Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии

DOI: 10.52150/2522-9117-2022-36-35-48

Бабаченко Олександр Іванович, д.т.н., с.н.с., Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107. ORCID: 0000-0001-7501-4173. E-mail: office.isi@nas.gov.ua

Нестеров Олександр Станіславович, к.т.н., с.н.с., Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107. ORCID: 0000-0002-0183-0327. E-mail: asn.dnepr@gmail.com

Гармаш Лариса Іванівна, к.т.н., с.н.с., Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107. ORCID: 0000-0002-6873-6685. E-mail: larysagar@gmail.com

ДЕКАРБОНІЗАЦІЯ ТА ЕНЕРГЕТИЧНА КРИЗА

Анотація. Метою дослідження є виявлення нових напрямків скорочення частки викопного палива в енергобалансі промислового виробництва для можливості подолання енергетичної кризи. Останні декілька років людство живе в умовах безпрецендентної енергетичної кризи. Спочатку пандемія коронавірусу, потім різке зростання цін на енергоносії та розв’язана росією війна в Україні загострили проблеми енергоспоживання та посилили необхідність ширшого розвитку альтернативних джерел енергії та новітніх промислових технологій. В кризових умовах 2022 року Європейський Союз не просто зберіг курс на декарбонізацію, а й прискорює трансформацію економіки та промисловості, розуміючи, що це сприяє енергетичній незалежності та безпеці. Розробляються дві ключові стратегії у енергетичній сфері – диверсифікація за допомогою розподілу та балансу джерел енергії, що гарантують безпеку всієї енергетичної системи, та декарбонізація як курс на поступову відмову від традиційних джерел енергії (природний газ, нафта, кам’яне вугілля, торф), зменшення викидів вуглекислого газу та перехід на відновлювані джерела (випромінювання Сонця, вітер, морські припливи, біомаса). Одним із ключових компонентів майбутньої енергетичної системи розглядається нешкідливий для довкілля водень. Проаналізовано основні напрямки Європейської Стратегії в галузі водню, представлено низку основоположних документів енергетичної політики ЄС, прийнятих у 2022 році. Чорна металургія сьогодні є одним із найбільших джерел викидів, тому завдання змінити курс на виробництво з низьким рівнем викидів та вуглецево-нейтральним паливом є для неї одним із найактуальніших. Потенціал водню як палива та відновника відомий давно, але зараз його роль у декарбонізації на всіх етапах металургійного виробництва стає дедалі суттєвішою. У світі запущено декілька великих дослідницьких програм із виробництва водню та відновлення оксидів заліза. На основі глибокої модернізації виробничих потужностей та енергетичних систем, а також запровадження нових новаторських методів кількість поточних річних викидів під час виробництва сталі може бути знижена на 15 – 20 %. Подальше скорочення до ~1,0 т CO2/т сталі можливе за допомогою впровадження нових технологій, таких як рециркуляція колошникового газу в доменній печі, киснева доменна піч, максимальна заміна коксу біомасою та за рахунок заміни вуглецю воднем у таких відновниках та паливах, як природний газ та коксовий газ. Енергетична криза може стати «вікном можливостей», розвиваючи нові напрямки скорочення частки викопного палива в енергобалансі.

Ключові слова: декарбонізація, енергетична криза, водень, низьковуглецеві технології, відновлювальні джерела енергії.

DOI: https://doi.org/10.52150/2522-9117-2022-36-35-48

Посилання для цитування: Бабаченко О. І., Нестеров О. С., Гармаш Л. І. Декарбонізація та енергетична криза. Фундаментальні та прикладні проблеми чорної металургії. 2022. Вип. 36. С. 35-48. https://doi.org/10.52150/2522-9117-2022-36-35-48

Перелік посилань

  1. Paris Agreement. United Nations 2015. URL: https://unfccc.int/files/essential_background/convention/application/pdf/english_paris_agreement.pdf.
  2. Як Європа позбувається залежності від російських енергоресурсів. URL: https://finance.ua/saving/jak-evropa-pozbuvaetsia-zalezhnosti-vid-rosijskyh-energoresursiv#headline_4.
  3. Shared Vision, Common Action: A Stronger Europe. A Global Strategy for the European Union’s Foreign And Security Policy // European External Action. URL:  https://eeas.europa.eu/archives/docs/top_stories/pdf/eugs_review_web.pdf.
  4. European Climate Law. Regulation (EU) 2021/1119 of the European Parliament and of the Council of 30 June 2021 establishing the framework for achieving climate neutrality and amending Regulations (EC). URL:  https://eur-lex.europa.eu/legal-content/en/TXT/?uri=CELEX%3A32021R1119.
  5. EU Taxonomy:  Commission presents Complementary Climate Delegated Act to accelerate decarbonization. European Commission. URL: https://ec.europa.eu/commission/presscorner/detail/en/ip_22_711.
  6. A hydrogen strategy for a climate-neutral Europe. European Commission. Communication from the Commission to the European Parliament, the Council, the European economic and social committee and the committee of the regions. Brussels, 8.7.2020. URL: https://ec.europa.eu/energy/sites/ener/files/hydrogen_strategy.pdf.
  7. IEA shrinks forecast for blue hydrogen production by almost half in wake of global gas crisis in net-zero scenario. URL: https://www.hydrogeninsight.com/production/iea-shrinks-forecast-for-blue-hydrogen-production-by-almost-half-in-wake-of-global-gas-crisis-in-net-zero-scenario/2-1-1342981.
  8. Accelerating hydrogen deployment in the G7: Recommendations for the Hydrogen Action Pact. URL: https://www.irena.org/Publications/2022/Nov/Accelerating-hydrogen-deployment-in-the-G7.
  9. Navigating the future of energy. URL: https://www.rystadenergy.com/.
  10. European Hydrogen Bank will close ‘100% of the cost gap’ between renewable and fossil hydrogen as soon as 2023, but shadow of US tax credit looms. URL: https://www.hydrogeninsight.com/policy/european-hydrogen-bank-will-close-100-of-the-cost-gap-between-renewable-and-fossil-hydrogen-as-soon-as-2023-but-shadow-of-us-tax-credit-looms/2-1-1341703.
  11. REPowerEU: A plan to rapidly reduce dependence on Russian fossil fuels and fast forward the green transition. URL: https://ec.europa.eu/commission/presscorner/detail/en/IP_22_3131.
  12. Germany connects 1 GW of wind, solar to the grid in Sept. URL: https://renewablesnow.com/news/germany-connects-1-gw-of-wind-solar-to-the-grid-in-sept-803003/.
  13. EU unveils $3bn cash pot to realise its hydrogen targets – and it wants projects to fund right now. URL: https://www.hydrogeninsight.com/industrial/eu-unveils-3bn-cash-pot-to-realise-its-hydrogen-targets-and-it-wants-projects-to-fund-right-now/2-1-1341502.
  14. European steel and aluminium sectors call for cautious implementation of carbon import levy. URL: https://www.fastmarkets.com/insights/european-steel-and-aluminium-sectors-call-for-cautious-implementation-of-carbon-import-levy.
  15. Holappa L. A general vision for reduction of energy consumption and CO2 emissions from the steel industry. Metals. 10(9), 1117. DOI: 10.3390/met10091117.
  16. Global Status of CCS 2020- Report of The Global CCS Institute, URL: https://www.globalccsinstitute.com/wp-content/uploads/2021/03/Global-Status-of-CCS-Report-English.pdf.
  17. Birat J.-P., Antoine M., Dubs A., et al. Vers une siderurgie sans carbone? Revue de metallurgie, 1993. 90, No°3. P. 411–422. DOI: 10.1051/metal/199390030411.
  18. Trusted data to back-up your decisions. URL: https://www.icis.com/explore/commodities/energy/hydrogen/?cmpid=PSC%7cENER%7cCHLEG-2022-0824-EMEA-Hydrogen_PPC_Search%7cHydrogen&sfid=7014G000001uSskQAE&gclid=CjwKCAiA68ebBhB-EiwALVC-Nj2joIExQPnOcE31_sKGrYmdJo7zCJ_rAVd_mioJRY4qfBdlziO9nxoCenUQAvD_BwE.
  19. Birat J.-P. Steel and CO2 – the ULCOS Program, CCS and Mineral Carbonation using Steelmaking Slag. URL: https://www.researchgate.net/profile/Jean-Pierre-Birat/publication/237496408_Steel_and_CO2_-_the_ULCOS_Program_CCS_and_Mineral_Carbonation_using_Steelmaking_Slag/links/53f338750cf2da8797445a09/Steel-and-CO2-the-ULCOS-Program-CCS-and-Mineral-Carbonation-using-Steelmaking-pdf.
  20. Jan van der Stel. Development of ULCOS-Blast Furnace: Working-toward tecnology demonstration. URL: https://ieaghg.org/docs/General_Docs/Iron%20and%20Steel%202%20Secured%20presentations/1050%20Jan%20van%20der%20Stel.pdf.
  21. Carbon Recycling Breakthrough Converts 100% Of CO2 Into Ethylene. URL: https://oilprice.com/Energy/Energy-General/Carbon-Recycling-Breakthrough-Coverts-100-Of-CO2-Into-Ethylene.html.
  22. Ultra-Low CO2 URL: https://cordis.europa.eu/project/id/515960.
  23. Birat J.-P., Patisson F., Mirgaux O. Hydrogen Steelmaking, part 2: Competition with other zero-carbon steelmaking solutions geopolitical issues, Materiaux & Techniques. DOI: 10.1051/mattech/2021023.
  24. Hutson M.. The promise of carbon-neutral steel. The New Yorker, Sept. 18, 2021, URL: https://www.newyorker.com/news/annals-of-a-warming-planet/the-promise-of-carbon-neutral-steel.
  25. Kim J., Ahn Y., Roh T. Low-Carbon Management of POSCO in Circular Economy: Current Status and Limitations. Towards a Circular Economy: Corporate Management and Policy Pathways. ERIA Research Project Report 2014-44. Jakarta, Indonesia, 2016; pp. 185–199. URL: https://www.eria.org/RPR_FY2014_No.44_Chapter_11.pdf/.
  26. He K., Wang L., Li X. Review of the Energy Consumption and Production Structure of China’s Steel Industry: Current Situation and Future Development. Metals. 2020. 10. 302// https://doi.org/10.3390/met10030302.
  27. Pedal to the metal: Iron and steel’s US$1.4 trillion shot at decarbonisation. URL: https://www.woodmac.com/horizons/pedal-to-the-metal-iron-and-steels-one-point-four-trillion-usd-shot-at-decarbonisation/.
  28. Average EU steel plant would need a whopping 1.2GW of electrolysers and 4.5 GW of solar to decarbonise/. URL: ttps://www.rechargenews.com/energy-transition/green-hydrogen-average-eu-steel-plant-would-need-a-whopping-1-2gw-of-electrolysers-and-4-5gw-of-solar-to-decarbonise/2-1-1265531.
  29. Abdul Quadera, Shamsuddin Ahmed, S. Z. Dawal, Nukman Y. Present needs, recent progress and future trends of energy-efficient Ultra-Low Carbon Dioxide (CO2) Steelmaking (ULCOS) program. Renewable and Sustainable Energy Reviews. Volume 55, March 2016, Pages 537-549. DOI: 10.1016/j.rser.2015.10.101.
  30. HYBRIT (Hydrogen Breakthrough Ironmaking Technology) https://ssabwebsitecdn.azureedge. net/-/media/hybrit/files/hybrit_brochure.pdf
  31. Hydrogen-Based Steelmaking to Begin in Hamburg. URL: https://corporate.arcelormittal.com/media/case-studies/hydrogen-based-steelmaking-to-begin-in-hamburg.
  32. Hydrogen Scaling Up. The Hydrogen Council. URL: https://hydrogencouncil.com/wp-content/uploads/2017/11/Hydrogen-scaling-up-Hydrogen-Council.pdf.
  33. Укргідроенерго має намір взяти участь у виробництві “зеленого” водню. URL: https://biz.ligazakon.net/ru/news/214443_ukrgidroenergo-namerena-uchastvovat-v-proizvodstve-zelenogo-vodoroda.
  34. Некрасов З. И., Страшников И. В., Хомяков Э. С. Технологические и экономические аспекты применения коксового газа в доменном производстве CCCP. Металлургия чугуна. М. : Металлургия, 1973. № 1. С. 81-84.

No widgets added. You can disable footer widget area in theme options - footer options

Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии
Logo