在《聯合國氣候變化框架公約》第三十次締約方會議(COP30)落幕後,全球推動綠色低碳轉型的緊迫性進一步提升。鋼鐵產業約占全球二氧化碳排放量的6%至8%,其中高爐煉鐵是主要排放來源。隨著國際社會尋求深度減碳路徑,以氫替代傳統化石燃料的技術受到越來越多重視。然而,全球鋼鐵業能否充分發揮氫能潛力,仍取決於綠氫供應、成本、技術成熟度與產業鏈協同等多重因素。
米德雷克斯(Midrex)近日發布的研究報告指出,氫基直接還原鐵(DRI)已成為全球鋼鐵深度減碳最具前景的技術方向,但其商業化速度將受限於綠氫成本能否大幅下降,以及是否能建立起能支撐產業規模的穩定供應體系。
報告顯示,目前依照不同製氫方式,氫可分為綠氫、藍氫、灰氫、白氫等。綠氫因排放最低,被視為鋼鐵近零排放革命的關鍵,但其成本仍遠高於傳統灰氫,主要因可再生電力價格偏高與電解設備成本昂貴。生產1公斤綠氫約需50至55度電,若以每度0.06美元計算,僅電費就達3美元,而目前綠氫成本大多落在每公斤4至9美元區間,是灰氫的三倍以上。電解槽設備造價目前在每千瓦1,400至1,800美元之間,儘管預估2030年前可降至400美元左右,但仍需大量資金投入才能推動成本快速下降。
相較之下,白氫(天然氫)因具備較低開採成本而受到更多關注。全球從事天然氫勘探的企業數量已從2020年的10家增至2023年的40家,顯示其潛在商業價值正在提升。不過,儲量與開採穩定性仍需更多研究驗證。
報告預測,全球低碳氫產能將從2021年的70萬噸快速成長至2030年的2400萬噸,依賴可再生能源與大型電解項目的快速擴張。包括歐洲、澳洲和拉丁美洲都在建置吉瓦級的電解制氫設施,但其進展仍取決於電網容量、資金可得性與政策推動力度。
在鋼鐵應用方面,氫能主要透過高爐噴吹、氫等離子體熔融還原與氫基直接還原鐵三類技術進入冶金流程。其中,以100%氫作為還原劑的直接還原工藝最具代表性,可直接替代天然氣或煤,實現大幅減排。米德雷克斯指出,其MIDREX®與ENERGIRON®技術已具備使用純氫還原的能力。歐洲鋼鐵業如SSAB、蒂森克虏伯與奧鋼聯均正在推動從高爐向氫基直接還原轉型;瑞典HYBRIT示範項目也將進一步推動純綠氫還原技術的落地;Stegra位於布登的全氫基綠色鋼廠則預計2026年投產,將成為全球首座完全依賴可再生能源與氫基DRI的規模化鋼廠。
然而,氫在鋼鐵業的推動並非沒有挑戰。綠氫供應量遠低於未來需求,且成本高企,仍難與傳統工藝競爭。氫基還原屬吸熱反應,需要額外熱源補償以維持爐內溫度穩定,並需避免水蒸氣在設備上部凝結。此外,各國政策進展不一,部分國家可能放緩碳中和腳步,使投資環境面臨不確定性。
米德雷克斯指出,綠氫在2030年後才可能具備工業規模化供應能力。在此之前,藍氫與混用天然氣的直接還原流程將可能成為過渡路徑。但鋼鐵業能否優先取得氫氣供應仍未明朗,這也將影響企業的技術選擇與投資策略。
報告總結,氫能是否能在鋼鐵業低碳轉型中發揮最大效益,將取決於技術成熟度、氫氣供應能力、氫電成本、基礎設施建設與政策協同等多項因素。雖然氫基鋼鐵技術已逐步由示範走向產業化,但要成為全球鋼鐵的主流路徑仍需時間推動,並仰賴龐大的跨產業投資與全球性合作。