2026年氫冶金技術與產能佈局展望

T41黃俊傑

一、前言

全球鋼鐵工業正處於技術發展的十字路口，傳統高碳排放的生產模式面臨碳定價機制、環保法規收緊及化石燃料成本波動的嚴峻挑戰。隨着氫基綠色鋼鐵技術的興起，鋼鐵生產正經歷一場從「碳依賴冶金」向「清潔氫能還原」的轉移。此變革不僅是技術的替代，更是對鐵礦石轉化為鋼鐵流程的重新構建，旨在透過氫氣還原技術從源頭消除二氧化碳排放。目前，全球已進入產能部署的關鍵期，預計至2030年後將出現顯著的市場格局變動。

二、氫還原冶金的科學原理與製程創新

氫基直接還原鐵（H-DRI）技術的核心在於化學還原劑的更換，傳統高爐利用一氧化碳剝離鐵礦石中的氧，因而產生大量二氧化碳；而氫冶金系統則改用氫氣作為還原劑，副產物僅為水蒸氣。在反應器設計上，目前主流技術分為豎爐（Shaft Furnace）與流體化床（Fluidised Bed）兩大體系。豎爐系統採取連續逆流操作，鐵礦石由上而下，預熱氫氣由下而上，具備高熱效率與質量傳遞優勢，運作溫度介於800-1000°C，反應時間約6-8小時。流體化床則透過高速氫氣流使礦粉懸浮，達成湍流混合，反應速率更快，運作溫度約750-900°C，反應時間可縮短至2-4小時，且設備設計更為緊湊，主要技術比較如下表一。

表一：氫能還原技術反應器比較表

三、2026年全球大型氫冶金項目進展

位於瑞典博登的Stegra計畫（原H2 Green Steel）計畫於2026年啟動運作，該項目是全球首先從零開始建設的大規模綠色鋼鐵廠。其核心配置包括一座690-700 MW的超大規模電解槽設施，並使用thyssenkrupp nucera的20MW「scalum」鹼性水電解模組。該工廠預計2026年產能為240-250萬噸，並計畫在2028年達到穩定運作，最終在2030年擴產至500萬噸。然而Stegra在2025年底面臨了約11億美元(約347億元新台幣)的資金缺口，反映出大規模綠色轉型過程中的財務壓力。

與此同時，由SSAB、LKAB和Vattenfall聯合推動的HYBRIT計畫同樣進入了關鍵期。其位於瑞典耶利瓦勒的示範工廠預計於2026年完工，具備每年生產120-130萬噸無化石海綿鐵的能力，其位於奧克瑟勒松德（Oxelösund）的高爐將轉型為電爐，以配合產能需求。HYBRIT的優勢在於利用瑞典豐沛綠電解將水轉化為氫氣，並儲存在巨大的地下洞穴中，以供HYBRIT的生產鋼鐵。

HYBRIT計畫是世界上第一個證明無化石價值鏈—從鐵礦石到鋼鐵—在半工業規模上運作的項目。2020-2024年，HYBRIT Luleå的試驗工廠已經生產了5000多噸氫還原鐵，Volvo集團、Epiroc、Peab等客戶已經在汽車、重型機械、建築和消費品中使用這種非化石鋼材，顯示市場對該產品有極高興趣。

四、HyREX(POSCO)與HYFOR(voestalpine)佈署進展

   HyREX是POSCO基於其成熟的FINEX技術發展而來的自主技術。利用多級（通常為四級）流體化床反應器，將粉鐵礦與氫氣反應生成直接還原鐵（DRI），隨後進入ESF（電熔爐）生產鐵水。目前，「浦項國家產業園區計畫變更案」已獲准取得134萬平方米氫還原煉鐵專用地，開發期限延至2041年；POSCO集團正建設HyREX示範工廠，目標2028年投產，2030年前完成30萬噸級實證技術開發並推進商用，是浦項推動高爐轉型為低碳煉鐵的核心戰略。

   voestalpine與Primetals合作開發的HYFOR（Hydrogen Ironmaking Foraging）則更聚焦於「超細礦粉」的處理，強調能處理100%低品位超細鐵礦粉，並結合其Hy4Smelt技術，將HYFOR還原後的DRI直接送入熔煉器。因省去了燒結或球團的造塊製程，故大幅降低了能源消耗和生產成本。位於奧地利Donawitz的HYFOR試驗裝置已穩定運行，並在2024-2025年成功測試利用100%氫氣還原不同粒徑的礦粉。並完成大規模氫氣供應站H2FUTURE擴建，確保HYFOR試驗工廠的氫氣純度與壓力穩定。目前計畫在Linz建立示範規模的Hy4Smelt工廠，產能為每小時3公噸，預計將於2027年底投入運行，同年在Linz與Donawitz廠區將以電爐取代兩座高爐，目標在2029年前減少30%的二氧化碳排放。

五、區域產能佈局與經濟競爭力分析

全球氫冶金產能的擴張呈現明顯的地域聚集特徵，反映出各國政策導向與天然資源的差異：

• 歐洲區域：目前在產能部署上佔據主導地位，預計到2030年全球80%的氫基DRI-EAF產能將集中於此。歐洲產能預計從2025年的250萬噸爆發式增長至2035年的3,500-4,500萬噸。然而，歐洲的領先地位主要源於政策補貼與歐盟碳交易體系（ETS）的壓力，而非成本競爭力。由於工業電價頻繁超過€100/MWh，其氫氣成本居高不下。
• 中東與北非（MENA）：憑藉卓越的太陽能與風能資源，MENA 被視為未來的低成本生產中心。其氫基DRI生產成本預計比歐洲低17%，其中氫氣成本優勢貢獻了該價差的82%。其產能預計在2035年達到2,500-3,500 萬噸。
• 北美地區：發展步伐較穩健，受益於廉價的再生能源與加拿大等地的水電支持，產能預計從2025年的30萬噸增至2035年的1,500-2,500萬噸。

六、中國鋼鐵轉型的現實路徑：從焦爐煤氣到綠氫

近期中國學者指出，雖然氫冶金是減碳終極方案，但「氫從哪裡來」是首要難題。由於中國天然氣資源短缺且綠電製氫成本尚待突破，利用豐富的焦爐煤氣發展氫冶金成為最現實的過渡方案。中國鋼鐵製程長流程佔比高，每年產生約1,800億m³的副產焦爐煤氣，其氫含量高達55%-60%。以此作為還原氣源，可為未來全面過渡到綠氫冶金積累技術經驗。此外，由於鐵礦石資源不斷劣化，高爐製程對低品位礦石的高適應性，使得長流程在未來較長時間內仍將繼續存在。

七、氫能冶金實施挑戰：技術、安全與基礎設施

氫冶金的技術實現面臨多重障礙。首先是資本投入，現有廠區轉換為氫基生產的成本通常超過新廠建設成本的70-80%。其次是氫氣供應鏈的複雜性，氫氣的低體積能量密度要求高壓或低溫儲存，且存在氫脆風險，需專門的管材與安全協議。

此外，電能消耗將大幅增加，生產每噸成品鋼的總電力需求（含製氫與電爐）通常超過3,000-4,000 kWh，因而對綠電需求大幅增加。為維持生產效率，鋼廠需實施先進的過程控制系統（APC），即時監控金屬化率（通常需>90%）與殘餘氧含量，以確保產出高品質的鋼材。

八、結論與未來展望

氫基鋼鐵的普及取決於能否突破經濟瓶頸，隨着電解槽成本因規模化部署而下降，以及氫氣生產成本目標降至每公斤2-3美元以下，綠色鋼鐵將在高端市場（如汽車、航太）具備更強的吸引力 。此外，碳邊境調整機制（CBAM）的實施將重新界定國際競爭力，促使高排放進口產品負擔額外成本，進而推動全球供應鏈向低碳化轉移。對於鋼鐵企業而言，這不僅是環保責任，更是未來數十年的生存戰略。

九、參考資料：

1. Revolutionary Hydrogen-Based Green Steel Production Methods for 2026

https://discoveryalert.com.au/hydrogen-green-steel-production-2026-carbon-emissions/

2. 「「ゼロカーボン・スチール」の実現に向けた技術開発」

https://www.nedo.go.jp/content/100955030.pdf

3. 降本40%！HYBRIT證明大規模儲存氫氣在技術上是可行的

https://www.163.com/dy/article/JPTAD0V605565R3L.html

4. HYBRIT：六年的研究為無化石鋼鐵生產鋪平了道路

https://www.sohu.com/a/804347824_121824195

5. Hy4Smelt & H2FUTURE: Two milestones for green steel production

https://www.voestalpine.com/blog/en/sustainability/greentec-steel/hy4smelt-h2future-two-milestones-for-green-steel-production/