〈工業技術與資訊〉中鋼十大路徑實現2050淨零永續

中鋼公司總經理王錫欽。(圖:工業技術與資訊月刊)
中鋼公司總經理王錫欽。(圖:工業技術與資訊月刊)

口述╱中鋼公司總經理王錫欽 整理/陳怡如

面對 2050 淨零排放的急迫挑戰,身為傳統印象中「碳排大戶」的鋼鐵業該如何因應?在鋼鐵業打滾 40 年,中鋼公司總經理王錫欽分享中鋼的綠色轉型之道。早在 10 年前,中鋼便率先提出「5G(Green)策略」,為減碳打下基礎;近一年來,更制定「短期減碳,中長程先低碳再零碳」的規劃,以十大路徑實現 2050 碳中和目標。

氣候變遷愈演愈烈,淨零排放是大勢所趨。企業承受來自政府、法規、客戶、投資機構、NGO 等多個層面,急迫又嚴苛的減碳要求,我深刻感受到,節能減碳已經不是環保議題,而是經濟議題,攸關企業的永續經營、興衰存亡,甚至能否存活在國際供應鏈體系裡,產業一定要嚴肅面對,化挑戰為機會。

但淨零排放是全世界最重大,也最艱鉅的挑戰。首先,因為技術還沒到位,有很多還處於概念發展的階段;再者,各行各業都要淨零排放,但鋼鐵業的製程跟水泥或化工不一樣,每一個產業都要找出淨零排放的方法,是多浩大的工程。

過去鋼鐵給大眾的印象,是高能耗、高碳排的產業,其實並非如此。根據 2021 年全世界工業材料用量統計,鋼鐵僅次於水泥,是全世界用量第二大的工業材料,從環保角度來看,鋼鐵百分之百可以回收再利用,目前實質回收率已接近 90%,比大家認為最好回收的鋁還多 5%。

碳排不能只看總量,而要看噸鋼碳排強度,也就是生產 1 噸的鋼跟其他材料比起來,碳排是多還是少。在所有金屬中,鋼鐵是碳排強度最低的金屬,是鋁的六分之一、鎂的十分之一、鈦的二十分之一,所以我相信,面對未來低碳轉型,鋼鐵絕對是不可或缺的支柱材料。

但畢竟鋼鐵產量太大了,所以碳排量也大,目前全球鋼鐵每年總消費量約 18 億噸,等於 180 個中鋼的產量。身為鋼鐵人,深刻體認社會大眾對於鋼鐵業減碳的期待。

提出 5G 策略 打下永續基礎

在永續趨勢下,中鋼早在 10 年前,就已提出「5G(Green)策略」,包含開發綠色製程、製造綠色產品、結盟綠色夥伴、開拓綠色事業、倡導綠色生活。

在綠色製程上,中鋼是一貫作業鋼廠,煉鋼程序很長,從投料進去到成品產出,就要 10 天時間,3 公里長的產線,全是高溫高壓製程,光是高爐就達攝氏 2,000 多度。中鋼竭盡所能把過程中產出的副產爐氣,包含焦爐氣、高爐氣、轉爐氣和很多的廢熱回收,透過汽電共生發電,讓工廠自發電比例大於 52%,相當於半部核能機組。

我們也深入所有製程,找到各種減碳機會,過去 10 年已建立 1,163 項節能減碳方案,成功讓中鋼減碳 135 萬噸/年,相當於 3,479 座大安森林公園之碳匯。減碳是一個積小勝為大勝的工作,必須要點滴經營,把基本功做好,未來實現碳中和也會更加容易。

在綠色產品上,中鋼開發高能效電磁鋼、高強度車用鋼等產品,因為能效提升,重量減輕,客戶用這些綠色產品製成汽車、馬達等終端鋼鐵製品,在使用生命週期中,就有減碳效益。去年,中鋼共生產 1,000 萬噸的鋼,其中綠色鋼品就占了 456 萬噸,可為消費者減碳達 848 萬噸,具很大的外部減碳效益。

中鋼早在 15 年前就和特斯拉(Tesla)結盟,透過協同研發的機制,開發低鐵損、高磁通、薄厚度的電磁鋼片,厚度已從 0.35mm 減少到 0.15mm,不僅導入特斯拉所有車款,歐洲幾大知名車廠也有採用。中鋼的鋼鐵市占率在全球不到 1%,但去年全世界電動車馬達所需要的電磁鋼片,中鋼市占率高達 30%。開發綠色產品,除了讓中鋼低碳轉型外,對於促進電動車的發展也有貢獻。

在綠色夥伴上,則以合作方式,讓中鋼跨域實現循環經濟。鋼廠投入循環經濟有兩大優勢:第一,物料的用量大、種類多,中鋼 1 年所需物料量高達 2,700 萬噸;第二,鋼鐵製程溫度高,能成為許多廢棄物去化的好場域。

早在 1994 年,中鋼就在臨海工業區,建構全國最大的區域能資源整合中心,把中鋼產生的廢熱、水蒸氣和過剩的工業氣體,透過管路輸送給周邊 13 家工廠,2021 年就賣了 158 萬噸蒸汽,減少 38 萬噸碳排,也為中鋼帶來新臺幣 20 億元營收。

現在力推的「鋼化聯產」也是同一概念,只是資源共享的不只是水蒸氣,而是大家想去之而後快的「碳」。透過捕集純化高爐氣裡的一氧化碳和二氧化碳,再交由化工廠製造甲醇、醋酸等化工品,成就化工產業和鋼鐵產業跨業整合的低碳經濟,我把它稱作「區域能資源整合 2.0 版」。目前 1 年可固碳 5,000 噸的實驗產線已建立完成,預估 10 月底舉行落成典禮。

在綠色事業上,中鋼對於再生能源也有很多投入,主要在太陽光電、儲能和離岸風電。目前在集團廠房屋和蓄水池,已建置裝置容量達 87.3MW 的太陽光電;今年中也已完成 1.8MW 的儲能系統,參與台電電網動態調頻(AFC)服務,穩定電網品質,今年底會再增建 2.2MW 儲能系統,讓太陽光電輸出平滑化。

針對離岸風電,中鋼已和歐洲廠商 CIP 合作成立中能發電,投資新臺幣 550 億元,在彰化外海開發 29 號風場,建置容量達 300MW,預計 2024 年併網,1 年發電量可達 11.5 億度,接近中鋼實現碳中和所需新增的 15 億度/年綠電。

中鋼透過捕集純化高爐氣裡的 CO 和 CO2,再交由化工廠製造甲醇、醋酸等化工品,成就化工產業和鋼鐵產業跨業整合的低碳經濟。圖為中鋼的鋼化聯產實驗先導線。
中鋼透過捕集純化高爐氣裡的 CO 和 CO2,再交由化工廠製造甲醇、醋酸等化工品,成就化工產業和鋼鐵產業跨業整合的低碳經濟。圖為中鋼的鋼化聯產實驗先導線。
規劃十大路徑 達到零碳願景

過去大家談論的是節能「減碳」,但我近期深刻感受到,又急又快又強烈的「零碳」要求,這兩者截然不同,態度和策略也完全不一樣。目前全球已有 24 家鋼廠宣示 2050 要達到碳中和,中鋼花了 1 年時間,提出「短期減碳,中長程先低碳再零碳」的十大路徑規劃,實現 2050 碳中和目標。

在短程減碳上,主要透過多用再生能源,以及加大力度提升能源使用效率這兩大路徑,目標是 2025 年的減碳量,比基準年 2018 年減少 7%;在中程低碳上,則透過高爐添加還原鐵、高爐噴氫取代噴煤、鋼化聯產、轉爐增用廢鋼,共四大路徑,希望在 2030 年減碳 22%。後續將持續投入電力化、無碳燃料、捕捉封存(Carbon Capture and Storage;CCS)、全氫能冶煉製程等四大路徑,在 2050 年實現碳中和。

但目前在中長程 8 個路徑上,都還沒有成熟技術,即使在這樣的路徑下,1 年還需要 22 萬噸氫氣、15 億度綠電、160 萬噸廢鋼、150 萬噸還原鐵、1,100 萬噸 CCS,此外還有設備的投資改造,預期將會面臨技術、資源和資本的三大挑戰。

其中,技術絕對要優先面對,就鋼廠最核心的設備和製程,也是耗能和碳排最大的高爐,中鋼已在成功大學成立氫能冶煉研究中心,匯集 11 所學研單位、22 位學者專家,展開技術研發。

2021 年開始,中鋼也投入現場試製,驗證這些路徑的有效性。比如針對高爐添加還原鐵,已在高爐做了 3 次實驗,證實添加 1 噸還原鐵,可以減少高爐碳排 1.5 噸,比預期效果還要好。光是與高爐製程有關的 3 個路徑,未來 3 年中鋼就將投入 29 億元的研發經費。

在轉爐增用廢鋼上,也已完成 33 爐試製,將廢鋼添加量由 10% 提升到 22%,同時將雜質從 133ppm 降到 100ppm 以下,即使在多加廢鋼的情況下,也能做出高級鋼,滿足 HP、DELL、友達等客戶,希望材料供應商將廢鋼比例增至 20% 的減碳要求。

未來中鋼實現碳中和的結構是「三高一電」,將目前 4 座高爐中 1 座停役,換成電爐;我們也針對需要的資源提前布局,比如針對直接還原鐵,已和 4 個團隊在澳洲、馬來西亞尋求適當地點投資設廠。中鋼是玩真的,從減碳到零碳,點點滴滴就這樣推動起來。

採取四大策略 以大帶小解決三碳挑戰

臺灣鋼鐵產業歷經超過一甲子發展,具有非常完整的上游煉鋼、中游軋鋼、下游用鋼的產業鏈。光是中上游,去年產值已達 1.5 兆元,下游更高達 5 兆元,雖然鋼鐵是傳產,但絕對是臺灣經濟發展不可或缺的重要支柱。

現在的競爭不是個別產業的競爭,而是生態體系的競爭,中鋼深刻體認到,下游好,客戶好,中鋼才會好。也因此,中鋼不只要做自己的研發,未來更會整合產官學研的資源,採取以大帶小的方式,用四大策略,持續協助鋼鐵產業面對未來碳定價、碳關稅、碳中和等三碳挑戰,並共創鋼鐵綠色價值。

首先,推動產業數位轉型。臺灣的競爭優勢在於聚落效應,透過建構產業雲,將分工綿密的群聚小廠,虛擬整合成一貫作業的大廠,提升跨廠協作的營運效能。

第二,上下游協同研發,和策略夥伴建立聯合實驗室,作為中鋼上游和下游客戶之間創新研發價值鏈的整合基地,實現從原料串聯到終端產品的協同研發,提升研發效率。

第三,深耕核心技術。針對未來的趨勢產業超前部署,開發核心技術,培植新興的產業聚落。
第四,擴大產業服務團。提供更多元的協助,提升下游廠商精實管理、ESG 作為、節能減碳、碳盤查輔導等,強化其永續競爭力。

未來臺灣鋼鐵產業的發展,絕對不是製造更多鋼鐵,而是從鋼鐵創造更多價值,鋼鐵業需要持續轉型升級,才能提升韌性,創造永續競爭力。

轉載自《工業技術與資訊》月刊第 368 期 2022 年 11 月號,未經授權不得轉載。


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《工業技術與資訊》月刊,現為工研院發行之全院性對外出版品,刊物發行於1991年,目前每期發行數量約為6,000份;對象含括全國具研發單位的中小企業、立法委員、政府官員、媒體等。

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