บนแหล่งเหล็กของรัฐมินนิโซตา ผู้ผลิตสำรวจเชื้อเพลิงไฮโดรเจนเพื่อลดการปล่อยมลพิษ

เผยแพร่ซ้ำโดยเพลโต

ผู้ติดตาม: 0

เรื่องราวต่อไปนี้จัดทำโดย Energy News Network ด้วยความร่วมมือกับ KAXE/KBXE ซึ่งเป็นสถานีวิทยุชุมชนอิสระที่ไม่แสวงหากำไรทางตอนเหนือของรัฐมินนิโซตา

ผู้นำของความร่วมมือด้านไฮโดรเจนระดับภูมิภาคกำลังสำรวจการใช้แหล่งเชื้อเพลิงที่เกิดขึ้นใหม่ เพื่อช่วยทำให้ Minnesota's Iron Range เป็นผู้นำในการผลิตเหล็กที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม

“ใช่ แน่นอนว่ามันมีศักยภาพที่ยอดเยี่ยม” Tom Erickson ประธานและประธานเจ้าหน้าที่ฝ่ายปฏิบัติการของ Heartland Hydrogen Hub กล่าว หนึ่งในเจ็ดโครงการระดับภูมิภาค เพิ่งได้รับทุนจากกระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกาเพื่อเริ่มการผลิตเชื้อเพลิงไฮโดรเจน “การใช้ไฮโดรเจนอย่างชัดเจนครั้งแรกในอุตสาหกรรมทาโคไนต์ (เหมืองแร่) เป็นเพียงเพื่อผลิตไฟฟ้าเท่านั้น”

รัฐบาลสหรัฐฯ กำลังลงทุนหลายพันล้านเพื่อพัฒนาศูนย์กลางการผลิตไฮโดรเจนในภูมิภาค โดยมีจุดประสงค์เพื่อกระตุ้นโครงสร้างพื้นฐานที่จำเป็นในการเพิ่มอุปทานและลดต้นทุนให้เพียงพอที่จะทำให้สามารถนำไปใช้ได้ในเชิงพาณิชย์

ไฮโดรเจนปล่อยเฉพาะไอน้ำและอากาศอุ่นเมื่อถูกเผาไหม้ แต่โดยทั่วไปจะผลิตจากก๊าซธรรมชาติในกระบวนการที่ปล่อยก๊าซเรือนกระจกสูง ที่ ศูนย์กลางไฮโดรเจนฮาร์ทแลนด์ จะใช้พลังงานทดแทนและพลังงานนิวเคลียร์เพื่อพยายามลดผลกระทบต่อสภาพภูมิอากาศรวมถึงป้ายราคา

จุดมุ่งหมายเบื้องต้นจะอยู่ที่การจัดหาไฮโดรเจนสำหรับปุ๋ยแอมโมเนีย แต่ Erickson กล่าวว่าผลผลิตเดียวกันนี้สามารถทดแทนเชื้อเพลิงที่มีคาร์บอนเข้มข้นมากขึ้น ซึ่งใช้ในการทำความร้อนและให้พลังงานแก่การทำเหมืองทาโคไนต์บนเทือกเขาเหล็ก

“อุตสาหกรรมนั้นใช้ก๊าซธรรมชาติจำนวนมากสำหรับระบบความร้อนและความร้อนเพื่อผลิตเม็ด” เอริกสันกล่าว “คุณจะต้องออกแบบ (ระบบ) แตกต่างออกไปเล็กน้อย แต่คุณสามารถเพิ่มพลังงานไฮโดรเจนลงไปได้อย่างแน่นอน และลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากจุดยืนนั้น”

การจัดการกับโมเลกุล

ไฮโดรเจนเป็นองค์ประกอบที่มีมากที่สุดในจักรวาลในอดีตซึ่งควบคุมเป็นพลังงานได้ยาก ภัยพิบัติฮินเดนเบิร์กในปี 1937 เป็นตัวอย่างที่น่าอับอายซึ่งแสดงให้เห็นถึงคุณสมบัติในการระเบิดของไฮโดรเจน

“คุณไม่สามารถขุดมันได้ คุณไม่สามารถปักท่อลงดินแล้วนำไฮโดรเจนขึ้นมาได้ คุณต้องผลิตจากสิ่งอื่น มันเป็นโมเลกุลที่เล็กที่สุด และยากที่สุดที่จะดักจับ” เอริคสันอธิบาย “เป็นเรื่องยากที่สุดที่จะเคลื่อนย้ายเมื่อคุณผลิตมันขึ้นมาแล้ว ดังนั้นเราจึงมีบางสิ่งที่เราต้องแก้ไขและหาไอเดียใหม่ๆ ที่เป็นนวัตกรรมใหม่เพื่อลดต้นทุนลงจริงๆ”

ไฮโดรเจนเชิงพาณิชย์ส่วนใหญ่ผลิตขึ้นในปัจจุบันโดยการแยกอะตอมไฮโดรเจนออกจากมีเทนภายใต้ความร้อนและความดันสูง โดยโรงงานอุตสาหกรรมหลายแห่งใช้ก๊าซธรรมชาติเป็นแหล่งมีเทน วิธีนี้ผลิตไฮโดรเจน คาร์บอนมอนอกไซด์ และคาร์บอนไดออกไซด์ในปริมาณค่อนข้างน้อย

ปรากฎว่ามินนิโซตามีการแข่งขันสูงในการผลิตเหล็กและเหล็กกล้าที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม นอกเหนือจากรัฐอื่นๆ ในประเทศ

อิเล็กโทรไลซิสจะแยกไฮโดรเจนออกจากน้ำโดยใช้กระแสไฟฟ้า วิธีการนี้ไม่ก่อให้เกิดผลพลอยได้หรือการปล่อยก๊าซเรือนกระจกใดๆ นอกเหนือจากออกซิเจนและไฮโดรเจน เป็นจุดสนใจหลักของการลงทุนด้านพลังงานไฮโดรเจนของกระทรวงพลังงาน

โครงการของ Heartland Hydrogen Hub คาดว่าจะลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนได้ประมาณ 1 ล้านเมตริกตันต่อปี ซึ่งเทียบเท่ากับรถยนต์ที่ใช้น้ำมันเบนซิน 220,000 คัน

เอริคสัน ซึ่งเป็นผู้อำนวยการฝ่ายวิจัยเชิงสำรวจที่มหาวิทยาลัยนอร์ธดาโกตา กล่าวว่าโครงสร้างพื้นฐานสำหรับการใช้ไฮโดรเจนในวงกว้างนั้นจะเกิดขึ้นในอนาคต

“การขนส่ง ไม่ว่าจะเป็นรถไฟหรือเรือที่ขนน้ำมันปริมาณมากไปรอบๆ สิ่งเหล่านี้ยิ่งเป็นเป้าหมายที่ใหญ่กว่า” เขากล่าว “บางทีอาจเป็นเป้าหมายที่ง่ายกว่าเล็กน้อยสำหรับการใช้เชื้อเพลิงไฮโดรเจน”

Erickson ซึ่งปู่และญาติคนอื่นๆ อีกหลายคนทำงานในเหมืองทาโคไนต์บน Iron Range กล่าวว่าเทคโนโลยีในการผลิตเม็ดทาโคไนต์คุณภาพสูงได้รับการศึกษาในเมือง Keewatin ซึ่ง U.S. Steel วางแผนที่จะลงทุน 150 ล้านดอลลาร์ในโรงงานทาโคไนต์คุณภาพสูงแห่งใหม่

“ผู้คนในเทือกเขาได้ดู (เม็ดทาโคไนต์เกรดสูงกว่า) ที่ผลิตจากก๊าซธรรมชาติ จากก๊าซที่ได้มาจากถ่านหิน และแน่นอนจากไฮโดรเจน” เอริกสันกล่าว

ปัจจุบัน Heartland Hydrogen Hub อยู่ในขั้นตอนการพัฒนาแนวคิด และ Erickson กล่าวว่าเขารู้สึกตื่นเต้นกับเทคโนโลยีที่ก้าวหน้าในด้านพลังงานสำหรับอนาคต

“สิ่งที่ฉันตื่นเต้นที่สุดคือการเริ่มเห็นการผลิตไฮโดรเจนในวงกว้างมากขึ้น” เขากล่าว “เมื่อเราเริ่มผลิตมัน เราก็สามารถเริ่มหาวิธีอื่นในการใช้ประโยชน์จากสิ่งที่เป็นประโยชน์ต่อสังคม วิธีต่างๆ ที่เราสามารถจัดการกับโมเลกุลได้ …. เพื่อจัดหาพลังงานที่สะอาด เชื่อถือได้ และยั่งยืน”

รู้สึกถึงความร้อน

เหล็กถูกสร้างขึ้นโดยใช้ความร้อนจำนวนมาก และเตาถลุงเหล็กที่ใช้พลังงานถ่านหินยังคงใช้คิดเป็นร้อยละ 57 ของกำลังการผลิตเหล็กทั่วโลก ซึ่งลดลงจากปีก่อน เมื่อ 67 เปอร์เซ็นต์ของกำลังการผลิตเหล็กของโลกถูกสร้างขึ้นโดยใช้เตาถลุงเหล็ก — นับเป็นการเปลี่ยนแปลงสู่เทคโนโลยีเตาอาร์คไฟฟ้าทั่วโลก

เสบียงเหล็กช่วง สามในสี่ของแร่เหล็กของประเทศซึ่งทำจากเหล็ก ผู้ผลิตเหล็ก เช่น U.S. Steel และ Cleveland-Cliffs ซึ่งเป็นเจ้าของกิจการเหมืองแร่ใน Iron Range กำลังเผชิญกับแรงกดดันที่เพิ่มขึ้นจากรัฐบาล นักลงทุน และลูกค้าให้ลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก ไม่ใช่แค่ศักยภาพสำหรับกฎระเบียบด้านสิ่งแวดล้อมในอนาคตเท่านั้น บริษัทจำนวนมากขึ้นยินดีจ่ายเบี้ยประกันภัยสำหรับเหล็กที่มาพร้อมกับการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่น้อยลง

การลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากเหมืองแร่และอุตสาหกรรมหนักอื่นๆ คาดว่าจะเป็นความท้าทายที่ยิ่งใหญ่กว่าการทำความสะอาดรถยนต์หรือโรงไฟฟ้า นั่นเป็นเพราะความจำเป็นในการจ่ายไฟให้กับเตาเผาขนาดใหญ่และอุปกรณ์อื่นๆ ซึ่งทางเลือกไฟฟ้ายังไม่มีจำหน่ายอย่างแพร่หลาย

ปัจจัยเหล่านี้ทำให้ผู้ผลิตหลายรายสำรวจศักยภาพของเชื้อเพลิงไฮโดรเจน Cleveland-Cliffs ซึ่งเป็นเจ้าของและดำเนินการ Hibbing Taconite มี มุ่งมั่นที่จะให้ทุนสนับสนุนโครงการโรงไฟฟ้าไฮโดรเจนที่โรงงานในเมืองโตเลโดแล้ว หากไม่มีการปรับเปลี่ยนใดๆ ในโรงงาน บริษัทกล่าวว่าจะสามารถทดแทนการใช้ก๊าซธรรมชาติได้ถึง 30 เปอร์เซ็นต์ด้วยไฮโดรเจน และด้วยการอัพเกรดอุปกรณ์และการลงทุนอื่นๆ ตัวเลขนี้อาจเพิ่มขึ้นเป็นร้อยละ 70 คิดเป็นก๊าซเรือนกระจก 1 ล้านเมตริกตันในแต่ละปี

คลีฟแลนด์-คลิฟส์ยังเป็นส่วนหนึ่งของศูนย์กลางไฮโดรเจนที่ได้รับทุนสนับสนุนจากรัฐบาลกลางซึ่งตั้งอยู่ทางตอนเหนือของรัฐอินเดียนา ในเดือนตุลาคม บริษัทได้รับการยอมรับจากกระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกา เพื่อลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกมากกว่าหนึ่งในสาม

บริษัทไม่ตอบสนองต่อคำร้องขอความคิดเห็นเกี่ยวกับความพยายามในการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่อาจส่งผลต่อมินนิโซตาทางตอนเหนือ แต่นักวิจัย รอล์ฟ เวเบิร์ก กล่าวว่าอุตสาหกรรมเหมืองแร่ของรัฐอยู่ในสถานะที่ดีในการใช้เชื้อเพลิงไฮโดรเจน

“ปรากฎว่ามินนิโซตามีการแข่งขันสูงในการผลิตเหล็กและเหล็กกล้าที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม มากกว่ารัฐอื่นๆ ในประเทศ” เวเบิร์ก กรรมการบริหารของสถาบันวิจัยทรัพยากรธรรมชาติแห่งมหาวิทยาลัยมินนิโซตา-ดุลูท กล่าว “เรามีทรัพยากรทั้งหมดโดยพื้นฐานแล้ว รวมถึงโครงสร้างพื้นฐานสำหรับพลังงานในอนาคตและการเข้าถึงน้ำ ทุกสิ่งที่คุณต้องการสำหรับแนวทางที่ใช้ไฮโดรเจนในการเตรียมเหล็กและเหล็กกล้าที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม”

การสนทนาเกี่ยวกับอนาคตของพลังงานไฮโดรเจนเป็นเพียงการเริ่มต้นเท่านั้น

“อุตสาหกรรมมินนิโซตาได้ลงทุนเพื่อเตรียมพร้อมสำหรับเรื่องนี้” Weberg กล่าว “มันเป็นโอกาสที่น่าตื่นเต้นสำหรับมินนิโซตาที่จะยอมรับ และการสนทนาเพิ่งเริ่มต้นขึ้น นี่เป็นโอกาสที่จะเป็นผู้นำในด้านนี้อย่างแท้จริง และยังทำควบคู่กับไฮโดรเจนสีเขียวและเหล็กกล้าสีเขียวอีกด้วย”