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

由柏拉图重新发布

关注： 0

以下故事由能源新闻网与明尼苏达州北部的独立非营利社区广播电台 KAXE/KBXE 合作制作。

区域氢合作伙伴关系的领导者正在探索使用新兴燃料来源，帮助明尼苏达州的 Iron Range 成为绿色钢铁生产的领导者。

Heartland Hydrogen Hub 总裁兼首席运营官汤姆·埃里克森 (Tom Erickson) 表示：“是的，它当然具有巨大潜力。” 七个区域项目之一最近由美国能源部资助启动氢燃料生产。 “铁燧岩（采矿）行业中氢的第一个明显用途就是发电。”

美国政府正在投资数十亿美元开发区域氢气生产中心，旨在刺激增加供应所需的基础设施，并降低成本以使其在商业上可行。

氢气燃烧时仅排放水蒸气和热空气，但它通常是由天然气产生的，其过程会产生大量温室气体排放。这 Heartland 氢中心将使用可再生能源和核电来尝试减少对气候的影响以及价格标签。

最初的重点将是为氨肥供应氢气，但埃里克森表示，同样的产量也可以替代用于铁岭铁燧石采矿作业加热和供电的碳密集型燃料。

“该行业使用大量天然气用于供热和热力系统，以生产颗粒，”埃里克森说。 “你必须以完全不同的方式设计（系统），但从这个角度来看，你当然可以添加一些氢动力并减少排放。”

操纵分子

氢是宇宙中最丰富的元素，历史上一直难以将其转化为能源。 1937 年的兴登堡灾难是一个臭名昭著的例子，它展示了氢气的爆炸特性。

“你无法开采它。你不能把一根管子插在地里，然后把氢气提上来。你必须用其他东西来生产它。它是最小的分子，也是最难捕获的分子，”埃里克森解释道。 “一旦生产出来，这是最难移动的，所以我们需要克服一些事情，并提出新的创新想法，以真正降低成本。”

如今，大多数商业氢气是通过在高温高压下从甲烷中分离氢原子来生产的，许多工业设施使用天然气作为甲烷来源。该方法产生氢气、一氧化碳和相对少量的二氧化碳。

事实证明，明尼苏达州在生产绿色钢铁方面比国内其他州更具竞争力。

电解利用电流从水中分离出氢气。除氧气和氢气外，该方法不会产生任何副产品或排放物。这是能源部对氢能投资的首要重点。

Heartland 氢中心的项目预计每年将减少约 1 万吨碳排放，相当于 220,000 万辆汽油动力汽车的碳排放量。

兼任北达科他大学探索性研究主任的埃里克森表示，未来将有更广泛使用氢的基础设施。

“航运——无论是火车还是运输大量石油的轮船——它们都是更大的目标，”他说。 “也许氢燃料的应用目标更容易一些。”

埃里克森的祖父和许多其他亲戚都在铁岭的铁燧石矿工作，他表示，基瓦廷已经研究了生产更高品质铁燧石球团的技术，美国钢铁公司计划在那里投资 150 亿美元建设一座新的更高品位的铁燧石厂。

“山脉上的人们已经研究过用天然气、煤衍生气体，当然还有氢气生产的（更高品位的铁燧石球团），”埃里克森说。

Heartland 氢中心目前正处于概念开发阶段，埃里克森表示，他对未来能源技术的进步感到兴奋。

“我最兴奋的是开始看到更大规模的氢气生产，”他说。 “一旦我们开始生产它，我们就可以开始寻找其他方法来利用对社会有利的东西，我们可以操纵分子的不同方式......。提供清洁、可靠和可持续的能源。”

感觉到热

炼钢需要消耗大量热量，而燃煤高炉仍占全球炼钢产能的 57%。这比前一年有所下降，当时全球 67% 的钢铁产能是通过高炉生产的—— 标志着全球向电弧炉技术的转变。

铁岭供应全国四分之三的铁矿石，由其制成。美国钢铁公司 (U.S. Steel) 和克利夫兰克利夫斯钢铁公司 (Cleveland-Cliffs) 等钢铁制造商在 Iron Range 拥有采矿业务，他们正面临来自政府、投资者和客户越来越大的压力，要求其减少气候排放。这不仅仅是未来环境法规的潜力。越来越多的公司愿意为碳足迹较小的钢铁支付溢价。

预计减少采矿和其他重工业的排放将是比清理汽车或发电厂更大的挑战。这是因为需要为大型熔炉和其他设备提供动力，而这些设备尚未广泛使用电力替代品。

这些因素促使许多制造商探索氢燃料的潜力。拥有并经营 Hibbing Taconite 的 Cleveland-Cliffs 已经承诺为其托莱多工厂的氢能项目提供资金。该公司表示，无需对工厂进行任何改造，即可用氢气替代高达 30% 的天然气消耗。随着设备升级和其他投资，这个数字可能会上升到 70%，每年产生 1 万吨温室气体。

克利夫兰克里夫斯也是印第安纳州北部联邦政府资助的氢能中心的一部分。 10月，公司获得美国能源部认可减少三分之一以上的温室气体排放。

该公司没有回应对其减排努力对明尼苏达州北部可能意味着什么的置评请求，但研究员罗尔夫·韦伯格表示，该州的采矿业处于利用氢燃料的有利位置。

明尼苏达大学德卢斯分校自然资源研究所执行主任韦伯格表示：“事实证明，明尼苏达州在生产绿色钢铁方面迄今为止比国内其他州更具竞争力。” “我们基本上拥有所有资源，包括未来能源和水资源的基础设施。采用氢基方法制备绿色钢铁所需的所有条件。”

围绕氢能未来的对话才刚刚开始。

“明尼苏达州工业界一直在投资为此做好准备，”韦伯格说。 “对于明尼苏达州来说，这是一个令人兴奋的机会，对话才刚刚开始。这是一个真正引领这一领域的机会，也可以与绿色氢能和绿色钢铁相结合。”