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綠氫煉鋼技術與經濟結構之變革路徑

全球鋼鐵產業正面臨碳減排壓力帶來的重大轉型,傳統高爐煉鋼占全球碳排約 8%,而綠色氫能煉鋼則成為深度脫碳的最具可行性路徑。該技術為了充分利用再生能源,以氫氣取代煤與焦炭進行鐵礦石還原,將傳統的高爐化學反應轉變為Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂.,副產品僅為水蒸氣。相較於傳統高爐每噸鋼產出 1.8 至 2.3 噸二氧化碳,氫氣直接還原鐵(H2-DRI)技術能將排放降至 0.1 至 0.4 噸。在技術實踐方面,氫能還原運作溫度為 800 至 900°C,雖低於高爐,但需 4 至 8 小時 的反應時間以達到 92% 至 96% 的高金屬化率。基礎設施改建成本方面,將 200萬噸規模的 DRI 廠進行氫能改裝,約需 2 億至 3 億歐元。然而,綠色鋼鐵的生產成本目前較傳統方式高出 20% 至 40%,主因是綠氫成本(每公斤 2 至 4 歐元)及電弧爐(EAF)的高電力需求。多個指標型專案已展開實踐:瑞典 H2 Green Steel 計畫 2030 年年產 500 萬噸;安賽樂米塔爾(ArcelorMittal) 與 蒂森克虜伯(Thyssenkrupp) 則採取逐步混氫的轉型策略。此外,Boston Metal 等公司開發的 熔融氧化物電解(MOE) 技術,預計在 2026 至 2027 年商業化,可望跳過氫氣生產直接電解煉鋼。隨著歐盟碳交易系統(ETS)價格上升與再生能源成本下降,氫能煉鋼的經濟效益正顯著提升,並吸引汽車與建築業等下游產業支付綠色溢價。