Снежный ком безуглеродной металлургии

Пока российские металлурги ищут пути бумажного «озеленения» своей продукции при экспорте в ЕС и дискутируют со спецпредставителем президента Анатолием Чубайсом о перспективах введения углеродного налога, крупнейший в Европе производитель железной руды, шведская компания LKAB, объявила о планах создания безуглеродного металлургического производства. В течение 20 лет в этот проект будет инвестировано почти 40 млрд евро. С 2016 года LKAB совместно с двумя другими индустриальными компаниями – Vattenfall (один из крупнейших в Европе производителей электроэнергии) и SSAB (крупнейший производитель стали в Северной Европе) – реализует проект HYBRIT, результатом которого должна стать новая металлургическая промышленность Швеции, полностью избавленная от эмиссии СО2. Разбираемся, чем шведы намерены заменить эффективные, но углеродонагруженные традиционные виды энергетики, какова вероятность реализовать проект без внушительных госсубсидий, а также способна ли шведская модель стать примером для других стран.

Снежный ком безуглеродной металлургии

О фундаментальном переходе «от выпуска железорудных окатышей к производству безуглеродного губчатого железа (сырьё для производства высококачественных сталей. – Прим. ред.) с применением новой водородной технологии» LKAB заявила в конце прошлого года, аккурат к своему 130-летию.

«Эта инициатива станет крупнейшей в сфере промышленности в современной истории, – без ложной скромности объявил гендиректор компании Ян Мострём на презентации новой стратегии. – Будучи реализованной, она создаст тысячи новых рабочих мест и позволит снизить выброс диоксида углерода на 35 млн тонн в год – две трети от всего объёма эмиссии СО2 в Швеции».

Учитывая, что на металлургическое производство приходится всего 7% углеродной эмиссии, кажется странным, что об этом, казалось бы, сугубо отраслевом событии написали почти все крупнейшие деловые издания.

Глобальная эмиссия парниковых газов по секторам экономики

Дело в том, что в отличие, скажем, от автомобильного или энергетического секторов, где низкоуглеродные технологии внедряются давно и успешно, в металлургии они до сих пор в новинку – не в последнюю очередь из-за своей запретительной дороговизны. Однако в последние годы ситуация меняется, и шведские металлурги – в авангарде этих изменений.

Три последствия для экономики

Несмотря на то что в своей технологической основе сталелитейная промышленность остаётся неизменной несколько десятилетий, по данным Мировой металлургической ассоциации, за последние полвека объём затраченной энергии на тонну стали снизился на 60%. В результате выделение СО2 металлургическими заводами снизилось на треть. Всё это стало результатом многочисленных мер по повышению энергоэффективности и расширению повторного использования металлолома. Однако достичь нулевого уровня выбросов путём серии небольших инноваций невозможно. Нужен технологический прорыв.

Динамика энергопотребления в металлургии

Проект HYBRIT, стартовавший пять лет назад, – самый наглядный пример такого прорыва. Он стал частью масштабной программы правительства Швеции по декарбонизации всей экономики, охватившей 22 отрасли. По этой программе, к 2045 году Швеция должна снизить уровень эмиссии СО2 до показателей 1990 года. На практике LKAB, Vattenfall, SSAB начали реализовывать свою инициативу в 2018 году, запустив строительство первого в мире металлургического предприятия, работающего без ископаемого топлива. Завод в городе Лулео на севере Швеции был запущен в конце прошлого лета. На церемонию открытия прибыл премьер-министр Стефан Лёвен, подтвердивший намерение правительства сделать металлургическую промышленность страны «полностью свободной от ископаемого топлива за 20 лет».

В общих чертах суть применённой там технологии заключается в замене коксующегося угля в качестве топлива для получения стали на водород, полученный к тому же «зелёным» способом, с помощью электролиза воды с использованием ВИЭ (ветряков и солнечных батарей). Продукция завода – так называемое прямовосстановленное, или губчатое, железо (DRI – Direct Reduced Iron) в форме окатышей или брикетов, которое впоследствии используется в качестве экологичной добавки к чёрному металлолому в типовой электропечи для выплавки стали. Предполагается, что такая технология в будущем полностью заменит традиционное доменно-конвертерное производство и сократит выбросы углекислого газа при производстве стали на 25% к 2025 году, а к 2045 году производство станет экологически чистым.

Проблема, о которой апологеты проекта пока предпочитают не упоминать, заключается в цене продукта, который выходит на 20–30% дороже. Здесь шведы работают на перспективу, рассчитывая на снижение стоимости возобновляемого электричества и рост пошлин на эмиссию СО2 в Евросоюзе.

Прямовосстановленное железо, согласно заявлениям LKAB, будет интегрировано в производственные цепочки компании. По мнению Томаса Бланка из Института Роки Маунтин, это важно не только для шведской металлургии, но и для экономики в целом по трём причинам:

· во-первых, избавившись от доменных печей, многие из которых расположены в других странах, LKAB уже одним этим шагом существенно снизит общий углеродный след Швеции;

· во-вторых, производство водорода, необходимого для новой технологии, приведёт к снижению стоимости этого вида топлива на рынке, что в перспективе поможет снизить объём выбросов в других секторах, включая авиацию и морские перевозки;

· наконец, успешная работа завода в Лулео должна снять все вопросы относительно коммерческой эффективности применённой на нём технологии.

Технология завода в Лулео

Швеция – сравнительно небольшая экономика (ВВП – порядка $500 млрд, примерно втрое меньше российского), при этом достаточно развитая и экологически чистая даже по европейским меркам. Энергетика Швеции более чем наполовину состоит из возобновляемых источников, главным образом от ГЭС. В год среднестатистический швед выбрасывает в атмосферу 5,9 тонны диоксида углерода, тогда как аналогичный показатель для ЕС составляет 8,6 тонны, а для США – 19,7 тонны.

Однако проект HYBRIT имеет все шансы не только создать тысячи рабочих мест при одновременном повышении конкурентоспособности компаний-участников в долгосрочной перспективе, но и снизить и без того невысокий национальный уровень углеродных выбросов. LKAB производит 27 млн тонн железной руды в год, что соответствует 18 млн тонн стали. При производстве такого объёма в традиционных доменных печах выбросы составят 28 млн тонн CО2 – более половины всего шведского углеродного следа в 52 млн тонн. Металлургия – лишь один из секторов, где применение водорода в качестве энергоносителя может быть эффективно. И если пока грузовики, автобусы и тем более самолёты или морские суда на водородном топливе не более чем неоправданно дорогая и экономически неэффективная диковина, то с увеличением масштабов производства цена водорода неизбежно упадёт.

Без субсидий. Почти

С точки зрения объёма задействованного водорода LKAB делает огромный шаг в реализации «Водородной стратегии», принятой Европейской комиссией. К примеру, завод в Лулео в перспективе сможет производить столько водорода, что хватило бы на 500 тыс. автомобилей на водородных топливных элементах. Производство водорода в таких количествах требует около 10 ГВт электролитических мощностей – четверть от общих целей Евросоюза на 2030 год.

Руководство LKAB заявляет, что выведет завод в Лулео на полную мощность в 2027 году, через год после того, как их партнёры из SSAB планируют вывести из эксплуатации доменные печи на своём металлургическом завод в Окселесунде. Более того, по словам Иорана Перссона, члена совета директоров Института мировых ресурсов (WRI) и бывшего премьер-министра Швеции, необходимые инвестиции будут сделаны без господдержки. Эксперт ожидает, что проект будет конкурентоспособен без субсидий, превышающих выплаты в рамках европейской системы торговли выбросами.

«LKAB – единственная в мире металлургическая компания, заявившая о планах наращивать производство прямовосстановленного железа на 30% ежегодно на протяжении 20 лет, развеявшая тем самым сомнения, что технология DRI с применением водорода может быть быстро масштабирована», – пишет Томас Бланк.

Однако даже по его оптимистичным оценкам, проект HYBRIT снизит объём выбросов мировой сталелитейной промышленности всего на 1%, и, учитывая масштаб необходимых инвестиций, ожидать, что он совершит революцию в индустрии, не приходится. В то же время многие металлургические компании могут последовать примеру LKAB и интегрировать губчатое безуглеродное железо в свои производственные цепочки.

Тем более что Австралия, Южная Африка и Латинская Америка, где расположены крупнейшие запасы железной руды, имеют куда более благоприятные условия для развития возобновляемой энергии и её применения в электролизе водорода, чем Швеция.

Фактически в этих регионах безуглеродная сталь может конкурировать с обычной сталью, выплавленной с помощью доменных печей, без каких-либо субсидий. Австралийские эксперты из Института Граттана уже подсчитали, что «зелёная» сталь на базе водорода может принести стране дополнительно $65 млрд экспортной выручки и трудоустроить 25 тыс. человек из закрывающихся угледобывающих предприятий.

По склону Кирунавары

Ключевая проблема декарбонизации металлургии – стоимость возобновляемой электроэнергии. Однако проведённое в Институте Роки Маунтин моделирование затрат показывает, что безуглеродная сталь может стать рентабельной достаточно быстро.

При цене на «зелёное» электричество на уровне $25 за 1 МВт∙ч, которая сегодня достигается во многих регионах мира, и стоимости водородного электролизера в $450 за 1 кВт, которая будет достигнута к концу этого года, первичная сталь обойдётся в $400 за тонну. Это конкурентный показатель по сравнению со многими действующими сталелитейными заводами.

Впрочем, сами металлурги за пределами проекта HYBRIT этого оптимизма не разделяют. В Шведской металлургической ассоциации полагают, что на крупномасштабное внедрение безуглеродной технологии на базе водорода уйдёт по меньшей мере 20–30 лет, а на сайте Мировой металлургической ассоциации и вовсе нет ни слова о «водородной» стали.

«Независимо от того, признают промышленные ассоциации эту технологию или нет, снежный ком уже несётся по склону гор Луосавары и Кирунавары (L и К в LKAB), и эта лавина накроет сталелитейную промышленность уже в ближайшее десятилетие, – убежден Томас Бланк. – Те, кто выживет после её удара, вновь выйдут на лыжню из чистого снега. Остальные же, кто инвестировал в устаревшие углеродонагруженные технологии, останутся погребёнными под снежной массой».


Автор: Григорий Вольф

Другие пользователи читают

«Солнечный» мусор

Несмотря на пандемию и общее падение энергопотребления, объём солнечной генерации в мире вырос в прошлом году на 16%,...

7 мая 2021 в 12:00