Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Towards a fossil free steel sector: Conditions for technology transfer of hydrogenbased iron and steel in Europe
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM).
2019 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Mot en fossilfri stålsektor : Förutsättningar för tekniköverföring av vätgasbaserat järn och stål i Europa (Swedish)
Abstract [en]

In order to meet the targets of the Paris Agreement, there is a need to significantly reduce emissions from energy-intensive industries, iron and steel included. One promising technology with the potential to reduce the emissions related to iron and steelmaking to basically none is direct reduction with fossil free hydrogen, which requires large amounts of fossil free electricity. This master thesis explores the conditions for this technology in a European context with an energy perspective as the main focus. Three primary steel producing countries in Europe are chosen as focus countries; Germany, France and Italy.

The findings of the study conclude that neither of the focus countries is an optimal sociotechnical fit for hydrogen-based direct reduction for iron and steel production at present. France is the country with the best conditions from a solely energy perspective but lacks some important factors for an enabling environment for technology transfer. Germany on the other hand have the most promising characteristics for an enabling environment but still face large challenges when it comes to power sector decarbonisation. In order to overcome the barriers and create an enabling environment it is key that energy and industry transitions are aligned, that a policy framework that supports these transitions is in place and that key actors representing all aspects of the transition cooperate; from industry to research, academia, policymakers and others.

The findings also show that the current locations of the primary steel plants are in many cases not where the most favourable conditions for renewable power generation are and given the renewable capacity and transmission limitations of today, merely switching to a hydrogenbased process is not likely viable. A future configuration could be decentralised value chains where the different processes are located where there are optimal conditions e.g. that either hydrogen or sponge iron is produced where there are favourable power conditions and then transported to steel plants for the remaining processes in the value chain.

Abstract [sv]

För att nå målen uppsatta i Parisavtalet behöver energiintensiva industrier kraftigt minska sina utsläpp, däribland järn- och stålindustrin. Direktreduktion med fossilfri vätgas är en teknologi med potential att minska utsläppen från järn och ståltillverkning till praktiskt taget noll men kräver stora mängder fossilfri el. Detta examensarbete undersöker de energimässiga förutsättningarna för denna teknik i en europeisk kontext. Tre länder som producerar primärstål är utvalda som fokusländer i studien; Tyskland, Frankrike och Italien.

Resultaten av studien visar att inget av de utvalda länderna i dagsläget har optimala sociotekniska förutsättningar för tekniken. Frankrike är det land med de bästa energimässiga förutsättningarna men saknar några viktiga faktorer för att vara en möjliggörande socioteknisk miljö. Tyskland å andra sidan har de mest lovande förutsättningarna för en lämplig socioteknisk miljö men står inför utmaningar när det kommer till energisystemet och tillgången på fossilfri el. För att skapa förutsättningar för denna teknik är det viktigt med koordinerade omställningar i energisektorn och industrin, policys som möjliggör dessa omställningar samt ett väl fungerande samarbete mellan industrin, akademin, beslutsfattare och andra viktiga aktörer.

Studien visar också att de platser där nuvarande stålverk för primärstål finns inte har de bästa förutsättningar för förnybar elproduktion och att en vätgasbaserad process inte är optimal, baserat på den förnybara kapaciteten och de transmissionsbegränsningar som finns idag i elsystemet. Det finns istället möjlighet till decentraliserade värdekedjor, där varje process placeras där de mest lämpliga förhållandena finns. Detta kan exempelvis innebära att vätgas eller järnsvamp produceras där tillgången till fossilfri el är god, för att sedan transporteras till stålverken för de resterande processtegen.

Place, publisher, year, edition, pages
2019. , p. 119
Series
TRITA-ITM-EX ; 2019:335
Keywords [en]
hydrogen-based iron and steel, direct reduction, industry decarbonisation, energy transition, Multi-level perspective, technology transfer
Keywords [sv]
vätgasbaserat järn och stål, direktreduktion, fossilutfasning i industrin, energiomställning, multinivåperspektiv, tekniköverföring
National Category
Engineering and Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-264106OAI: oai:DiVA.org:kth-264106DiVA, id: diva2:1372050
External cooperation
Hybrit Development
Supervisors
Examiners
Available from: 2019-11-21 Created: 2019-11-21 Last updated: 2019-11-29Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(3527 kB)13 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 3527 kBChecksum SHA-512
bb52ef0c22ecb91f12e7076b5a7e74f9a66a2abfb891102a0888dd9c3ac1b622f38ff49ff84b9841c01ff9d85351137719f0baf27ff629c1908e2de553a462c5
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
School of Industrial Engineering and Management (ITM)
Engineering and Technology

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 13 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 28 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf