2026/10/08 無化石燃料氫能工廠推動永續鋼鐵生產發展

引用來源：https://hydrogentechworld.com/fossil-free-hydrogen-plant-powers-progress-in-sustainable-steel-production
『參考要點』：
1. 鋼鐵產業正面臨降低環境衝擊與實現脫碳的壓力，其中全面淘汰生產過程中的化石燃料是關鍵措施之一。
2. 霍福斯鋼鐵廠透過淘汰高爐、導入電弧爐、採用富氧燃燒技術，以及推動熱處理爐電氣化等措施，逐步降低碳排放。
 
鋼鐵產業正面臨越來越大的壓力，因為必須降低對環境所造成的影響。鋼鐵產業要實現脫碳，其中一項關鍵措施，就是在整個生產流程中淘汰化石燃料。2023年9月，瑞典鋼鐵製造商Ovako公司啟用全球首座生產無化石燃料氫氣的工廠，這些氫氣可用於在鋼材軋製前加熱鋼材。這是協助該公司實現永續發展宏大目標的重要一步。
 
氫能發展始於霍福斯
新的製氫工廠位於霍福斯鋼鐵廠廠區內，距離斯德哥爾摩以北約200公里。該地擁有悠久的鐵與鋼鐵生產歷史，最早始於1549年，並於1930年安裝第一座電弧爐（EAF）開始朝向脫碳轉型。
隨著時間推移，鋼鐵廠於1977年淘汰了最後一座高爐，並在1995年將鋼材加熱爐改為使用富氧燃燒技術（即液化石油氣與氧氣的混合燃料）。該廠在2012年開始積極推動熱處理爐電氣化，並於2018年公布經過驗證的氣候宣告。這些措施使Ovako公司在從原料取得到產品出廠的生命週期比較中，碳足跡比全球鋼鐵產業平均值低於80%。
鋼鐵生產脫碳有賴於電氣化，以滿足熔煉、熱加工與熱處理所需要的高溫條件。霍福斯的熔煉工場與熱處理爐目前皆使用北歐無化石燃料電力運作，因此大幅降低排放。
剩下的問題在於加熱爐，因為這些加熱爐必須使用液化石油氣等化石燃料，才能產生高達1,200°C的高溫，將鋼材加熱至熱軋所需的溫度。透過水電解製造氫氣，則能讓加熱爐實現間接電氣化，在完全不使用化石燃料的情況下完成加熱。
這就是氫能工廠發揮作用的地方。霍福斯鋼鐵廠目前運轉一座20MW的電解槽，該設備是歐洲規模最大的電解槽之一，每小時可以生產3,880立方公尺的氫氣，並同時產生氧氣。透過使用無化石燃料氫氣，工廠有望每年減少廠區2萬噸的碳足跡。
 
試驗結果展現氫能加熱技術的潛力
Ovako公司決定改用氫氣，這項決定源自與氣體公司Linde Gas AB合作的一項計畫。該計畫進行一項全規模試驗，驗證在實際生產環境中利用氫氣於軋製前加熱鋼材的可行性。Ovako公司於2019年首次進行利用氫氣加熱鋼材以進行實驗室測試。一年後，該製程進一步在實際加熱爐中進行測試，並取得成功。
霍福斯鋼鐵廠的試驗顯示，氫氣可以輕鬆且有效地用於鋼材加熱。最重要的是改用氫氣並未影響鋼材品質。根據這些試驗結果可以確認在適當條件下，氫氣加熱技術可導入鋼鐵廠的加熱爐，進一步降低鋼鐵生產的碳足跡。
 
取用當地供水
霍福斯的電解槽設置於加熱爐附近，因此整個製氫過程可以被視為短暫「借用」水。製氫廠會從當地供水來源取水，並將水分解成氫氣與氧氣。接著，這兩種氣體會再次結合，形成富氧燃燒所需要的燃燒介質，並注入加熱爐中。經過燃燒後，該燃燒介質會重新轉化為水。這種方式只需要數分鐘的儲存容量，作為因應生產與需求波動的緩衝。

全球首座利用電解技術生產無化石燃料氫氣、用於鋼材軋製前加熱的工廠，採用再生能源電力供電，並建置於Ovako公司位於霍福斯的鋼鐵廠內。

這套系統包含許多不同組件，包括：電解槽本身、洗滌器、儲存槽、壓縮機、管線，以及變壓器和整流器等電力設備。此外，該廠也開發了一套智慧控制系統，以實現氫氣與丙烷（LPG）富氧燃燒技術之間的順暢切換。在製氫廠正式投入運作前，Ovako公司的專家進行了大量測試，以確保系統所有組件均能正常運作。
 
製氫廠帶來更廣泛的效益
這項計畫的推動仰賴多個重要合作夥伴共同參與，主要是提供資金支持與技術專業。瑞典能源署透過工業脫碳計畫提供財務支持，而該計畫也獲得歐盟「復甦與韌性基金」（RRF）的支持。該基金隸屬於下一代歐盟計畫，旨在推動歐洲朝向更永續的發展。
從技術與營運層面來看，Hitachi Energy公司與Nel Hydrogen公司提供專業技術的支持，以推動製氫廠用於供應加熱爐燃料與維持電網穩定的相關工作。
該計畫的其他合作夥伴還包括Volvo Group公司與Stegra公司（前身為H2 Green Steel公司），兩者皆致力於擴大氫氣的應用。Volvo公司透過與Daimler Trucks公司的合作，利用霍福斯的經驗，探索氫氣如何作為零排放道路運輸的燃料。同時，Stegra公司則利用該計畫累積的經驗，引導自身以氫氣為動力生產低排放鋼材的相關工作。
製氫廠產生的多餘熱能也被用於區域供熱。
 
更廣泛環境計畫的一部分
環境永續長期以來一直是Ovako公司營運的核心，並高度重視降低鋼鐵生產過程中的碳排放。自2022年1月起，產品皆採用碳中和方式生產，剩餘的排放則透過經過驗證的碳權進行抵銷。
Ovako公司與眾不同之處在於完全依賴鋼鐵廢料作為原料，而非開採鐵礦石。這種方式利用了鋼材可無限回收再利用，並且不會影響品質的特性。

這座鹼性電解製氫廠的容量為20MW，由八組電解槽堆組成，每小時可生產3,880立方公尺的氫氣，並同時產生氧氣。

作為「燈塔計畫」建置的製氫廠，展示了高溫工業熱能完全以無化石燃料方式產生的潛力。透過安裝八組鹼性電解槽，這座製氫廠建立了二氧化碳排放量較目前水準降低50%的示範案例。
 
鋼鐵生產的未來
霍福斯的製氫廠只是起點。我們的目標是在2030年前，在Ovako公司所有進行鋼材軋製的設施導入當地製氫，只要有足夠的無化石燃料電力可支持電解製程即可。
這項技術最初只是一個停留在理論上的構想，最終發展成一套具體可行的解決方案，並具備大幅降低碳排放的潛力。氫能技術在產業中的應用潛力十分龐大，如果全球有更多鋼鐵廠及其他產業採用這項解決方案，每年可減少3億噸二氧化碳排放。