在科技的發(fā)展道路上，離不開能源的助力，特別是再科技飛速發(fā)展的今天，而地球上的能源有限，就需要科研人員不斷開發(fā)新能源，這就再當(dāng)下最需要研發(fā)太陽能的使用。美國的鋼鐵產(chǎn)業(yè)正在迎來綠色轉(zhuǎn)型的重要節(jié)點，該國首批以可再生能源為驅(qū)動力的煉鋼廠即將問世。多年來，廉價量多的煤電和頁巖氣推動了美國鋼鐵冶煉的持續(xù)擴張，隨著全球加速推動綠色能源轉(zhuǎn)型，風(fēng)電和光伏發(fā)電成本持續(xù)下降，該國越來越多的鋼鐵商踏上了“脫碳”之路，尋求最大程度降低“排放大戶”鋼鐵冶煉的碳足跡。

“風(fēng)能煉鋼”或年底實現(xiàn)

美國CNBC新聞網(wǎng)日前報道稱，全美首座100%風(fēng)能供電的煉鋼廠預(yù)計將于今年底投產(chǎn)運營。這座耗資2.5億美元的“風(fēng)能煉鋼廠”歸美國第二大鋼鐵公司紐柯(Nucor)所有，廠址位于密蘇里州塞達利亞(Sedalia)，該公司將利用風(fēng)電驅(qū)動電弧爐，將廢鋼熔化進而將其轉(zhuǎn)變?yōu)樾碌脑偕?。紐柯在一份聲明中表示，公司一直在尋找提高能源效率以減少對環(huán)境負面影響的方法，對于即將成為美首個“風(fēng)能煉鋼者”感到高興。風(fēng)電正逐漸成為最主要的清潔供電方式之一，可以承擔(dān)包括鋼筋軋制在內(nèi)等一系列電力需求龐大業(yè)務(wù)的供電工作。

據(jù)了解，紐柯與密蘇里州公用事業(yè)公司Evergy達成的75兆瓦電力購買協(xié)議，是促使這座“風(fēng)能煉鋼廠”誕生的主因。美國中西部地區(qū)風(fēng)能資源相對豐富，這使得密蘇里州、內(nèi)布拉斯加州、堪薩斯州等州的風(fēng)力發(fā)電競爭優(yōu)勢十分凸顯，與日漸衰敗的煤炭和低成本天然氣相比，其可以無限供應(yīng)干凈且便宜的風(fēng)電。

紐柯最初并沒有以“100%風(fēng)電運營煉鋼廠”為目標(biāo)，而是以“靠近廢鋼資源”和“最終用途客戶”為主，但密蘇里州長期、固定且便宜的風(fēng)電價格太有吸引力，加上紐柯追求可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，該公司最終選擇在密蘇里州“安家落戶”，并強調(diào)“干凈且便宜的電價”對煉鋼產(chǎn)業(yè)至關(guān)重要。值得一提的是，根據(jù)密蘇里州的《鋼鐵廠法案》，該州允許公用事業(yè)公司為鋁和鋼鐵生產(chǎn)商以及其他購買超過50兆瓦電力的大型企業(yè)申請長達十年的折扣電價。目前，Evergy正在為此事向州監(jiān)管部門提交申請。

Evergy高級副總裁Chuck Caisley表示，隨著越來越多的投資者和公司追逐可持續(xù)發(fā)展和清潔目標(biāo)，他們會更加頻繁地投建或改造此類工廠。“在堪薩斯州和密蘇里州，我們擁有很大的價格優(yōu)勢，在滿足現(xiàn)有和潛在客戶清潔電力需求的同時，進一步改善了環(huán)境并創(chuàng)造了就業(yè)。”他說，“我們希望未來幾年將更多制造商吸引到中西部。”

這座“風(fēng)能煉鋼廠”投產(chǎn)后預(yù)計需要250名員工，未來將為塞達利亞地區(qū)提供可用于建筑物的再生鋼筋。塞達利亞經(jīng)濟發(fā)展執(zhí)行董事Jessica Craig表示，這座煉鋼廠在過去18個月的建設(shè)中已經(jīng)創(chuàng)造了500個建筑工作崗位，對于社區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展至關(guān)重要。“鑒于這座煉鋼廠的供電屬性，我們即將迎來一次變革型的發(fā)展機遇。“她說，“不管是經(jīng)濟效益，還是社會效益，甚至是應(yīng)對氣候變化危機的積極性。”

“光伏煉鋼廠”預(yù)計2021年問世

值得關(guān)注的是，“光伏煉鋼”也已提上日程。彭博社日前報道稱，俄羅斯第二大鋼鐵制造商耶弗拉茲(Evraz)在科羅拉多州運營的一座再生煉鋼廠，正在從煤炭發(fā)電轉(zhuǎn)向太陽能發(fā)電，其有望成為全美首座100%太陽能供電的煉鋼廠。

9月下旬，耶弗拉茲北美公司與美國電力公司Xcel Energy，以及歐洲最大太陽能開發(fā)商英國石油公司(BP)太陽能子公司光源BP(Lightsource BP)簽署了合作協(xié)議，將在科羅拉多州共同開發(fā)一座價值2.5億美元、裝機240兆瓦的太陽能發(fā)電設(shè)施，旨在為耶弗拉茲旗下落基山煉鋼廠供電。初步預(yù)計這座“光伏煉鋼廠”將于2021年問世，而且將是美國面向單一客戶的最大現(xiàn)場太陽能發(fā)電項目。

Xcel Energy一直是美國最積極部署可再生能源目標(biāo)的公用事業(yè)公司之一，該公司此前決定關(guān)閉落基山地區(qū)的兩座燃煤電站，這直接威脅到了這座基于低成本電力煉鋼廠的生存前景，其主要生產(chǎn)用于鐵路、管道和盤條的鋼材，自1800年代就已經(jīng)存在。光源BP將負責(zé)這座太陽能發(fā)電設(shè)施的融資、建造和運營工作，并在長期電力購買協(xié)議下向Xcel Energy銷售其所有電力，同時同意制定長達20年的固定費率結(jié)構(gòu)合同，使煉鋼廠的固定電價可延長至2041年。

另據(jù)美國有線電視新聞網(wǎng)報道，總部位于加利福尼亞州清潔能源初創(chuàng)公司Heliogen，研發(fā)出了一種利用人工智能的新型太陽能技術(shù)，可以產(chǎn)生1000攝氏度以上高溫，并將應(yīng)用于制造水泥、鋼鐵等所需熱量極高的工業(yè)中。截至目前，商業(yè)聚光太陽能熱系統(tǒng)設(shè)計的最高溫度只有565攝氏度，這對發(fā)電或許很有用，但對許多工業(yè)過程而言還不夠。Heliogen的創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Bill Gross表示，這一技術(shù)突破意味著太陽能有望直接用于制造水泥、鋼鐵等所需熱量極高的工業(yè)，而且生產(chǎn)過程變得更加經(jīng)濟、環(huán)保。

“清潔冶煉”助力鋼鐵脫碳

落基山研究所在一份報告中指出，鋼鐵一直是碳排放大戶，約占全球溫室氣體排放總量的6%至7%。為了降低鋼鐵行業(yè)的碳足跡，鋼鐵商不斷嘗試各種降低排放量的方法，其中就包括“清潔”旗下煉鋼廠。環(huán)保主義人士表示，“風(fēng)光煉鋼”的意義不僅限于國家，更是代表著綠色鋼鐵行業(yè)的潛力，鋼鐵行業(yè)是全球最主要的碳排放來源之一。環(huán)保組織“非凡地球”(Mighty Earth)專家Margaret Hansbrough表示：“這(綠色煉鋼)對能源密集型的鋼鐵行業(yè)的未來具有廣泛意義。”

“非凡地球”在一份報告中指出，鋼鐵領(lǐng)域排放量約占全球碳排放總量的7%，其中大部分來自效率較低的高爐。目前，美國68%的鋼鐵都利用更高效的電弧爐技術(shù)，但該技術(shù)對電力需求龐大，如果轉(zhuǎn)換為清潔電力可以產(chǎn)生顯著的氣候效益。“在鋼鐵生產(chǎn)中使用清潔電力既有利于企業(yè)，也有利于氣候。”Margaret Hansbrough坦言，“在削減煉鋼成本并減少碳足跡的同時，也為鋼鐵行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。”

據(jù)了解，美國最大鋼鐵公司美鋼(USS)11月時確定了最新減排目標(biāo)，旨在到2030年將其溫室氣體排放量減少20%。此外，代表全球鋼鐵生產(chǎn)量80%以上的世界鋼鐵協(xié)會(Worldsteel Association)也發(fā)起了一個“逐步提高計劃”(Step Up program)，以期向碳中和的鋼鐵經(jīng)濟過渡，包括改用含氫燃料等。

落基山研究所高級分析師Thomas Koch Blank指出，氫基煉鋼等可持續(xù)技術(shù)將大大削弱鋼鐵行業(yè)產(chǎn)生的碳排放量。“如果我們不能使煉鋼脫碳，那么鋼鐵行業(yè)仍將貢獻5%的碳排放量。”目前太陽能還未能更好被人類利用，需要科研人員不斷努力，研究出更高效地產(chǎn)品，這樣才能保證我們?nèi)祟惖哪茉磯蛉祟惏l(fā)展所需。