Dekarbonizace výroby oceli

Ocel je základním materiálem pro strojírenství a významným konstrukčním materiálem ve stavebnictví.

Tradiční odvětví v jednom regionu

Ocelářství je pro Česko tradiční odvětví s velkou energetickou náročností, kdy emise CO2 z výroby oceli tvoří asi 5 % emisí všech skleníkových plynů ČR. V odvětví dominují dva hlavní producenti z Moravskoslezského kraje – TŘINECKÉ ŽELEZÁRNY, a.s. a Liberty Ostrava, a.s.. V kraji se také jako na jediném místě v ČR dosud těží koksovatelné uhlí, které se pro výrobu železa z železné rudy používá. Dekarbonizace v tomto sektoru má tedy výrazný regionální rozměr a to i vzhledem k jeho významnosti z hlediska zaměstnanosti (vysoká přímá i nepřímá zaměstnanost skrze širokou škálu navazujících odvětví).

Nejvíce emisí v sektoru ocelářství souvisí s chemickými procesy, při kterých se železná ruda za vysokých teplot redukuje ve vysokých pecích s využitím koksu na tekuté surové železo. Další emise pak souvisí zejména s výrobou koksu a přeměnou surového železa na ocel v kyslíkových konvertorech nebo tandemových pecích. Při všech zmíněných procesech vznikají procesní plyny s různým obsahem CO2, které se přednostně využívají pro energetické účely samotných hutí, včetně výroby elektřiny.

Emisně zhruba pětkrát méně náročnou cestou výroby oceli je výroba v elektrických obloukových pecích tavením ocelového šrotu za použití velkého množství elektrické energie. Tento způsob výroby však v ČR tvoří jen nízké jednotky procent, což je dáno historií, dostupností elektřiny či výrobním portfoliem – v mnohých případech vyžadujících vysokou čistotu oceli, kterou je výrobou ze šrotu obtížné dosáhnout1.

Emise vznikají při procesu následného zpracování oceli, zejména válcování, při němž se k ohřevu válcovaného materiálu používají procesní plyny a/nebo zemní plyn (není možné ho plně nahradit elektřinou především kvůli dosažení potřebných vysokých teplot a velkým rozměrům ohřívaného materiálu).

Pohled na pánev a licí halu (Třinecké železárny)
Obrázek: Galerie Třineckých železáren

V Česku za 30 let od roku 1990 klesly emise v sektoru o 70 %. Za hlavní částí poklesu je nicméně zodpovědný pokles produkce oceli jako takové a to zejména v souvislosti s transformací celého hospodářství v 90. letech. Další významný pokles produkce nastal v roce 2008 se světovou hospodářskou krizí. V té době už sektor spadá do systému emisního obchodování a je motivován snižovat emise CO2 cenou emisních povolenek. V roce 2015 přestal ocel vyrábět třetí největší producent v ČR – firma VÍTKOVICE STEEL, a.s., která si ovšem ostatní výrobní procesy (válcování) zachovala.

Kvůli tomu, že je trh s ocelí globální a evropští producenti jsou tak vystaveni světové konkurenci a riziku tzv. úniku uhlíku, mají nárok na přidělování části emisních povolenek bezplatně. Toto bezplatné přidělování bude mezi lety 2026 a 2034 postupně končit s tím, jak bude zaváděn mechanismus uhlíkového vyrovnání (CBAM) při vstupu mimo-evropských výrobků na jednotný evropský trh. Pod CBAM spadne většina ocelářských produktů.

Přechod na elektrické obloukové pece

Jak TŘINECKÉ ŽELEZÁRNY, tak Liberty Ostrava již oznámily své hlavní projekty pro dekarbonizaci. Obě firmy počítají s částečným přechodem výrobu oceli ze surového železa na výrobu z železného šrotu za použití elektrických obloukových pecí, což je jedna ze dvou momentálně nejčastěji skloňovaných variant dekarbonizace odvětví ocelářství. Při tomto způsobu výroby je potřeba zajistit dostatek cenově dostupného železného šrotu a elektřiny – ideálně bezemisní.

Druhou hlavní možnost představuje přímá redukce železné rudy vodíkem. Zde je kromě potřebné technologie (zcela nový výrobní agregát namísto vysokých pecí), která doposud nefunguje v průmyslovém měřítku, problematická hlavně dostupnost vodíku jako redukčního činidla namísto koksu. V současné době je totiž většina vodíku vyráběna jako vedlejší produkt za použití zemního plynu v chemickém průmyslu. Jednak ho není dostatek, a především nejde o bezemisní vodík, tudíž by v dekarbonizaci moc nepomohl. Výroba vodíku elektrolýzou za použití elektřiny z obnovitelných zdrojů nemá zatím dostatečnou kapacitu (výrobní ani přepravní). Navíc by jen pokrytí výroby vodíku pro potřeby ocelářství za použití elektrolyzérů znamenalo velký nárůst spotřeby elektřiny na úrovni až 20 TWh ročně, což je násobek dnešní spotřeby hutí nebo např. roční produkce jaderné elektrárny Temelín. Další překážkou je prozatím vysoká cena čistého vodíku.

Zde je nutno dodat, že ani zatím nelze hovořit ani o dostatku bezemisní elektřiny pro potřeby dekarbonizace všech odvětví. Samotný přechod na elektrické pece znamená, že místo vlastní energie, kterou si podniky vyráběly, budou potřebovat dodávku elektrické energie zvenčí a to také v řádu TWh ročně. Současně se zvýší spotřeba zemního plynu, neboť odpadne nebo významně poklesne produkce a tím pádem i využití procesních plynů.

Dekarbonizace oceli

Ocelářská unie
www.ocelarskaunie.cz

Sdružení, které hájí zájmy českých a slovenských výrobců a zpracovatelů oceli. Členy jsou vedle výrobců i vzdělávací a výzkumné instituce. Poskytují odborné služby, konzultace a poradenství pro ocelářský průmysl v oblastech obchodu, statistiky, technologie, standardizace a ekologie. Jsme platforma pro výměnu zkušeností mezi odborníky a zároveň zdrojem informací pro širokou veřejnost.

PŘIDEJTE VÁŠ PROJEKT

Máte vlastní projekt v této oblasti nebo příklad dobré praxe, který stojí za zveřejnění? Dejte nám vědět.





Přidat váš projekt

Zdroje a poznámky
  1. Blíže k výrobě oceli: https://www.ocelarskaunie.cz/jak-se-vyrabi-a-zpracovava-ocel/[]
Skip to content