Как ведущая металлургическая компания России, группа «Северсталь» не остается в стороне от подготовки к большим изменениям в металлургии. Для металлургии водород является важнейшим инструментом декарбонизации, консенсус в этом вопросе на рынке уже сформировался. Илья Павлов, Руководитель проектов Severstal Ventures ПАО «Северсталь» – о возможностях использования водорода в металлургической промышленности.
Основные металлургические мейджоры сформировали стратегии декарбонизации на ближайшие 20 лет. Изменения грядут, поскольку мировая металлургия дает от 7 до 9 % парниковых газов, что, безусловно, гигантская цифра. К изменениям готовится и Северсталь. Как крупная группа, выстроившая эффективный бизнес в действующих на сегодня условиях, компания воспринимает переход к декарбонизации не без опасений, на сегодняшний день экономика таких проектов без внешней поддержки не сходится. Тем не менее внимательно изучаются варианты использования водорода на имеющейся инфраструктуре, с использованием российского сырья. Благодаря интегрированным производствам у Северстали есть потенциал для формирования экономически оправданных проектов по декарбонизации.
Водород в декарбонизации металлургии (особенно производстве стали) – одна из ключевых парадигм. Водород может быть использован в доменном производстве как замена сегодняшнего топлива – кокса и природного газа. Перспективное направление – производство горячебрикетированного железа (ГБЖ). Это бездоменное производство, и использование водорода – отработанная на сегодняшний день технология. На сегодняшний день по этой технологии производится около 7% продукции в мире. ГБЖ получают методом прямого восстановления железа с помощью водорода в электропечах из руды при температуре не выше 1000–1200 °C. Это позволяет отказаться от ряда переделов – производства окатышей, аглодоменного производства чугуга, коксохимического производства. Эти переделы наиболее «грязные» в металлургии и вносят наибольший вклад в эмиссию парниковых газов. Самый известный европейский пилотный проект по производству горячебрикетированного железа в Европе с использованием водорода – HYBRIT*; недавно началось пилотное производство.
Но проблема в том, что объем водорода, который требуется для широкого развертывания этой технологии в мировом масштабе, очень значителен. Если ориентироваться исключительно на электролизный водород ВИЭ, то стоимость металлургической продукции возрастет многократно, использование же голубого водорода не позволит декарбонизовать производство из-за его собственного углеродного следа. Поэтому важно найти источники водорода с низкоуглеродным следом и по приемлемой стоимости, причем с возможностью производства на действующих мощностях и площадках, либо доставленного наиболее эффективно.
Уже сегодня водород в Северстали применяется для отжига стальных катушек; компания сама производит необходимый объем. В коксовом газе, побочном продукте выработки кокса, содержится до 55% водорода. Сам коксовый газ используется для внутренней электрогенерации.
У Северстали имеется значительный объем собственной тепловой электрогенерации. На некоторых производственных площадках электролизный водород, 70% в котором составляет стоимость электроэнергии, может быть востребован. Однако активно обсуждаемая идея добавления водорода в топливо газовых турбин опять же не показывает работающей экономики таких решений. Тем не менее возможность «озеленить» электрогенерацию изучается. Так, интересны инициативы Сбербанка и зарубежных химических компаний по прямой покупке зеленого электричества от возобновляемых источников. В настоящий момент оцениваются эффективность «зеленых сертификатов» и возможность заключения прямых договоров с поставщиками такой энергии. Если достаточный объем зеленой генерации окажется доступен, Северсталь сможет развернуть производство электролизного водорода на своих площадках.
Компания заинтересована в поиске новых технологических решений, действует корпоративный венчурный фонд, активно выискивающий интересные технологии по всему миру. Но экономически эффективных зеленых технологий на сегодняшний момент мало. Так, химический синтеза метанола, как способ борьбы с углекислым газом (двуокись углерода используется в качестве сырья), на сегодняшний день не имеет эффективности: метанол стоит около 350 долл. за тонну, тогда как производство очень дорого. Тем не менее Северсталь активно наблюдает за конкурентами в Европе, и курс на применение водорода очевиден – это и технологии горячего брикетирования железа, и перевод на водородное топливо традиционных производственных процессов. Отрабатываются и проекты по захвату и захоронению углекислого газа либо его использованию в химических процессах. Ключевой вопрос – будущее масштабирование, поскольку в большинстве пилотные проекты в десятки, а то и в тысячи раз меньше по масштабу, чем это актуально для индустрии. Но Северсталь активно изучает происходящее и готова к широкой кооперации.
*Концепция HYBRIT полностью исключает использование чугуна и углеводородного топлива для восстановления железа. В концепции HYBRIT восстановление железорудных окатышей происходит с помощью водорода. Процесс восстановления происходит в твердом состоянии при более низких температурах, чем в доменной печи, в результате получается промежуточный продукт – брикетированное железо или прямо восстановленное железо. При этом выделяется водяной пар вместо углекислого газа, азота и прочих вредных выбросов. Водяной пар конденсируется и обратно поступает в производственный цикл. Водород, используемый для восстановления железа, получается путем электронизации воды в процессе генерации возобновляемой энергии (гидро– или ветряным способом), при этом побочным продуктом производства является кислород. Полученное таким образом брикетированное железо используется вместе с ломом в электропечи для дальнейшего производства стали.
Алексей Комольцев для журнала РЭА (по материалам выступления)
