کروپ برای تولید فولاد تحویل دهند. این تاسیسات قادر خواهد بود ۷/ ۱ تن گاز هیدروژن را در هر ساعت تولید کند که معادل ۷۰ درصد نیاز یک کوره ذوب آهن است که تیسن‌کروپ قصد دارد نصب کند. بر اساس این طرح، ۵۰ هزار تن فولاد دوستدار محیط زیست در سال تولید خواهد شد که می‌تواند در ساخت اتومبیل‌های زیادی به کار رود.

تیسن‌کروپ در حال حاضر ۱۱ میلیون تن فولاد در سال تولید می‌کند اما این شراکت به‌عنوان سنگ بنایی برای گذار به سوی انرژی پاک تر خواهد بود؛ کاری که رقیبان این شرکت مانند آرسلورمیتال به‌عنوان یک سنگین وزن در این عرصه پیش گرفته است.  آلمان تعهد کرده ۹ میلیارد یورو برای توسعه ظرفیت تولید هیدروژن داخلی و خارجی اختصاص دهد، چراکه این کشور در نظر دارد خود را به یک تامین‌کننده کلیدی این فناوری در سراسر جهان تبدیل کند.  دو طرف توافق گفته‌اند شراکت به ایجاد یک شبکه انتقال هیدروژن بستگی دارد. مدیر عامل بخش آر دبلیو‌ای جنریشن، راجر میسن به رویترز گفته استراتژی دولت باید هرچه سریع‌تر اجرایی تا توسعه موثر هیدروژن تضمین شود. او افزود: «تصمیمات سرمایه‌گذاری نیازمند اطمینان از برنامه است.»     

چرخش فولاد هند به سمت هیدروژن

انجمن تولیدکنندگان آهن اسفنجی هند در بولتن خود گفته ابتدا فناوری تولید هیدروژن از طریق الکترولیز و با استفاده از انرژی گرمایی ایجاد شد که این سوال را به ذهن متبادر می‌کند که اگر انرژی گرمایی برای این فرآیند استفاده شود، چگونه می‌توان آن را بدون انتشار کربن نامید. از سوی دیگر، در هند انرژی گرمایی بسیار گران است و از این رو چنین فرآیندی صرفه اقتصادی نخواهد داشت. با این حال، این نشریه به همکاری دو شرکت آلمانی و این بند از توافقشان که برق مورد نیاز الکترولیز باید از منابع تجدیدپذیر تامین شود، اشاره کرده است. نویسنده این مقاله ادامه می‌دهد: «همانطور که همه می‌دانیم انرژی خورشیدی در آینده نزدیک جای انرژی گرمایی را در هند خواهد گرفت. این موضوع از نظر اقتصادی نیز قابل فهم است زیرا هزینه تولید هر واحد انرژی خورشیدی در هند بسیار رقابتی تر از همان میزان انرژی گرمایی است. بنابراین، این یک تحول مطلوب است و ما را به فولادسازی بدون کربن نزدیک می‌کند.» با این حال، انجمن تولیدکنندگان آهن اسفنجی هند نیز چالش عمده پیش روی این تحول را تامین حجم زیادی هیدروژن با قیمتی نسبتا پایین دانسته است.