低碳路线图:欧洲钢铁工业实现碳中和路径(3/3)

2023-11-15 15:20 来源: 碳加铁 |作者: 史文飞

编者注:

受能力和时间所限,文中翻译有不妥或不准确之处请见谅,如需报告原文请留言。后续将对技术路线中具体路线进行逐一介绍,敬请关注。

2050年钢铁产量增长预测

如图5所示,上述二氧化碳减排量是根据2050年2亿吨粗钢年产量的边际产量增长进行估计的,与2010年的产量水平相比,这意味着每年增长约0.5%。

钢铁生产结构的预计演变如图6所示。这使得预计的钢铁产量建立在“当前项目”路径的假定技术组合上。然而,如果目前半成品和成品进口的激增是一个持续的长期趋势,而不是短期偏差,那么欧盟粗钢产量的增长可能远低于预测。

如果欧盟钢铁产量继续停滞不前,保持在2015年的水平(1.66亿吨粗钢),事实上,正如本研究所估计的那样,减排水平可能高于产量增长持续到2050年的水平。


在这种停滞的情况下,“当前项目”路径可能导致2050年6400万吨二氧化碳的排放。这意味着与1990年的水平相比减少了79%。如果欧盟的半成品和成品钢进口进一步增加,取代欧盟的粗钢生产,这种情况可能会发生。也就是说,如果发生“碳泄漏”,欧洲的总排放量将更低,尽管国外的排放量会更高,如果这些地区没有像欧盟钢铁生产商那样沿着脱碳轨道前进,排放量可能会高得多。


废钢及其在减排中的作用

废钢对减少二氧化碳排放至关重要

废钢在欧盟减少二氧化碳排放的钢铁战略中发挥着重要作用。它用于多种钢铁生产路线。然而,废钢的总体可用性是有限的。其到2050年的可用性是通过区分三种废料来源来建模的:家庭废料、即时废料和过时废料。废钢可用性模型的计算方法和结果如图7所示。


炼钢和碳储存投入

能源、原材料和碳储存都是重要因素

实现深度脱碳需要满足许多先决条件,主要是投入材料和原料的可用性。

能源是一项特别重要的投入。转型后的欧盟钢铁行业将对能源产生巨大需求。据估计,这一数字约为400太瓦时/年,包括从电网购买的用于钢铁生产过程的低碳电力(约162太瓦小时/年)和约550万吨绿氢的生产(约234太瓦小时每年),如图8所示。这将需要钢铁行业以外的措施。

这400TWh是欧盟钢铁行业目前电网需求的七倍;它相当于德国的年用电量。

另一个问题包括颗粒的可用性可能有限,以及关键减排技术的市场不发达,因此缺乏供应商。在这方面,钢铁行业必须与球团供应商合作,以克服这些障碍。在脱碳途径中,足够数量和质量的废料可用性也是至关重要的。

碳捕获和储存(CCS)可能发挥重要作用,但可能无法在整个欧盟范围内使用。在一些欧盟成员国,CCS的部署存在重大障碍,甚至被禁止。对于“当前项目”的情况,大约2100万吨/年将被捕获、运输和储存。因此,如果没有CCS,二氧化碳排放量只可能减少67%,而“当前项目”路径中规定的减排量为74%。一些“替代途径”可能需要更多的无二氧化碳电力和氢气,以及高达6300万吨/年的二氧化碳储存能力。


投资要求和持续成本

当前形势与欧盟钢铁行业的潜在转型

欧盟钢铁行业的转型将带来高昂的投资成本,并导致生产成本大幅增加。上述“当前项目”路径意味着钢铁行业将面临巨大的额外投资成本。

假设预计的钢铁产量增长成立,如果该行业要在一夜之间转变为2050年的生产设置,“当前项目”路径需要大约520亿欧元的投资,如图9所示。这些是2050年生产结构所需的非年度资本支出数字,即考虑到现有基础设施,改造现有工厂和新建工厂所需的资本支出数字。这比改造现有炼钢路线所需的投资高出180亿欧元,即53%,这将花费340亿欧元。

注:此处引用的成本数字代表2015年的实际价值,不包括与财产变更、新能源基础设施、额外许可证、所需创新、拆除、扩大规模成本等相关的成本。因此,如果考虑到这些额外的成本因素,投资成本可能会高得多。

在分析钢铁行业的运营成本时,根据Navigant的行业专业知识和钢铁公司的投入,创建了一个低成本和高成本的范围。这是为了解决投入材料和能源未来价格演变的不确定性。对于“当前项目”途径,随着粗钢产量的小幅增长,高达2亿吨,2050年的总生产成本在810亿至1120亿欧元之间,与“正在进行的改造”途径的740亿至910亿欧元总生产成本相比,这是一个大幅增长。这相当于每年增加高达200亿欧元,与“正在进行的改造”途径相比,增幅高达23%。

这些成本增加与“当前项目”途径中使用的全部生产技术组合有关。废料/EAF在这方面发挥着重要作用,到2050年,与高炉/转炉改造相比,废料/EAF的额外成本受到限制。因此,一些替代技术的生产成本的显著增加将部分被废料/EAF相对较低的预计成本“补偿”。研究发现,初级炼钢个别路线的成本影响将显著高于整个钢铁行业的平均成本影响。因此,从2015年到2050年,与改造后的高炉/高炉氧气炉路线(BF/BOF)的生产成本相比,所有主要炼钢路线的平均钢铁生产成本可能会增加100%,见图10

因此,与其他没有以类似方式向低碳发展的地区相比,欧洲初级钢铁生产商将具有特别显著的成本劣势,或者这些地区受益于获得补贴的电力、氢气或碳捕获和储存设施。

结论

彻底改变是减少排放的必要条件

为了达到减排目标,现在就采取行动是很重要的。鉴于钢铁行业的资产密集度,低碳技术(包括工程、许可、建筑)的实施需要时间。今天做出的投资决策只有在10年或更长时间后才会生效。

钢铁行业愿意进行必要的转型,但这不能孤立地进行。相反,应该与政府、能源部门和其他行业合作。钢铁行业的深度转型需要协同努力和支持。这里调查的途径表明,深度减排需要进行几个根本性的改变:

•需要对低碳炼钢技术进行研究、开发和推广。这对个别公司来说风险很高。

•需要对新技术的推广进行大量投资。

•与其他部门的跨部门合作至关重要。这些行业包括化学品、水泥和电力。

•能源系统需要转型:现成的、负担得起的大量二氧化碳中性电力,以及大量具有国际竞争力的绿色氢气。

•可能必须提供碳捕获和储存基础设施,包括二氧化碳运输和储存。

钢铁行业的转型正因几个关键障碍而停滞不前,这些障碍必须得到绝对优先的解决。该研究提出了一系列针对深度脱碳最重要障碍的补救措施。

应尽可能优先使用现有的财政支持方案,如地平线欧洲、伙伴关系、欧洲共同利益的重要项目和ETS创新基金。这将加快该行业的创新。随后,创新去风险机制和跨部门脱碳资金应用于补充现有机制,并解决缺乏足够规模的创新激励和资本的问题。此外,拥有一个明确的监管框架和成功实施关键减排技术的愿景至关重要。

为了推广减排技术,还需要获得足够的低息投资资本。在这里,使用支持机制,例如以碳合同或其他降低风险机制的形式,是可取的。

在创新和实施/推广阶段,必须保持低二氧化碳钢铁行业的竞争力。主要的威胁是低成本的外国竞争,这些竞争可能不会像欧洲生产商那样朝着低碳运营发展,或者发展得没有欧洲生产商那么快。为了最大限度地减少全球竞争对欧盟脱碳工作的不利影响,应制定足够的支持政策

欧盟需要采取措施来确保欧盟钢铁行业的公平竞争环境和竞争力

欧盟监管框架为欧盟钢铁产品与欧盟和全球市场上的第三国竞争对手提供了一个公平的竞争环境,这对于欧盟成功过渡到低二氧化碳钢铁生产至关重要。欧盟需要引入符合世贸组织的措施,使欧盟钢铁行业能够收回脱碳的全部成本。在欧盟市场上销售的钢铁产品,无论是在欧盟生产的还是从第三国进口的,都必须有类似的二氧化碳成本限制。这样的框架还应该激励全球竞争对手走欧盟的脱碳道路。

从更广泛的社会角度来看,除了钢铁行业自身的排放之外,钢铁产品在许多应用或其他行业的产品中都是高效的缓解推动者。根据对大趋势和钢铁应用领域的回顾,得出了钢铁贡献的例子。这些例子包括低碳城市交通基础设施、轻型汽车建设和未来低碳能源资产中的钢铁。除了这些具体的例子,钢铁将是发展循环经济的关键材料。

关于欧洲钢铁协会

欧洲钢铁协会(EUROFER)AISBL是一个根据比利时法律成立的国际非营利组织,总部位于布鲁塞尔。

EUROFER成立于1976年,代表着整个欧盟的钢铁生产。EUROFER成员是整个欧盟的钢铁公司和国家钢铁联合会。瑞士和土耳其的主要钢铁公司和国家钢铁联合会是准成员。

EUROFER记录在欧盟透明度登记册中:93038071152-83

关于欧洲钢铁工业

欧洲钢铁行业在创新和环境可持续性方面处于世界领先地位。它的营业额约为1700亿欧元,直接雇佣了33万名高技能人员,平均每年生产1.7亿吨钢铁。23个欧盟成员国的500多个钢铁生产基地为数百万欧洲公民提供了直接和间接的就业机会。

钢铁与欧洲制造业和建筑业紧密结合,是欧洲发展、增长和就业的支柱。钢是世界上用途最广泛的工业材料之一。该行业开发的数千种不同等级和类型的钢材使现代世界成为可能。钢铁是100%可回收的,因此是循环经济的基本组成部分。

作为一种基本的工程材料,钢铁也是开发和部署创新的二氧化碳减排技术、提高资源效率和促进欧洲可持续发展的重要因素。我们的目标是到2050年将欧洲炼钢的直接二氧化碳排放量至少减少80-95%,并履行我们保护气候的责任。

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