فولاد آلمان در مسیر انقلاب هیدروژنی

‌می‌متالز - در افق ۲۰۵۰، فولاد آلمان در آستانه دگرگونی تاریخی ایستاده است. پژوهشی تازه نشان می‌دهد دوران سلطه کوره‌های بلند (BF-BOF) رو به پایان است و فناوری‌های نوینی، چون تقلیل هیدروژنی مستقیم (H-DR) و الکتروویننینگ (EW) می‌توانند نه‌تنها انتشار کربن را تا ۸۰ درصد کاهش دهند، بلکه اقتصاد فولاد را نیز بازتعریف کنند. این گذار، تنها با سیاست‌های قوی اقلیمی، سرمایه‌گذاری فناورانه و برق ارزان تجدیدپذیر ممکن خواهد بود.

به گزارش می‌متالز، پژوهشی تازه نشان می‌دهد صنعت فولاد آلمان با تکیه بر فناوری‌های نوینی، چون تقلیل هیدروژنی مستقیم (H-DR) و الکتروویننینگ (EW) می‌تواند تا سال ۲۰۵۰ به هدف کاهش ۸۰ درصدی انتشار کربن برسد، در حالی که روش‌های سنتی BF-BOF در آستانه حذف اقتصادی و زیست‌محیطی قرار گرفته‌اند. این پژوهش نشان می‌دهد که صنعت فولاد آلمان با روش‌های سنتی (BF-BOF) نمی‌تواند اهداف کاهش انتشار کربن را تا سال ۲۰۵۰ محقق کند. طبق سناریو‌های تحلیل‌شده، فناوری‌های انقلابی مانند تقلیل هیدروژنی مستقیم (H-DR) و الکتروویننینگ (EW) نه تنها از لحاظ زیست‌محیطی برتری دارند، بلکه در دهه‌های آتی از لحاظ اقتصادی نیز جذاب‌تر خواهند شد. ایجاد سیاست‌های منسجم آب‌وهوایی در سطح بین‌المللی و سرمایه‌گذاری در توسعه فناوری می‌تواند انتقال تکنولوژیکی را در زمان مناسب تسهیل کند.

مقایسه تقاضای انرژی در مسیر‌های تولید فولاد

در حال حاضر، صنعت فولاد جهانی بر روش‌های سنتی متکی است که در آن تقلیل کانسنگ آهن در کوره بلند انجام می‌شود، روش BF-BOF (Blast Furnace-Basic Oxygen Furnace) هنوز هم سلطان صنعت است و در سال ۲۰۱۲، ۶۸ درصد تولید فولاد آلمان را شامل می‌شد، اما بررسی‌های فنی نشان می‌دهد که این روش سریع به حد نهایی کارایی خود نزدیک شده است. مصرف انرژی روش BF-BOF برای تولید یک تن فولاد خام ۱۸.۱ گیگاژول است، که بیشترین میزان در میان چهار روش مقایس شده است، در مقابل روش الکتروویننینگ (EW) که از الکتریسیته به عنوان واسطه تقلیل استفاده می‌کند، مصرف انرژی را تا ۹.۳ گیگاژول کاهش می‌دهد. روش تقلیل هیدروژنی مستقیم (H-DR) نیز با ۱۳.۱ گیگاژول، راه میانی‌ای را ارائه می‌دهد و مزیت اساسی آن استفاده از ۸۰ درصد برق ارزان در ساعات اوج تولید انرژی تجدیدپذیر است. از دیدگاه کاهش انتشار کربن، روش H-DR و EW قابلیت پتانسیل اساسی را نشان می‌دهند؛ زیرا با برق تمام تجدیدپذیر، انتشار کربن آنها می‌تواند به کمتر از ۳۰۰ کیلوگرم CO۲ معادل در هر تن فولاد کاهش یابد، که با اهداف ۸۰ درصدی کاهش انتشار تا سال ۲۰۵۰ هم‌خوان است.

انتشار CO۲ در سال ۲۰۵۰ در سه سناریوی تحول انرژی

پژوهش شامل سه سناریوی متمایز برای تحول انرژی آلمان است که نتایج کاملاً متفاوتی ایجاد می‌کند. در سناریو محافظه‌کارانه، تحول انرژی کند انجام می‌شود و روش‌های سنتی تا سال ۲۰۴۰-۲۰۵۰ رقابتی باقی می‌مانند؛ اما حتی در این شرایط، سال ۲۰۵۰ روش‌های مبتنی بر فولاد سنتی (BF-BOF و BF-CCS) ناسودآور می‌شوند. انتشار کربن روش BF-BOF در سال ۲۰۵۰ تحت سناریو محافظه‌کار ۱۳۰۰ کیلوگرم CO۲ معادل است که بسیار بالاتر از هدف ۳۰۰ کیلوگرمی است. سناریو متوسط پیش‌بینی می‌کند که انتقال فناوری حدود ۵ سال زودتر اتفاق می‌افتد، و در سناریو بامبیانه‌ای، تحول برق کامل‌تر و سریع‌تر انجام می‌شود. در این شرایط، روش H-DR در سال ۲۰۳۰-۲۰۴۰ از نقطه نظر اقتصادی نیز جذاب می‌شود. داده‌های حاصل نشان می‌دهند که در سناریو بامبیانه، انتشار کربن روش H-DR تا ۲۵۰ کیلوگرم CO۲ معادل کاهش می‌یابد و روش EW تا ۱۸۰ کیلوگرم، و هر دوی آنها هدف ۸۰ درصدی را محقق می‌کنند. اما دستیابی به هدف در سناریو‌های محافظه‌کار و متوسط بدون کاهش تقاضای مصرف یا بازیافت بیشتر فولاد ممکن نیست. بنابراین، نقطه عطف فناوری شامل ترکیبی از سیاست‌های قوی آب‌وهوایی، سرمایه‌گذاری‌های تحقیق و توسعه، و کاهش تقاضای فولاد است.

از لحاظ اقتصادی، موضوع پیچیده‌تر است، اگرچه فناوری‌های نوین H-DR و EW از نقطه‌نظر فنی و زیست‌محیطی برتری دارند، لیکن هزینه‌های سرمایه‌ای بالا (CAPEX) و وابستگی شدید به قیمت‌های برق آنها را تا سال ۲۰۳۰-۲۰۴۰ بدون حمایت دولتی غیرقابل‌رقابت می‌سازد. تجزیه‌وتحلیل حساسیت نشان می‌دهد که کاهش ۱۰ درصدی هزینه‌های سرمایه‌ای H-DR یا افزایش قیمت CO۲ به ۷۰ یورو در تن می‌تواند نقطه عطف را سریع‌تر به ۲۰۳۰ منتقل کند. در سال ۲۰۵۰، تحت تمام سناریوها، روش H-DR واحدی سودآور باقی می‌ماند، در حالی که روش‌های سنتی از نقطه نظر اقتصادی زیرآب رفته‌اند. بنابراین، تجزیه‌وتحلیل سودآوری (EBIT) نشان می‌دهد که H-DR در سناریو متوسط سال ۲۰۵۰ سود ۱۰۰ یورو به ازای هر تن دارد، در حالی که BF-BOF ضرر ۲۰۰ یورو است. این تغییر اساسی از سوی تولیدکنندگان فولاد نیاز به سیاست‌های پیش‌برنده دارد، مانند قیمت‌گذاری کربن مستحکم، تضمین سرمایه‌گذاری به منظور کاهش هزینه‌های سرمایه‌ای نوین فناوری‌ها، و ایجاد زیرساخت‌های تولید و ذخیره‌سازی هیدروژن. برنامه‌ریزی بین‌المللی هماهنگ برای CCS (جداسازی و ذخیره‌سازی کربن)، برق تجدیدپذیر و هیدروژن نیز ضروری است تا صنعت فولاد بتواند استراتژی‌های بلندمدت خود را تدوین کند و انتقال ناپذیر شود.

منبع: پایگاه خبری - تحلیلی ایراسین