510亿！全球首创工业级绿色钢企，引领绿色氢能新趋势
世界上第一个工业规模的绿色钢铁工厂有望带来更清洁的未来。
瑞典初创公司 Stegra 已筹集近 70 亿美元（510亿人民币），从 2026 年开始使用绿色氢生产零排放钢铁。
Stegra 将利用绿氢将铁矿石转化为钢铁，制氢电力来自瑞典北部丰富的水力发电。
截至 2023 年，每年生产氢气近 20 亿吨。
钢冶金会产生大量的二氧化碳。总体而言，炼钢约占世界碳排放量的 8%——是最大的工业排放源之一，远远超过航空等来源。最常见的制造工艺每生产一吨钢会产生约两吨二氧化碳。
少数团体和公司现在正在朝着低排放或零排放钢铁的方向取得重大进展。其中，瑞典公司 Stegra 脱颖而出。（该公司最初名为 H2 Green Steel，9 月更名为 Stegra，在瑞典语中意为“提升”。）
这家成立于 2020 年的初创公司已筹集近 70 亿美元，正在瑞典北部小镇博登建造一家工厂。这将是世界上第一家生产绿色钢铁的工业规模工厂。Stegra 表示，有望在 2026 年开始生产，最初每年生产 250 万吨，逐步增加生产到 450 万吨。
该公司使用利用可再生能源生产的绿氢将铁矿石加工成钢铁。Stegra 的工厂位于瑞典水力资源丰富的地区，将利用水力和风力驱动大型电解槽，将水分解成氢气。然后，氢气将用于与铁矿石作用，以制造金属铁——这是炼钢的关键步骤。
这种利用氢气炼铁（进而炼钢）的工艺已经在 Midrex 的试验工厂中使用过，Stegra 正是从 Midrex 购买了设备。但 Stegra 必须证明，这种工艺可以在更大的工厂中发挥作用。
目前，全世界每 15 分钟生产约 60,000 吨钢铁。
“我们有多个步骤之前从未真正大规模验证过，”Stegra 首席技术官 Maria Persson Gulda 说道。这些步骤包括建造世界上最大的电解槽项目之一。
除了扩大新技术规模的未知数之外，Stegra 还面临着严峻的业务挑战。钢铁行业利润率低、竞争激烈，企业主要依靠价格来赢得客户。
这家成立于 2020 年的初创公司已筹集近 70 亿美元的融资，预计将于 2026 年在博登的工厂开始投产。
Stegra 的经济性规划
Stegra 计算，一旦开始运营，它可以以接近传统产品的成本生产钢铁，这主要归功于它能够获得廉价电力。但它计划多收取 20% 至 30% 的费用，以支付建造工厂所需的 45 亿欧元。
Gulda 表示，该公司已经签订了未来五到七年内生产 120 万吨钢铁的合同。而它最近的客户——例如寻求减少碳排放并将其产品推销为绿色产品的汽车制造商——已经同意支付 30% 的溢价。
现在的问题是：Stegra 能做到吗？
Stegra 的氢冶金路线
要制造钢铁——一种铁和碳的合金，根据需要加入一些其他元素——首先需要从地下挖出的铁矿石中提取氧气。这样就得到了纯化的金属。
最常见的炼钢工艺始于高炉，将矿石与富含碳的煤衍生物焦炭混合并加热。碳与矿石中的氧气反应生成二氧化碳；留下的金属然后进入另一种炉子，在高温高压下，更多的氧气被压入其中。气体与剩余的杂质反应生成各种氧化物，然后被去除，留下钢。
第二种传统方法是直接还原工艺，用于生产世界上一小部分的钢铁。这通常使用天然气，将其分离成氢气和一氧化碳。这两种气体都与氧气发生反应，将其从铁矿石中分离出来，产生二氧化碳和水作为副产品。
该公司的任务是利用其低碳设施清理世界上最脏的工业部门之一。
剩下的铁在电弧炉中熔化，然后进一步加工，用来去除杂质并制造钢铁。总体而言，这种方法的排放量比高炉技术低约 40%，但每生产一吨钢铁仍会产生一吨以上的二氧化碳。
但为什么不直接使用氢气，而是从天然气开始呢？唯一的副产品就是水。如果像 Stegra 计划的那样，使用由清洁能源制成的绿色氢气，那么结果是一种新的、有前途的炼钢方法，理论上可以产生接近零排放。
Stegra 的工艺与标准的直接还原技术非常相似，只是因为它只使用氢气，所以需要更高的温度。这不是唯一一种可以制造碳足迹可以忽略不计的钢铁的方法，但它是唯一一种即将在工业规模上使用的方法。
Stegra 已经为其工厂奠定了基础，并正在为其钢厂安装屋顶和墙壁。第一批设备已安装在电弧炉熔炼铁并生产钢铁的大楼内，而该设施的建设工作正在进行中，该设施将容纳一台 700 兆瓦的电解槽，这是欧洲最大的电解槽。
为了制造氢气、净化铁并每年生产 250 万公吨绿色钢铁，该工厂将消耗 10 太瓦时的电力。这是一个巨大的数字，与爱沙尼亚等小国的年用电量相当。虽然 Stegra 协议中的电力成本是保密的，但公开数据显示，每兆瓦时的电费约为 30 欧元（32 美元）或更高。（按照这个价格，10 太瓦时的成本将达到 3.2 亿美元。）
溢价绿色钢铁的买家在哪里？
优质绿色钢铁的许多买家都来自汽车行业；其中包括梅赛德斯-奔驰、保时捷、宝马、沃尔沃集团和生产卡车和公共汽车的瑞典公司 Scania。
包括宜家在内的六家生产家具、家电和建筑材料的公司也已签约，还有五家购买钢材并将其分销给许多不同制造商的公司也已签约。
其中一些汽车制造商（包括将从 Stegra 和竞争对手 SSAB 购买的沃尔沃）正在将使用绿色钢材制造的汽车宣传为“无化石燃料”。而且由于汽车和卡车的许多零件也比它们使用的钢材贵得多，因此汽车制造商多花一点钱的钢材只会增加汽车成本的一点点——据估计，可能只有几百美元甚至更少。许多公司还设定了减少排放的内部目标，购买绿色钢材可以让他们更接近这些目标。
CBAM 支持 Stegra 的商业模式形成闭环
Stegra 的商业模式之所以能够实现，部分原因是欧盟独特的经济条件。2022 年 12 月，欧洲议会批准了对进口钢铁等碳密集型产品的关税，即碳边境调整机制 (CBAM)。自 2024 年起，该法律要求进口钢铁和其他商品的企业报告材料相关的碳排放量。
从 2026 年开始，企业必须开始支付与材料碳足迹成比例的费用。一些企业已经押注，这足以让 Stegra 的 30% 溢价物有所值。
德国波茨坦可持续发展研究所的研究员 Charlotte Unger 表示，尽管该法律可以激励欧盟内部和向欧洲进口钢铁的企业脱碳，但绿色钢铁制造商可能还需要补贴来分担扩大规模的成本。
就 Stegra 而言，它将从欧盟委员会获得 2.65 亿欧元用于建设工厂；它还从欧盟创新基金获得了 2.5 亿欧元的资助。
与此同时，Stegra 正在努力降低成本并增加收入。首席数字官 Olof Hernell 表示，公司已在数字产品上投入巨资，以提高效率。例如，将使用半自动化系统根据电网价格波动来增加或减少用电量。
Stegra 意识到，没有复杂的软件可以跟踪公司在炼钢过程的每个步骤中产生的排放量。因此，它正在开发自己的碳核算软件，并将很快作为新分拆公司的一部分出售。Hernell 说，这种核算方式对 Stegra 来说极其重要，因为“我们要求相当可观的溢价，而这种溢价只存在于低碳足迹的承诺范围内。”
并非所有人都能复制
Stegra 认为，只要 CBAM 继续存在，其绿色钢铁的需求就绰绰有余，尤其是如果其他碳定价计划生效的话。该公司的乐观情绪源于这样一个事实：它预计将成为第一个上市的公司，并且预计成本会随着时间的推移而下降。
但要让绿色钢铁对市场产生更广泛的影响，或者在多家公司开始大量生产绿色钢铁后保持活力，其制造成本最终，还是不得不面对传统钢铁的竞争。
即使 Stegra 在欧洲前景光明，其氢能炼钢计划在世界许多其他地方也不太可能具有经济意义——至少在不久的将来是这样。
很少有地区拥有如此大量的清洁电力，并且易于接入电网。
卡内基梅隆大学钢铁和炼钢研究中心联合主任、冶金工程师 Chris Pistorius 表示，瑞典北部还富含优质矿石，这些矿石易于用氢直接还原法加工。
Pistorius 说，绿色钢铁可以用低品位矿石制成，“但它确实有电力消耗更高、加工速度更慢的负面影响。”
鉴于欧盟的激励措施，瑞典和欧洲其他地区正在筹备其他氢能炼钢厂。Hybrit 是一种绿色钢铁技术，由 SSAB、矿业公司 LKAB 和能源生产商 Vattenfall 开发，采用的工艺与 Stegra 类似。
LKAB 希望到 2028 年在瑞典北部的耶利瓦勒建成一座示范工厂。然而，由于无法获得必要的环境许可，该工厂的进展被推迟。
还需要更多的新技术进步
与此同时，一家名为 Boston Metal 的公司正在努力将一种不同的技术商业化，通过电流通过铁矿石和电解质的混合物，产生极高的热量，打破氧化铁中的键。
这种电化学过程会产生一种可转化为钢的纯化铁金属。该技术尚未得到大规模验证，但 Boston Metal 希望在 2026 年获得其绿色钢铁工艺的许可。
可以理解的是，这些新技术一开始的成本会更高，消费者或政府将不得不为此买单，澳大利亚纽卡斯尔大学绿色钢铁生产专家杰西卡·艾伦 (Jessica Allen) 表示。
就 Stegra 而言，双方似乎都愿意这样做。但在欧盟以外，这将更加困难。此外，生产足够的绿色钢铁以大幅减少该行业的排放可能需要多种不同的技术才能成功。
尽管如此，艾伦表示，作为第一个进入市场的公司，Stegra 正在发挥至关重要的作用，其表现将在未来几年影响人们对绿色钢铁的看法。“愿意承担风险并真正建设……这正是我们所需要的，”她补充道。“我们需要更多这样的公司。”
目前，Stegra 的工厂——位于瑞典北部的北方森林中——代表了该企业在行业的领先努力。该工厂将于 2026 年开始运营，首次证明钢铁可以在不排放大量二氧化碳的情况下实现工业规模生产，而且同样重要的是，客户愿意为此买单。(Douglas Main)