ミネソタ州のアイアンレンジで、生産者は排出量を削減するために水素燃料を研究

プラトン再発行

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次の記事は、ミネソタ州北部の独立系非営利コミュニティラジオ局 KAXE/KBXE と協力して、Energy News Network が制作したものです。

地域の水素パートナーシップのリーダーは、ミネソタ州のアイアンレンジをグリーンスチール生産のリーダーにするために、新たな燃料源を利用することを模索している。

ハートランド水素ハブの社長兼最高執行責任者であるトム・エリクソン氏は、「はい、確かに大きな可能性を秘めています」と述べた。 7つの地域プロジェクトのうちの1つ最近、水素燃料の生産を開始するために米国エネルギー省から資金提供を受けました。「タコナイト（鉱業）産業における水素の最初の明白な用途は、単に発電することです。」

米国政府は、地域の水素生産ハブの開発に数十億ドルを投資しており、供給量を増やし、商業的に実行可能にするのに十分なコストを下げるために必要なインフラ整備を促進することを目的としている。

水素は燃焼すると水蒸気と温空気のみを排出しますが、通常、水素は大量の温室効果ガスを排出するプロセスで天然ガスから生成されます。のハートランド水素ハブ再生可能エネルギーと原子力発電を利用して、価格だけでなく気候への影響も軽減しようとします。

当初の焦点はアンモニア肥料用の水素の供給だが、エリクソン氏は、同じ生産量が、アイアンレンジでのタコナイト採掘作業の暖房と電力供給に使用されるより炭素集約的な燃料を置き換えることもできると述べた。

「この業界は、ペレットの製造のため、暖房や熱システムに大量の天然ガスを使用しています」とエリクソン氏は言う。「（システムを）かなり異なる設計にする必要がありますが、それに水素エネルギーを追加して、その観点から排出量を削減することは確実に可能です。」

分子を操作する

宇宙で最も豊富な元素である水素は、歴史的にエネルギーとして利用することが困難でした。 1937 年のヒンデンブルク事故は、水素の爆発性を示す悪名高い例です。

「採掘することはできません。パイプを地面に刺して水素を持ち出すことはできません。何か他のものからそれを生み出す必要があります。これは最小の分子であり、捕捉するのが最も難しい分子です」とエリクソン氏は説明した。「一度制作してしまうと移動するのが最も難しいものです。そのため、実際にコストを削減するために新しい革新的なアイデアを生み出すには、乗り越えなければならないことがいくつかあります。」

現在、商業用水素のほとんどは、メタン源として天然ガスを使用する多くの工業施設で、高温高圧下でメタンから水素原子を分離することによって製造されています。この方法では、水素、一酸化炭素、および比較的少量の二酸化炭素が生成されます。

ミネソタ州はグリーン鉄鋼の製造において、国内の他の州に比べて非常に競争力があることが判明した。

電気分解では、電流を使用して水から水素を分離します。この方法では、酸素と水素以外の副産物や排出物は発生しません。これはエネルギー省の水素エネルギーへの投資の主な焦点です。

ハートランド水素ハブのプロジェクトでは、炭素排出量を年間約 1 万トン削減すると予想されており、これはガソリン車 220,000 万台分に相当します。

ノースダコタ大学の探索研究責任者でもあるエリクソン氏は、水素をより広範囲に利用するためのインフラは将来にあると語った。

「海運は、それが列車であれ、大量の石油を運ぶ船であれ、さらに大きな標的だ」と同氏は語った。「水素燃料の応用目標が少しでも簡単になるかもしれない。」

エリクソン氏の祖父と他の多くの親族はアイアン・レンジのタコナイト鉱山で働いていたが、より高品質のタコナイト・ペレットを生産する技術がキーワティンで研究されており、USスチールは同地で新たな高品質タコナイト工場に150億XNUMX万ドルを投資する予定であると語った。

「レンジにいる人々は、天然ガス、石炭由来ガス、そしてもちろん水素から製造された（高品質のタコナイトペレット）を検討してきた」とエリクソン氏は語った。

ハートランド水素ハブは現在コンセプト開発段階にあり、エリクソン氏は将来のエネルギー技術の進歩に興奮していると述べた。

「私が最も興奮しているのは、大規模な水素生産が見られるようになるということです」と彼は言う。「ひとたびそれを作り始めると、社会に利益をもたらすものを利用する別の方法や、分子を操作するさまざまな方法を見つけ始めることができます。クリーンで信頼性の高い持続可能なエネルギーを提供します。」

熱を感じる

鉄鋼は大量の熱を使用して製造されており、石炭を燃料とする高炉は依然として世界の製鉄能力の 57% に使用されています。これは、世界の鉄鋼生産能力の 67 パーセントが高炉を使用して製造されていた前年からの減少です。世界中で電気炉技術への移行を示しています。

Iron Range の供給品この国の鉄鉱石の4分の3、そこから鋼が作られます。アイアンレンジで採掘事業を所有するUSスチールやクリーブランド・クリフスなどの鉄鋼メーカーは、政府、投資家、顧客から気候変動への排出量を削減するよう圧力が高まっていると感じている。それは将来の環境規制の可能性だけではありません。二酸化炭素排出量が少ない鉄鋼に割増料金を支払う企業が増えています。

鉱山やその他の重工業からの排出量を削減することは、自動車や発電所の浄化よりも大きな課題となることが予想されます。それは、電気の代替手段が広く利用できない巨大な炉やその他の機器に電力を供給する必要があるためです。

これらの要因により、多くのメーカーは水素燃料の可能性を探求しています。ヒビング・タコナイトを所有・運営するクリーブランド・クリフス社は、すでにトレド工場の水素発電プロジェクトへの資金提供を約束している。同社は、プラントに何の変更も加えずに、天然ガス消費量の最大 30 パーセントを水素に置き換えることができると述べています。そして、設備のアップグレードやその他の投資により、この数字は 70% に上昇し、年間 1 万トンの温室効果ガスに相当する可能性があります。

クリーブランド・クリフスは、インディアナ州北部に拠点を置く、連邦政府が資金提供する水素ハブの一部でもある。 10月、当社は米国エネルギー省に認定されました。温室効果ガス排出量を 3 分の 1 以上削減しました。

同社は、排出削減努力がミネソタ州北部にどのような影響を与えるかについてコメント要請に応じなかったが、研究者のロルフ・ウェバーグ氏は、同州の鉱業は水素燃料を利用するのに有利な立場にあると述べた。

ミネソタ大学ダルース校天然資源研究所のエグゼクティブディレクター、ウェバーグ氏は、「ミネソタ州は、グリーン鉄鋼の製造において、国内の他の州に比べて群を抜いて競争力が高いことが判明した」と述べた。「私たちは、将来のエネルギーのためのインフラや水へのアクセスなど、基本的にすべてのリソースを持っています。グリーン鉄と鋼を準備するための水素ベースのアプローチに必要なものがすべて揃っています。」

水素エネルギーの将来に関する議論はまだ始まったばかりです。

「ミネソタの産業界はこれに備えるために投資してきた」とウェバーグ氏は語った。「これはミネソタ州にとって歓迎すべき素晴らしい機会であり、会話はまだ始まったばかりです。これは、この分野で真の先頭に立ち、グリーン水素やグリーンスチールと連携して取り組む機会です。」