On Minnesota's Iron Range, Producers Explore Hydrogen Fuel To Reduce Emissions

Återutgiven av Platon

anhängare: 0

Följande berättelse producerades av Energy News Network i samarbete med KAXE/KBXE, en oberoende, ideell samhällsradiostation i norra Minnesota.

Ledaren för ett regionalt vätepartnerskap undersöker att använda den framväxande bränslekällan för att göra Minnesotas Iron Range till en ledare inom produktion av grönt stål.

"Ja, det har verkligen stor potential", säger Tom Erickson, VD och operativ chef för Heartland Hydrogen Hub, ett av sju regionala projekt nyligen finansierat av det amerikanska energidepartementet för att kickstarta produktionen av vätgasbränsle. "Den första uppenbara användningen av väte inom taconit (gruv)industrin är bara att producera el."

Den amerikanska regeringen investerar miljarder för att utveckla regionala väteproduktionshubbar, avsedda att stimulera den infrastruktur som behövs för att öka utbudet och sänka kostnaderna tillräckligt för att göra det kommersiellt lönsamt.

Vätgas avger bara vattenånga och varm luft vid förbränning, men det produceras vanligtvis av naturgas i en process som skapar höga utsläpp av växthusgaser. De Heartland Hydrogen Hub ska använda förnybar energi och kärnkraft för att försöka minska klimatpåverkan, samt prislappen.

Det initiala fokuset kommer att vara på att leverera väte för ammoniakgödsel, men Erickson sa att samma produktion också skulle kunna ersätta mer kolintensiva bränslen som används för att värma och driva taconitbrytning på Iron Range.

"Denna industrin använder mycket naturgas för värme och termiska system, för att producera pellets," sa Erickson. "Du skulle behöva designa (systemen) en hel del annorlunda, men du kan säkert lägga till lite vätekraft till det och minska utsläppen ur den synvinkeln."

Manipulera molekyler

Det vanligaste grundämnet i universum, väte, har historiskt sett varit svårt att utnyttja till energi. Hindenburg-katastrofen 1937 är ett ökänt exempel som visar vätgas explosiva egenskaper.

"Du kan inte bryta det. Du kan inte sticka ett rör i marken och sedan ta upp väte. Du måste producera det från något annat. Det är den minsta molekylen, den svåraste att fånga”, förklarade Erickson. "Det är det svåraste att flytta runt när man väl har producerat det, så vi har några saker som vi måste komma över och komma bakom att komma med nya innovativa idéer för att verkligen få ner kostnaderna."

Det mesta kommersiella väte produceras idag genom att separera väteatomerna från metan under hög värme och tryck, med många industrianläggningar som använder naturgas som metankälla. Denna metod producerar väte, kolmonoxid och en relativt liten mängd koldioxid.

Det visar sig att Minnesota är mycket konkurrenskraftigt för att tillverka grönt järn och stål, bortom andra stater i landet.

Elektrolys delar väte från vatten med hjälp av en elektrisk ström. Denna metod skapar inga andra biprodukter eller utsläpp än syre och väte. Det är det primära fokus för Department of Energys investering i väteenergi.

Heartland Hydrogen Hubs projekt förväntas minska koldioxidutsläppen med ungefär 1 miljon ton per år, motsvarande 220,000 XNUMX bensindrivna bilar.

Erickson - som också är chef för utforskande forskning vid University of North Dakota - sa att infrastruktur för vätgasanvändning i större skala är i framtiden.

"Sjöfart - oavsett om det är tåg eller om det är fartyg som flyttar runt stora mängder olja - de är ännu större mål", sa han. "Kanske till och med lite enklare mål för applicering av vätebränslet."

Erickson, vars farfar och många andra släktingar arbetade i taconitgruvorna på Iron Range, sa att teknik för att producera taconitpellets av högre kvalitet har studerats i Keewatin, där U.S. Steel planerar att investera 150 miljoner dollar i en ny taconitfabrik av högre kvalitet.

"Folk on the Range har tittat på (högre kvalitet taconit pellets) tillverkade av naturgas, från kol härledda gaser och naturligtvis från väte," sade Erickson.

Heartland Hydrogen Hub befinner sig för närvarande i konceptutvecklingsfasen, och Erickson sa att han är exalterad över den avancerade tekniken inom energi för framtiden.

"Vad jag är mest upphetsad över är att börja se större produktion av väte," sa han. "När vi väl börjar producera det kan vi börja hitta andra sätt att använda de saker som gynnar samhället, olika sätt att manipulera molekylen .... att tillhandahålla ren, pålitlig och hållbar energi.”

Känna värmen

Stål tillverkas med mycket värme, och koldrivna masugnar används fortfarande för 57 procent av den globala ståltillverkningskapaciteten. Det är en minskning från året innan, då 67 procent av världens stålkapacitet tillverkades med masugnar – markerar ett skifte mot ljusbågsugnsteknik över hela världen.

Iron Range levererar tre fjärdedelar av landets järnmalm, av vilket stål tillverkas. Ståltillverkare som U.S. Steel och Cleveland-Cliffs, som äger gruvverksamheten på Iron Range, ser ett växande tryck från regeringar, investerare och kunder att minska sina klimatutsläpp. Det är inte bara potentialen för framtida miljöbestämmelser. Fler företag är villiga att betala en premie för stål som kommer med ett mindre koldioxidavtryck.

Att minska utsläppen från gruvdrift och annan tung industri förväntas bli en större utmaning än att sanera bilar eller kraftverk. Det beror på behovet av att driva stora ugnar och annan utrustning för vilken elektriska alternativ inte är allmänt tillgängliga.

Dessa faktorer får många tillverkare att utforska potentialen för vätebränsle. Cleveland-Cliffs, som äger och driver Hibbing Taconite, har redan åtagit sig att finansiera ett vätekraftprojekt vid dess Toledo-anläggning. Utan någon modifiering av anläggningen säger företaget att det skulle kunna ersätta upp till 30 procent av naturgasförbrukningen med väte. Och med utrustningsuppgraderingar och andra investeringar kan denna siffra stiga till 70 procent, vilket står för 1 miljon ton växthusgaser varje år.

Cleveland-Cliffs är också en del av ett federalt finansierat vätgasnav baserat i norra Indiana. I oktober erkändes företaget av det amerikanska energidepartementet för att minska sina utsläpp av växthusgaser med mer än en tredjedel.

Företaget svarade inte på förfrågningar om kommentarer om vad dess utsläppsminskningsinsatser kan innebära för norra Minnesota, men forskaren Rolf Weberg sa att statens gruvindustri är väl positionerad för att använda vätebränsle.

"Det visar sig att Minnesota är överlägset mycket konkurrenskraftigt för att tillverka grönt järn och stål, bortom andra stater i landet", säger Weberg, verkställande direktör för University of Minnesota-Duluths Natural Resource Research Institute. "Vi har i princip alla resurser, inklusive infrastruktur för framtida energi och tillgång till vatten. Allt du behöver ha för en vätebaserad metod för att förbereda grönt järn och stål.”

Samtal om väteenergins framtid har bara börjat.

"Minnesotas industri har investerat för att förbereda sig för detta," sa Weberg. "Det är en spännande möjlighet för Minnesota att omfamna, och samtalet har precis börjat. Det här är en möjlighet att verkligen leda satsningen på det här området, och även göra det tillsammans med grönt väte och grönt stål.”