在美国打造清洁钢铁经济

在美国打造清洁钢铁经济

实现净零排放的美国钢铁行业将需要投资于新的低排放初级钢铁生产。

2022 年是气候行动的重要一年,美国在战略和机制上加倍下注,以加速其经济实现净零排放。州和联邦层面的这些激励措施(包括 CHIPS 和科学法案、基础设施投资和就业法案以及通货膨胀减少法案)承诺削减关键部门的排放量、加强社区建设并提供新的发展机会。这对美国重工业来说是一个重要的推动力,尤其是钢铁行业,它们需要监管和经济手段才能有效转型。

由于废料回收率高,美国钢铁行业声称是全球排放足迹最清洁的行业之一。美国大约 70% 的钢材来自这种回收废料(称为再生钢),并在电弧炉(EAF,也称为小型钢厂)中生产。

废品收集、分类和市场执行良好,回收率在 80% 到 90% 之间。但废钢的供应从根本上受到汽车、建筑和白色家电等含钢产品报废速度的限制。这意味着,即使以废钢为基础的供应商扩张并试图提升质量阶梯进入汽车等行业,实现净零钢铁行业仍将需要投资于新的低排放矿石基初级钢材。事实上,由于较高的能源使用量和对煤炭的依赖,中西部少数以矿石为基础的钢铁资产不成比例地占该行业排放量的大约 73%。

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全球情况相似,对矿石钢的依赖程度更高。然而,行业先行者已经在努力通过碳捕获或可再生氢途径来降低排放,以满足买家的需求胃口。

在公私合作伙伴关系的推动下,这种势头表明了在低排放差异化钢材中占据市场份额的意愿,尤其是对于具有自然优势的地区。 IRA 的规定和其他联邦支持与当地供应链和强大的技能基础相结合,为美国生产商提供了一个机会之窗,可以在全球范围内生产最具成本竞争力的低排放钢铁(图 2)——从而改善美国的贸易平衡.

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决策点

过去 10 年,全球钢铁生产排放强度呈稳步上升趋势,这主要得益于中国的新增产能。相反,自 2014 年以来,美国钢铁排放强度降低了 17%,这归功于 EAF 生产的份额增加以及综合设施的能源优化。这些步骤以及设定企业气候目标表明朝着正确的方向前进。然而,如果我们更深入地研究,评估依赖高炉技术的美国生产商(图表 3)在企业层面的气候调整——很明显,需要进行重大技术转变才能收敛到 1.5°C 的轨迹。

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鉴于近一半的主要钢铁资产在这十年中面临着延长其使用寿命的重大投资,选择过渡到利用天然气的直接还原技术可能是保持中西部可持续发展的第一步,帮助该地区与更少的竞争传统的生产基地将在该国其他地方兴起。

令人鼓舞的是,氢气生产税收抵免 (PTC) 提供的补贴提供了一个机会,可以利用同样的直接还原技术跨越到可再生氢气(图表 4)。这可能会将最具成本效益的生产地点转移到那些结合了低成本铁矿石和高可再生能源容量因素(而不是低成本化石燃料)的地点,从而邀请美国的新地区建立低排放炼钢厂。随着这些具有自然优势的地区探索融入新的低排放钢铁供应链的选择,全球范围内也出现了类似的趋势。

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美国高炉运营商采用拥有和经营上游煤矿和焦炭资产的策略,以避免化石燃料价格波动。然而,转向使用天然气的直接还原技术可能会使生产商面临这种波动。在其高峰期,天然气价格比历史平均价格高出 2.5 倍,并且尚未下降(图表 5 比较了能源成本)。为了保证饲料和燃料价格,生产商可以考虑对可再生氢应用相同的商业模式,因为它具有低边际成本的特性,可以实现长期价格稳定。

立即行动以确保美国的竞争力

美国钢铁业以前也来过这里。在 1960 年代,一项新技术(碱性氧气转炉)为钢铁制造商提供了更低的成本并改善了环境和安全性能。与国际同行相比,美国运营商采用这项技术的速度较慢,从而削弱了竞争力。结果?美国钢铁行业从 1950 年的不到 2% 的钢铁进口量增加到仅仅 25 年后的 17%。从 20 世纪 70 年代中期到 2000 年,这导致大约 75% 的美国高炉停产。

今天,该行业发现自己处于类似的境地。鉴于最近的技术试点以及可再生能源和电解槽的成本持续下降,氢基炼钢已成为一种可行的替代方案。最近以氢税收抵免形式出现的联邦政策支持现在已经推动氢基炼钢在美国实现成本平价。通过与州政策制定者、当地社区、劳动力和其他利益相关者合作(图表 7),美国钢铁制造商这次可以引领这项新技术的采用。

这种生态系统方法建立在美国钢铁行业转型所需的其他关键举措的基础上。例如,可持续钢铁原则的签署银行能够很好地帮助他们的客户提供所需的融资,RMI 正在与钢铁采购商合作以汇总清洁需求,而 ORVI 等本地化组织正在规划与特定资产转型相关的区域发展潜力.通过与这一系列的利益相关者和倡议合作,美国钢铁制造商可以创建一个更强大、更具弹性和低排放的行业。

作者:Chathurika Gamage、Kaitlyn Ramirez、Nick Yavorsky、Lachlan Wright © 2021 Rocky Mountain Institute。经许可发布。最初发布在 RMI 上。

Peter Herrmann 在 Unsplash 上的精选照片。

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