На полігонах Iron Range в Міннесоті виробники досліджують водневе паливо для зменшення викидів

Перевидано Платоном

читають: 0

Ця історія була створена Energy News Network у співпраці з KAXE/KBXE, незалежною некомерційною громадською радіостанцією на півночі Міннесоти.

Лідер регіонального водневого партнерства вивчає можливість використання нового джерела палива, щоб допомогти зробити Minnesota’s Iron Range лідером у виробництві екологічно чистої сталі.

«Так, безсумнівно, він має великий потенціал», — сказав Том Еріксон, президент і головний операційний директор Heartland Hydrogen Hub, один із семи регіональних проектів нещодавно профінансовано Міністерством енергетики США для запуску виробництва водневого палива. «Перше очевидне використання водню в таконітовій (гірничодобувній) промисловості — це лише виробництво електроенергії».

Уряд США інвестує мільярди в розвиток регіональних центрів виробництва водню, призначених для стимулювання інфраструктури, необхідної для збільшення поставок і зниження вартості настільки, щоб зробити його комерційно життєздатним.

Під час згоряння водень виділяє лише водяну пару та тепле повітря, але зазвичай його виробляють із природного газу в процесі, який створює високі викиди парникових газів. The Heartland Hydrogen Hub використовуватиме відновлювані джерела енергії та ядерну енергію, щоб спробувати зменшити вплив на клімат, а також ціну.

Спочатку увага буде зосереджена на постачанні водню для аміачного добрива, але Еріксон сказав, що така ж продукція може також замінити більш вуглецевоємне паливо, яке використовується для опалення та живлення робіт з видобутку таконіту на Залізному хребті.

«Ця промисловість використовує багато природного газу для опалення та теплових систем для виробництва пелет», — сказав Еріксон. «Вам доведеться розробити (системи) трохи по-іншому, але ви, безперечно, можете додати до цього трохи водневої енергії та зменшити викиди з цієї точки зору».

Маніпулювання молекулами

Найпоширеніший елемент у Всесвіті, водень, історично було важко використовувати в енергію. Катастрофа на Гінденбурзі 1937 року є сумнозвісним прикладом, який демонструє вибухові властивості водню.

«Ви не можете це видобувати. Не можна встромити трубу в землю, а потім підвести водень. Ви повинні виготовити його з чогось іншого. Це найменша молекула, яку найважче вловити», — пояснив Еріксон. «Це найважче рухатися, коли ви його створили, тому ми маємо деякі речі, які нам потрібно подолати, і розробити нові інноваційні ідеї, щоб дійсно знизити витрати».

Більшість комерційного водню сьогодні виробляється шляхом відділення атомів водню від метану під високим нагріванням і тиском, при цьому багато промислових об’єктів використовують природний газ як джерело метану. Цей метод виробляє водень, чадний газ і відносно невелику кількість вуглекислого газу.

Виявляється, що Міннесота є висококонкурентоспроможною у виробництві екологічно чистого чавуну та сталі, ніж інші штати країни.

Електроліз відщеплює водень від води за допомогою електричного струму. Цей метод не створює жодних побічних продуктів або викидів, крім кисню та водню. Це головний напрямок інвестицій Міністерства енергетики у водневу енергетику.

Очікується, що проекти Heartland Hydrogen Hub скоротять викиди вуглецю приблизно на 1 мільйон метричних тонн на рік, що еквівалентно 220,000 XNUMX автомобілів з бензиновими двигунами.

Еріксон, який також є директором дослідницьких досліджень в Університеті Північної Дакоти, сказав, що інфраструктура для використання водню в більш широкому масштабі в майбутньому.

«Судноплавство — чи то потяги, чи то кораблі, що перевозять великі обсяги нафти — вони є ще більшими цілями», — сказав він. «Можливо, навіть трохи легші цілі для застосування водневого палива».

Еріксон, чий дідусь та численні інші родичі працювали на таконітових копальнях на Залізному хребті, сказав, що технологія виробництва високоякісних таконітових гранул була вивчена в Ківатіні, де U.S. Steel планує інвестувати 150 мільйонів доларів у новий завод з високоякісного таконіту.

«Люди на полігонах розглядали (високоякісні таконітові гранули), вироблені з природного газу, газів, отриманих із вугілля, і, звичайно, з водню», — сказав Еріксон.

Heartland Hydrogen Hub зараз знаходиться на стадії розробки концепції, і Еріксон сказав, що він у захваті від передових технологій в енергетиці майбутнього.

«Що мене найбільше хвилює, це почати бачити більш масштабне виробництво водню», — сказав він. «Як тільки ми почнемо його виробляти, ми зможемо почати знаходити інші способи використання речей, які приносять користь суспільству, різні способи, за допомогою яких ми можемо маніпулювати молекулою... забезпечити чисту, надійну та сталу енергію».

Відчуття тепла

Сталь виготовляється з використанням великої кількості тепла, а доменні печі, що працюють на вугіллі, досі використовуються для 57 відсотків світових сталеплавильних потужностей. Це менше, ніж роком раніше, коли 67 відсотків світових сталеливарних потужностей вироблялося за допомогою доменних печей — знаменуючи перехід до технології електродугових печей у всьому світі.

Припаси Iron Range три чверті залізної руди країни, з якого виготовляють сталь. Такі металургійні компанії, як U.S. Steel і Cleveland-Cliffs, які володіють гірничодобувними підприємствами на Айрон-Рейндж, зазнають зростаючого тиску з боку урядів, інвесторів і клієнтів щодо скорочення викидів у клімат. Це не лише потенціал для майбутніх екологічних норм. Більше компаній готові платити більше за сталь, яка має менший вуглецевий слід.

Очікується, що скорочення викидів від гірничодобувної та іншої важкої промисловості буде більшим викликом, ніж очищення автомобілів чи електростанцій. Це через потребу живити масивні печі та інше обладнання, для якого електричні альтернативи недоступні.

Ці фактори спонукають багатьох виробників досліджувати потенціал водневого палива. Cleveland-Cliffs, яка володіє та керує Hibbing Taconite, має вже взяла на себе зобов’язання фінансувати проект водневої електростанції на своєму заводі в Толедо. Без будь-яких модифікацій заводу, компанія каже, що він може замінити до 30 відсотків споживання природного газу воднем. А з модернізацією обладнання та іншими інвестиціями це число може зрости до 70 відсотків, що становить 1 мільйон метричних тонн парникових газів щороку.

Cleveland-Cliffs також є частиною водневого хабу, що фінансується федеральним бюджетом і розташований на півночі Індіани. У жовтні компанію визнало Міністерство енергетики США за скорочення викидів парникових газів більш ніж на одну третину.

Компанія не відповіла на запити щодо коментарів щодо того, що її зусилля зі скорочення викидів можуть означати для північної частини Міннесоти, але дослідник Рольф Веберг сказав, що гірничодобувна промисловість штату має хороші можливості для використання водневого палива.

«Виявилося, що Міннесота має високу конкурентоспроможність у виробництві екологічно чистого чавуну та сталі, ніж інші штати країни», — сказав Веберг, виконавчий директор Інституту дослідження природних ресурсів Університету Міннесоти-Дулут. «Ми маємо практично всі ресурси, включаючи інфраструктуру для майбутньої енергії та доступ до води. Все, що вам потрібно мати для підходу на основі водню до виробництва екологічно чистого чавуну та сталі».

Розмови про майбутнє водневої енергетики тільки починаються.

«Промисловість Міннесоти інвестувала, щоб підготуватися до цього», — сказав Веберг. «Для Міннесоти це захоплююча можливість прийняти, і розмова тільки почалася. Це можливість по-справжньому лідирувати в цій галузі, а також робити це в тандемі з зеленим воднем і зеленою сталлю».