所有的风力发电机和太阳能电池板需要多少钢材？
发布日期：2023-09-21 11:36:03 浏览次数：3 评论：0
导读
最近几天，我终于做出了我的第一个钢铁需求情景预测，钢铁技术将占据主导地位，结果是脱碳曲线。整个21世纪，这已经成为我的习惯，解释什么力量会弯曲曲线。就像所有事情一样，这是一种思维练习，也是一种思考未来的方式，这样投资者、决策者和企业就能在今天做出更好的决定。
在这个过程中，我偶然发现了一些有趣的数据点。其中之一是，美国所有管道中约有3.5亿吨钢铁，是这个主要经济体年需求的四倍。我预计，大量优质钢材将被提炼出来，变成有用的东西，比如风力涡轮机。当然，评论人士指出，石油和天然气行业在1920年至1980年之间建造的许多管道上都覆盖了石棉，在许多地方它们都被埋了起来，因此是否值得将它们挖出来是需要怀疑的。另一位评论者指出，美国环保署的材料表明，许多反应堆的内部都被含有铀、钍、镭及其衰变产物钾-40和铅-210/钋-210等物质的污泥所包围。
一些管道在许多情况下将被视为有毒废物，而不能作为废弃资产。由于我的计算是为了唤起人们的回忆，而不是规定，所以我并不特别担心，但现在我更担心的是那些有毒的材料，它们将被留在地上生锈。
我们已经生产了大量的钢铁，在未来岁月中还将生产大量的钢铁，但我们却越来越多地丢弃我们已经生产的钢铁产品，并继续向全球供应新的钢铁。中国大规模的城市基础设施建设即将结束，这是近年来钢铁的主要需求来源之一，中国的汽车保有量可能达不到西方的水平，而且中国将在更大程度上向钢铁报废和循环经济过渡。世界上仍在发展的部分地区不会像中国那样快速发展，也不会像中国在1978年或14亿人口时那样接近零基础设施。因此，在我的预测中，制造业和需求曲线将会变平，更多的是由废钢通过可再生电力驱动的小型钢铁厂运行，这对气候有明显的好处。
但在回顾安赛乐米塔尔(ArcelorMittal)的资料时，我发现了另一个有趣的事实。安赛乐米塔尔是一家年收入800亿美元的跨国钢铁公司，总部位于卢森堡，2006年被印度公司米塔尔钢铁(Mittal steel)收购。
研究显示，每MW的太阳能发电需要35-45吨钢材，每兆瓦的风力发电需要120-180吨钢材（仅适用于海上风电使用的钢材）。
这非常有趣，以至于我不禁要问，如果只假设风能和太阳能，那么要满足世界上所有的能源需求需要多少钢铁。再次强调，这是一个旨在唤起人们共鸣的思维练习，而不是断言它们将提供更多的能量。
这些数字不包括陆上风力，这类设施由于地基在地面上，对钢铁的需求较低。由于太阳能的简单性和在数量上的优势，它很可能最终会比风能提供更多的能源。如上所述，与核能和其他发电技术相比，风能和太阳能都具有巨大的规模和模块化优势，所以最终组合中不会有很多其他新一代发电技术。
综合这些因素，我认为未来的平均产量为每MW需要70吨钢材。
下一个问题是需要多少能量？最近，我发表了我的一个评估，即美国能源电气化的价值，包括热泵，一些额外的工业热源电气化契机和交通。当然，这包括在很大程度上以可再生能源发电的形式满足美国的能源需求，唯一被拒绝的能源是传输和存储损失。在这种情况下，在保持其他一切因素(人口、GDP、舒适度)不变的情况下，美国的一次能源需求将下降50%。
在全球范围内，目前每年的一次能源消费总量约为595艾焦耳，这意味着在一个完全电气化的全球经济中，我们可能需要300艾焦耳。这相当于每年大约84000TWh，这是一个很大的数字，但作为背景，中国目前每年大约产生8000TWh能源，其中可能有2000TWh来自可再生能源。当我们摆脱效率极低的化石燃料，并尽可能地使用电力时，能源需求就会急剧下降。
接下来，我将太阳能、陆上和海上风能的混合容量系数设为30%。这意味着我们将需要32TW的风能和太阳能部署。
按照每MW 70吨的钢铁产量计算，这相当于大约22亿吨，看起来很多。
到2100年，按不同方法每年生产的百万吨钢材，图表由作者绘制
但是，让我们把22亿吨作为背景。2020年全球钢铁总产量为18.78亿吨。以目前的产量计算，全球钢铁制造业用不了1.2年就能生产出满足全球能源需求的所有风能和太阳能。
我对2030年的预测是每年约20亿吨，与中国未来几年持续但不再加速的需求保持一致，同时印度的需求也在增加，印度目前是全球第二大制造商和消费国。我的预测是，钢铁产量和需求峰值将在2060年达到23亿吨，因此，在钢铁峰值时，仅一年的产量就可以制造一个电气化、脱碳社会所需的所有风力发电机和太阳能电池板。