Major changes are taking place in the Sweden’s electricity system and steel industry. Through political agreements, the current government has set national goals of 100% renewable electricity generation and a net zero GHG emissions industry by 2040. This will be achieved by increasing renewable power generation, mainly wind power. In the steel industry, the steel manufacturing groups are beginning to transition to an electricity-based steel manufacturing processes to reduce their GHG emissions. The Swedish steel manufacturing group SSAB and the mining group LKAB, together with Vattenfall, are developing an alternative steel production process free from fossil-based sources. It is called HYBRIT, an alternative technique to reduce iron ore with hydrogen gas, instead of coal which is used today. By producing hydrogen with electrolysis, applying hydrogen reduction technology, and replacing coal powered blast furnaces with electrified arc furnaces for melting the steel, it is possible to create a green and environmentally friendly steel industry. This technique was simulated in a computer model where electricity flows and system component capacity requirements were calculated. The simulation was made of an existing steel manufacturing plant in Oxelösund. A hypothetical case was made where the plant has a fully incorporated HYBRIT steel production chain. Its main power source was a nearby offshore wind power farm which is a planned project by Svea Vind Offshore. Previous studies have simulated HYBRIT steel manufacturing in computer models. However, no similar studies have been made on how these systems operate with variable availability of renewable power. From two studied wind power farm layouts, the results found a relationship between the needed electrolysis capacity as a function of the concentration recycled steel used in the process and the yearly steel production demand. Using the stated goal of SSAB where they use 50% recycled steel as a reference, it was calculated that 286 – 309 MW electrolysis unitsis needed for a yearly steel production of 1.6 million tonnes. / Det sker stora förändringar inom Sveriges elkraftsystem och stålindustri. Den nuvarande regeringen har genom politiska överenskommelser satt nationella mål på 100% förnybar elproduktion, och nollnetto GHG utsläpp inom industrin, tills 2040. Det ska nås genom att öka förnyelsebar elproduktion, huvudsakligen vindkraft. I stålindustrin har ståltillverkningskoncernerna börjat övergå till en elektrifierad ståltillverkningsprocess för att minska utsläppen. Den svenska stålkoncernen SSAB, och gruvdriftskoncernen LKAB, tillsammans med Vattenfall utvecklar en alternativ ståltillverkningsprocess som är fri från fossila källor. Det heter HYBRIT, och är en alternativ metod för att reducera järnmalm med vätgas, i stället för kol som används idag. Genom att producera vätgas med elektrolys, installera vätgasreduktionsteknik, och ersätta de koldrivna masugnarna med eldrivna ljusbågsugnar för att smälta stålet, är det möjligt att skapa en grön och miljövänlig stålindustri. Denna teknik simulerades i en datormodell där elektricitetsflöden och begränsningarna på kapaciteten på systemkomponenterna beräknades. Simuleringen gjordes på ett existerande stålverk i Oxelösund. Ett hypotetiskt fall sattes upp där verket har inkorporerat hela HYBRIT stålproduktionskedjan. Den huvudsakliga kraftkällan var en närliggande havsbaserad vindkraftspark som är ett föreslagit projekt av Svea Vind Offshore. Tidigare studier har simulerat ståltillverkning med HYBRIT teknik i datamodeller. Men, det finns ingen liknade studie som har studerat hur dessa system fungerar med en varierande tillgänglighet på förnyelsebar effekt. Utifrån två studerade vindkraftsparkdesigner blev resultatet en relation mellan den behövda elektrolyskapaciteten som en funktion av andelen återvunnet stål i processen samt det årliga stålproduktionsbehovet. Genom att använda SSAB:s framtida mål där de använder 50% återvunnet stål som referens, beräknades det att 286 – 309 MW elektrolysenheter behövs för en årlig produktion på 1.6 millioner ton stål.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-299938 |
| Date | January 2021 |
| Creators | Vedin, Felix |
| Publisher | KTH, Kraft- och värmeteknologi |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-ITM-EX ; 2021:185 |
Page generated in 0.0017 seconds