摘要：如果我们要在满足全球需求的同时阻止失控的气候污染，我们制造钢铁的方式就需要改变。目前，钢铁的贡献占全球 CO2 的 11%排放，从现在到 2050 年，对该产品的需求预计将增加三分之一。
如果我们要在满足全球需求的同时阻止失控的气候污染，我们制造钢铁的方式就需要改变。目前，钢铁的贡献占全球 CO2 的 11%排放，从现在到 2050 年，对该产品的需求预计将增加三分之一。
只有迅速转向低排放生产技术（例如绿色氢基方法），才能实现清洁钢。为了与国际能源署 （IEA） 的 1.5°C 情景保持一致，估计 35% 的矿石炼钢必须通过氢法（特别是氢基直接还原或 H2-DRI） 在 2050 年。
为了有效地使钢铁脱碳，我们需要考虑钢铁生产的所有过程。炼铁是炼钢过程中碳密集度最高的步骤，对实现这一目标至关重要。
RMI 和雄心勃勃的绿色氢市场领导者联盟 Green Hydrogen Catapult （GHC） 已经接受了钢铁价值链脱碳的挑战，并正在积极努力实现这一目标。
要了解我们如何实现这一目标，我们必须了解我们从哪里来。传统上，炼钢都在一个屋檐下进行，大型综合设施同时支持炼铁和炼钢，煤炭被用作主要燃料和还原剂。正因为如此，廉价的煤炭资源推动了上个世纪炼铁和炼钢的地理格局，随着时间的推移，那些行动最快、能够融入具有规模经济的高度优化设施的人将获得优势。
但是，随着更环保的方法的出现，其成本竞争力是由可再生能源的可用性和可扩展性驱动的，炼铁将被吸引到富含铁矿石和可再生资源的新地区（以新的H2-DRI 项目正在瑞典进行，那里有优质矿石和具有成本竞争力的风能和水电能源的组合。将这些过程分开可能具有成本效益和双赢：炼铁在一个具有丰富矿石和可再生能源潜力的地方进行，而炼钢在其他地方进行，炼钢能力和需求已经到位。这种工艺拆分可以为矿石丰富但炼钢能力薄弱的地区打开新市场，并加速全球向低排放钢铁生产过渡，满足认真对待绿色钢铁的气候意识买家的需求。我们将这些潜在的进出口路线称为绿色铁走廊。
当根据资源和需求战略性地选择出口和进口地点时，Green Iron Corridor 的商业案例变得更加清晰。生产绿色钢铁的成本很大一部分是由可再生氢的成本推动的，约占钢铁成本的 15-40%。因此，具有成本竞争力的氢气生产和铁矿石的地点将具有竞争优势。根据可再生资源的质量、海运的成本和距离以及运输铁而非铁矿石成品的成本和效率之间的特定路线权衡，铁还原可能发生在采矿地点或次要地点，因为在最终装运到炼钢中心之前，可再生能源（从而减少）特别具有竞争力。目前的补贴将降低当今发达国家氢基铁生产的成本，但最终将围绕有竞争力的可再生能源资源优化供应链。
出口方面的另一个关键决定因素是铁矿石资源——并非所有矿石都是一样的。通常，采用电弧炉 （EAF）作的直接还原铁技术更喜欢铁含量至少为 67% 且二氧化硅、磷和氧化铝等关键杂质浓度较低的铁矿石球团。为了满足这一要求，矿石通常在矿山进行选矿，以将氧化铁与杂质分离，生产精矿，然后造粒。这个过程已经在全球范围内常规进行，有利于拥有高品位矿石的地区，如加拿大和巴西，但也有利于低品位矿石，如在美国开采和提纯的 20-35% 铁矿石。
或者，对于由于特定成分而难以升级到 DRI-EAF 级质量的矿石，正在进行中，以利用其他行业（例如铁合金生产）已经得到验证的其他下游加工技术（例如，电熔炼炉，ESF）来去除杂质。这种下游加工可以为碱性氧气炉与 DRI 一起使用提供第二次生命和替代途径。我们的成本分析表明，这两种选择在经济上都是可行的，偏好由现有基础设施和矿石细节驱动，例如起始品位、含铁矿物类型（磁铁矿与赤铁矿）和特定的杂质成分。在主要的铁矿石开采商中，正在为这两种选择进行投资，淡水河谷、力拓和 Fortescue 通过上游选矿增加 DR 级球团矿产量，而力拓和必和必拓则投资于下游 ESF 试点设施。
鉴于这些不同的驱动因素，要了解当今最具竞争力的铁矿石减产地点，需要综合考虑补贴、铁矿石质量和管理、运输距离和可再生资源。RMI 在技术顾问和 GHC 成员的支持下，开发了技术经济模型来识别这些具有成本竞争力的区域，并评估这些因素之间的走廊权衡。该模型证实，成本最低的出口选择，即高品位铁矿石与有利的可再生能源资源和有利的政策位于同一地点，铁的产量可以达到每吨 390 美元，与最近的全球价格相当。
如图表 1 和图表 2 所示，这些出口地点包括美国（由于 IRA 补贴和税收抵免）、南非、加拿大（有税收抵免）、毛里塔尼亚、澳大利亚、巴西和智利。将这些出口地区与具有强大炼钢能力、依赖铁矿石进口以及对绿色氢的需求以满足能源安全和脱碳目标的进口商配对，为欧洲、日本和韩国的主要进口地区制定绿色铁走廊蓝图提供了明确的商业案例。
绿色钢铁走廊可以在整个钢铁价值链中提供效率、成本和增长机会。随着各国制定氢能战略，北非和澳大利亚等地区正在成为有前途的绿色氢出口国，而其他地区将依赖进口来补充其国内生产能力，例如欧盟氢能战略的目标是到 2030 年进口 1000 万吨绿色氢能。当这些进出口区域与现有的铁矿石贸易流程重叠时，与单独运输氢气和矿石相比，运输成品生铁可以节省成本和能源。这一过渡在航运方面几乎不需要改变基础设施，因为压块生铁，也称为热压铁 （HBI），可以通过与现有铁矿石类似的流程进行处理和运输，并充当氢能贸易的载体。
当这些进出口区域与现有的铁矿石贸易流程重叠时，与单独运输氢气和矿石相比，运输成品生铁可以节省成本和能源。
绿色钢铁走廊方法对进口商的主要好处是降低成本并加快其钢铁行业的转型。至关重要的是，它可以帮助避免一些国内的 H2- 实现 1.5°C 校准所需的 DRI 生产基础设施支出，同时仍能节省成本和效率。欧洲政府基金已向 10 个商业规模的氢能就绪直接还原铁设施分配了至少 55 亿美元，但即使有这些慷慨的补贴，公司也难以做出最终的投资决定，理由是国内氢的高成本是财务障碍。相反，公司已经在考虑从氢成本较低的地区向欧洲进口绿色铁，以此以经济高效的方式降低排放，同时仍将钢铁生产留在欧洲（从 55 亿美元的政府投资来看，估计需要 1050 亿美元的资本投资用于新的钢铁设施，至少需要 3300 亿美元用于相关的氢能和电力生产能力总计 4350 亿美元，用于将整个欧洲综合钢铁行业过渡到氢基炼钢）。
建设基础设施以提供大约 500 万吨可再生氢生产以过渡一体化钢铁生产，每年需要 250-350 TWh 的电力——比欧洲目前的发电量增加 10%——由 150-350 GW 的新可再生能源提供，并使用 4.5-1000 万英亩的土地受限地区.相反，通过进口绿色铁而不是在国内生产，可以避免部分基础设施支出和建设，同时还可以节省 5-40% 的清洁钢成本（如图 3 所示，德国作为进口商示例）。这些成本节约可以在保持国内炼钢活动的同时实现，这些活动约占钢铁直接就业岗位的 75%。
在欧洲，愿意为绿色产品支付 20-30% 溢价的坚定买家要求绿色钢铁，并实施碳税，这为尽早建立这些贸易走廊提供了强有力的商业理由。随着欧盟排放交易计划 （ETS） 免费配额的逐步淘汰和碳边境调整机制 （CBAM） 到 2034 年逐步实施，与生产（占消费量的 55%）或进口到欧洲（占消费量的 34%）的化石基钢材相比，还可以实现成本节约。例如，与预计征收 ETS 碳税的国内化石基钢材相比，德国使用成本最低的绿色铁进口制成的钢材在 2028 年的成本将大致相似，到 2030 年将大大降低（成本节省高达 20%）。尽管成本很重要，但并不是一切：其他因素，如可用的熟练劳动力、地缘政治风险、水和土地可用性、政府支持、能源安全和公平、氢能准备和扶持政策以及利益相关者的参与，也将在选择关键的进出口地点时发挥作用。
绿色铁贸易的理念正在获得动力，钢铁老牌企业对绿色铁贸易感兴趣，新公司也开始实地开发。然而，从概念和谅解备忘录到建设和生产的进展还有待观察。为了加速绿色铁供应链，RMI 和 Green Hydrogen Catapult 将结合广泛的行业经验、分析能力和系统级评估，以促进走廊网络的优势。将我们的研究与供应链会议相结合，我们的目标是与私营和公共合作伙伴关系一起启动首创的绿色铁走廊。要实现这一目标，整个价值链都需要采取行动：政府必须表现出意向，进口地区的钢铁制造商必须表现出兴趣，出口地区的钢铁生产商和铁矿石开采商必须开始奠定投资基础。我们可以通过绿色钢铁走廊高效且经济地实现钢铁生产脱碳：现在是加速转型的时候了。
来源：陈讲运清洁能源