ورود انرژی هیدروژن به صنعت فولاد اروپا

26 اکتبر 2021 نوشته بارت بی بایک

صنعت فولاد، همراه با حمل و نقل و تولید برق، یکی از سه تولیدکننده اصلی و انتشار دی اکسید کربن است. با ادامه رشد تقاضای جهانی فولاد، بهبود عملکرد زیست محیطی کارخانه‌های فولادی برای گذار سبز ضروری است.

FCH JU از توسعه راه‌های جدید برای سازگاری بیشتر با محیط‌زیست فولاد، با تمرکز بر افزایش مقیاس و ادغام فناوری‌های پیشرفته هیدروژن پشتیبانی می‌کند. برای مثال، پروژه‌های GrInHy هیدروژن صنعتی سبز از طریق الکترولیز با دمای بالا برگشت‌پذیر و GrInHy2.0 هردو توسط FCH JU تأمین مالی می‌شوند. اینکار با هدف توسعه قوی‌ترین سیستم الکترولیز با دمای بالا (HTE) جهان برای کارآمدترین روش تولید انرژی هیدروژن و سپس ادغام آن در یک کارخانه فولادسازی مدرن در مقیاس صنعتی انجام می‌شود.

HTE همچنین به عنوان الکترولیز بخار شناخته می‌شود، یک فناوری بسیار امیدوارکننده است. این در اصل یک فرآیند الکترولیز اکسید جامد (SOE) است که هیدروژن را از آب در دمای بالا تولید می‌کند. فرآیندهای SOE می‌توانند هیدروژن را بسیار کارآمد تولید کنند، به ویژه هنگامی که با فرآیندهای صنعتی که گرمای اتلاف به راحتی در دسترس است جفت شوند. چنین فرآیندی در تولید فولاد موجود است که مقادیر زیادی گرما به صورت اتلاف را آزاد می‌کند که به شکل بخار در دسترس است.

نمونه اولیه GrInHy، اولین سیستم HTE با کلاس مگاوات، به طور کامل در عملیات فولادسازی Salzgitter Mannesmann Forschung GmbH ادغام شده است. تا پایان سال 2022، حداقل 13000 ساعت کار خواهد کرد و در مجموع حدود 100 تن هیدروژن سبز با خلوص بالا تولید خواهد کرد. سهم قابل توجهی از انرژی مورد نیاز برای راه اندازی سیستم HTE به صورت بخار تولید شده در طول تولید فولاد تامین خواهد شد. این امر سیستم را قادر می‌سازد تا به راندمان الکتریکی فوق العاده دست یابد.

کنسرسیوم پروژه که شامل Flachstahl GmbH، Sunfire GmbH، Paul Wurth SA، Tenova SpA و مرکز تحقیقات فرانسوی CEA است، تجزیه و تحلیل دقیقی از پتانسیل هیدروژن تجدیدپذیر در صنعت آهن و فولاد و توصیه‌هایی را در مورد چگونگی ساخت ارائه خواهد کرد. این تیم همچنین تجزیه و تحلیل کاملی از رفتار بلند مدت سلول‌های SOE انجام خواهد داد.

یکی دیگر از فناوری‌های کلیدی در دست توسعه برای تحویل نیروی هیدروژن برای فرآیندهای صنعتی، الکترولیز غشای تبادل پروتون (PEM) است. SOE و PEM هر دو الکترولیزهایی هستند که با تقسیم مولکول آب هیدروژن تولید می‌کنند. اگر آن‌ها بتوانند از گرمای اتلافی استفاده کنند، فرآیندهای SOE کارآمدتر هستند. PEM می‌تواند به شکلی پویاتر عمل کند.

پروژه H2FUTURE با بودجه FCH JU یک سیستم الکترولیز PEM در مقیاس بزرگ 6 مگاواتی را در کارخانه فولاد Voestalpine AG در لینز، اتریش نصب و راه اندازی کرده است. شرکای دیگر پروژه عبارتند از Verbund AG، Siemens AG، Austrian Power Grid AG، K1-MET GmbH و مرکز تحقیقات هلندی TNO.

همکاری بین صنایع پر انتشار و بخش انرژی

پروژه‌های تحقیقاتی تحت حمایت FCH JU، مانند GrInHy، GrInHy2.0، H2FUTURE و بسیاری دیگر، در نهایت به کاهش سطح دی اکسید کربن و گازهای گلخانه‌ای منتشر شده توسط صنعت فولاد کمک خواهند کرد. بنابراین، آن‌ها قرار است نقشی کلیدی در دستیابی به اهداف بلندپروازانه آب و هوایی تعیین شده توسط اتحادیه اروپا ایفا کنند.

در سطحی اساسی‌تر، ابتکارات مشابه برای تحریک همکاری‌های گسترده‌تر و عمیق‌تر بین صنایع پر انتشار و بخش‌های انرژی، بین شرکای علمی و صنعتی و بین مقامات ملی و بین المللی فعالیت می‌کنند. چنین روابط همکاری پایه و اساس پیشرفت علمی و فناوری آینده را تشکیل خواهد داد، زیرا اروپا با چالش‌های جدید، از بحران‌های آب و هوا و سلامت گرفته تا تجدید و دیجیتالی‌شدن اقتصاد مواجه است.

https://sciencebusiness.net