評析日本鋼鐵業脫碳路徑：應建立綠氫技術領導力加速淘汰BF-BOF

T41黃俊傑、余佳杭

Climate Analytics是一家總部位於柏林的全球性非營利氣候科學與政策研究所，致力於提供尖端科學、分析和支援以加速氣候行動並將暖化控制在1.5°C以下。由於其基於嚴謹的物理科學與經濟模型產出報告，因此在國際氣候談判（如聯合國氣候變遷大會 COP）和各國政策制定中具有極高的權威性與影響力。

近期，Climate Analytics針對全球第三大鋼鐵生產國日本的鋼鐵業脫碳路徑進行分析，T41摘錄報告重點如下：

• 日本鋼鐵業減排現況與挑戰

日本鋼鐵產業占全國二氧化碳排放量高達14%，但目前僅設定2030年減排30%的目標，遠低於日本整體經濟46%的減排目標。日本2024年生產8,400萬噸粗鋼，其中約75%以鐵礦石為主要原料的鋼材，25%使用廢鋼。產業結構高度依賴高爐-轉爐(BF-BOF)生產路線，這種方法約90%的能源來自煤炭，每噸粗鋼產生超過2,300kg二氧化碳，遠高於廢鋼電弧爐(約700kg)和直接還原鐵-電爐(約1,400kg)，而日本政府與鋼鐵業者主要倚賴碳捕捉與封存(CCS)等碳減排技術，持續運營高碳排的煉鋼設施，而非快速部署能從源頭消除排放的「真零碳」(real zero)技術。

• 日本鋼鐵業使用再生能源供電的廢鋼電爐最具成本優勢

Climate Analytics採用平準化鋼鐵成本(LCOS)模型，評估三種主要技術路線(BF-BOF、Scrap-EAF、DRI-EAF)的成本表現(詳如下表1)。結果顯示，日本鋼鐵產業透過購電協議，使用100%再生能源供電的廢鋼電爐生產次級鋼（100%廢鋼），成本為416美元/噸，排放量可低至32kgCO₂-e/噸，均優於使用電網電力的傳統生產方式。惟需確保再生能源、廢鋼能充足與穩定供應。

• 日本鋼鐵業採綠氫DRI-EAF技術是真零碳的最佳路線

採用進口綠氫直接還原鐵HBI-電爐(DRI-EAF)路線，排放量可低至82kgCO₂-e/噸，遠優於近零碳標準。雖然2025年成本為666美元/噸，但預計2028年將降至608美元/噸，低於碳減排BF-BOF的636美元/噸。採用進口綠氫HBI的DRI-EAF，預計2034年成本將降至522美元/噸，屆時將低於使用天然氣的傳統DRI-EAF(569美元/噸)。

• 其他重點分析說明

1. 政策可加速成本轉折：碳定價等政策可加速真零碳的成本競爭力，例如，每噸50美元的碳價可使綠氫DRI-EAF在2028年超越傳統BF-BOF；每噸80美元的碳價(接近歐盟碳交易體系水準)則在2025年即實現超越。
2. 綠氫戰略價值-掌握技術領導力：CCS在煉鋼中的應用能力有限且成本高昂，日本也需要建立新的國際合作關係來封存捕捉的二氧化碳。相較之下，綠氫技術領導力是更可取的選項，日本神戶製鋼、三菱重工等企業集團以及三井、住友等商社，在氫能及氫基直接還原鐵的生產和供應鏈開發方面相當有利。
3. 應加速淘汰BF-BOF產能：日本鋼鐵業應加速淘汰BF-BOF產能，避免在CCS、天然氣和藍氫等領域的大量持續投資，並擴大100%再生能源供電的電爐煉鋼，及將資源轉向更具生產力的真零碳成果，如採用最佳地點進口綠氫HBI的DRI-EAF路線，以實現《巴黎協定》5°C氣候目標。

表1、各生產路徑成本趨勢與碳排強度比較

註：國際能源總署(IEA)近零排放鋼標準為初級鋼（100%鐵礦石、0%廢鋼）400 kgCO₂-e/噸；次級鋼（100%廢鋼）50 kgCO₂-e/噸。