• Partner główny
    Logo Orlen

Analizy i komentarze

Bez stali nie będzie transformacji energetycznej, ale sama ma problem z emisjami [KOMENTARZ]

Zdjęcie ilustracyjne
Fot. Unsplash.com

Stal jest kluczowym składnikiem przy budowie elektrowni jądrowych, a także jest wykorzystywana do produkcji turbin wiatrowych, paneli słonecznych i infrastruktury wodorowej. Sama ma problem z emisjami, ale bez niej nie będzie transformacji energetycznej.

Stal to stop żelaza i węgla zawierający mniej niż 2% węgla i 1% manganu oraz niewielkie ilości krzemu, fosforu, siarki i tlenu. Jest najważniejszym materiałem inżynieryjnym i konstrukcyjnym na świecie. Odgrywa także kluczową rolę w rozwoju infrastruktury energetycznej. Bez stali nie ma transformacji energetycznej. Jest kluczowym elementem konstrukcji elektrowni jądrowych, a ponadto jest wykorzystywana do produkcji turbin wiatrowych, paneli słonecznych i energii wodorowej, a także do poszukiwania i wiercenia złóż ropy naftowej i gazu ziemnego.

Co istotne, również z środowiskowego punktu widzenia, stal można poddać recyklingowi i wedle różnych raportów 85-95% stali jest używana ponownie, zmienia swoje przeznaczenie.

Brytyjski rząd dąży do uruchomienia ośmiu nowych reaktorów do końca dekady, a Sizewell C otrzymał wczoraj wsparcie ze środków publicznych w ramach nowego modelu finansowania rządowego. Na początku tego roku Downing Street przedstawiła swoją strategię bezpieczeństwa dostaw - zakładającą zwiększenie produkcji energii jądrowej z 7 GW do 24 GW w ciągu następnych trzech dekad - oraz szerszą ekspansję krajowej produkcji energii po inwazji Rosji na Ukrainę. W Polityce Energetycznej Polski do 2040 r. mamy zapis o 6,6-9 GW mocy zainstalowanej w atomie. Pierwsza elektrownia ma stanąć do 2033 r. w gminie Choczewo w województwie pomorskim.

Międzynarodowa Agencja Energii w raporcie powiedziała wprost – aby osiągnąć neutralność klimatyczną, do 2050 r. moc zainstalowana w atomie musi się podwoić. Oznacza to, że przez 28 najbliższych lat będzie musiało przybyć reaktorów o łącznej mocy ok. 400 GW. Można śmiało przeliczać to na 100 (!) nowych elektrowni jądrowych.

A ile w ogóle stali potrzeba do budowy jednej elektrowni jądrowej? Na 1 megawat mocy zainstalowanej potrzeba 40 ton stali. Jak nietrudno policzyć, na 1 GW potrzeba będzie 40 tys. ton stali, a mowa o mocy, którą zwykle posiada jeden reaktor. Dodatkowe 400 GW pochłonie 16 mln ton stali! A przecież atom to nie jedyne zastosowanie dla stali w energetyce. Każdy kolejny 1 MW w energii wiatrowej potrzeba aż 120-180 ton stali. Każdy 1 MW mocy zainstalowanej w fotowoltaice wymaga 35-45 ton .

Wedle kalkulacji Międzynarodowej Agencji Energii Odnawialnej (IRENA), do 2050 roku świat będzie musiał dołożyć dodatkowe 25000 GW (!) w energii odnawialnej. Z obecnych 2500 GW liczba to musi wzrosnąć do 27700 GW. Stosunkowo niedawno przekroczyliśmy granicę 1 TW mocy w fotowoltaice, pozostałe 1,5 TW to wiatraki. Zakładając, że w takim stosunku będzie również rozwijała się energetyka odnawialna do 2050 r., będzie trzeba dołożyć paneli o mocy 10 TW oraz wiatraków o mocy 15 TW.

Jak nietrudno policzyć, do instalacji 10 TW w fotowoltaice potrzeba będzie 350-450 mln ton stali, a 15 TW w wiatrakach wymagać będzie 180-270 mln ton stali. Warto zaznaczyć, że to obliczenia szacunkowe i zaokrąglone, ich celem jest ukazanie skali zapotrzebowania. Razem z elektrowniami jądrowymi mówimy nawet o 1000 mln ton.

Spójrzmy teraz na to, ile stali jest rocznie produkowane na świecie. W 2021 r. wyprodukowano 1951 milionów ton (z czego ponad połowę w Chinach), więc wydaje się, że możemy odetchnąć z ulgą. Czy aby na pewno? Przecież stal używana jest niemal do wszystkiego, od przemysłu obronnego przez infrastrukturę, sprzęt AGD, samochody, statki aż po przemysł obronny.

„Stal o odpowiednich ściśle zdefiniowanych parametrach nadal jest potrzebna przy produkcji wielu systemów uzbrojenia. Szczególnie pojazdów dla wojsk lądowych i okrętów, a także elementach uzbrojenia i przy opancerzeniu. Wszędzie tam, gdzie kwestia masy produktu końcowego nie jest tak krytycznie ważna jak np. przy konstrukcjach lotniczych. W zasadzie trudno sobie wyobrazić produkcję większości produktów końcowych przemysłu obronnego" – komentuje Maciej Szopa z Defence24.pl.

Podobne słowa można powiedzieć o stali i energetyce. Nie tylko nisko- i zeroemisyjne źródła korzystają ze stali, ale także konwencjonalna energetyka. Nie da się skonstruować turbiny do generacji energii bez stali.

Bez stali nie ma nowoczesnego świata i rozwoju gospodarczego jaki obserwujemy od co najmniej 150 lat, a zwłaszcza po II wojnie światowej. Jeszcze w 1950 r. świat wyprodukował zaledwie 189 mln ton, w 2000 już 850, a w 2021 – 1951. Produkcję stali, która ma pomóc przejść na czyste źródła energii dotyka jednak pewien paradoks. Proce ten sam jest stosunkowo wysokoemisyjny.

Dekarbonizacja stali

Obecnie przemysł stalowy jest jednym z trzech największych emitentów dwutlenku węgla, ale emisje są wytwarzane w ograniczonej liczbie lokalizacji. Dlatego też huty stali są dobrymi kandydatami do dekarbonizacji. Chociaż branża musi dostosować się do tych nowych okoliczności, może również wykorzystać je jako szansę na zabezpieczenie swojej licencji na kontynuację działalności w dłuższej perspektywie.

Każda tona stali wyprodukowana w 2018 r. wyemitowała średnio 1,85 tony dwutlenku węgla, co odpowiada około 8% globalnej emisji dwutlenku węgla. W konsekwencji gracze na rynku stali na całym świecie, a zwłaszcza w Europie, coraz częściej zastanawiają się jak sprostać wyzwaniom dekarbonizacji.

Tylko jak dekarbonizować wytwórstwo stali? Stal można wytwarzać w dwóch głównych procesach: przy użyciu zintegrowanego wielkiego pieca (BF), zasadowego procesu tlenowego (BOF) lub elektrycznego pieca łukowego (EAF). Podczas gdy zintegrowani gracze produkują stal z rudy żelaza i potrzebują węgla jako reduktora, producenci elektrycznych pieców łukowych wykorzystują jako główny surowiec złom stalowy lub żelazo bezpośrednio zredukowane (DRI). Ponieważ dominującą metodą produkcji w Europie jest konwencjonalny, zależny od węgla proces BF/BOF, potrzeba oceny alternatywnych przełomowych technologii w celu zmniejszenia emisji dwutlenku węgla jest wysoka. Prawie wszyscy europejscy producenci stali opracowują obecnie strategie dekarbonizacji i prowadzą zakłady pilotażowe w celu oceny różnych technologii produkcji. Jednak głównie polegają one na redukcji emisji, bo jeśli chodzi o ich całkowitą eliminację to jak na razie wydaje się to niemożliwe. Producenci pokładają nadzieję w wychwytywaniu CO2, ale technologia ta jest na wczesnym etapie rozwoju, nie spina się również ekonomicznie.

Stal ma i będzie miała kluczowe znaczenie dla zaopatrzenia świata w energię, czy to opartą na paliwach kopalnych, technologii jądrowej, czy też na źródłach odnawialnych, takich jak wiatr, słońce czy geotermia. Niezależnie od źródła, stal ma do odegrania kluczową rolę w produkcji i dystrybucji energii, a także w poprawie efektywności energetycznej.

Komentarze