از گاز تا هیدروژن، مسیر آینده فولاد ایران

به گزارش پایگاه خبری معدن نامه، در این مسیر ۵ اصلاح الزامی است که شامل استقرار کامل سامانه‌ های مدیریت انرژی (EMS) در تمامی واحدهای احیای مستقیم و فولادسازی، ایجاد پلتفرم ملی هوشمند انرژی و کربن، افزایش سهم قراضه در خوراک کوره‌ های قوس، جایگزینی آب خام با پساب تصفیه‌ شده شهری و اجرای پایلوت تولید هیدروژن آبی و سبز است.

متن یادداشت به شرح زیر است:

صنعت فولاد ایران، ستون فقرات توسعه صنعتی کشور، امروز در نقطه‌ای تعیین‌کننده ایستاده است. گذار از الگوی انرژی‌ بر سنتی به مدلی پایدار و کم‌کربن نه یک انتخاب، بلکه ضرورتی برای بقا در بازارهای آینده است؛ بازارهایی که با اجرای سیاست‌هایی مانند مالیات مرزی کربن (CBAM) در اروپا، میان تولیدکنندگان سنتی و تولیدکنندگان پایدار مرزبندی روشنی ایجاد کرده‌اند.

ایران از معدود کشورهایی است که ساختار تولید فولادش ذاتاً با مسیر جهانی کاهش کربن هم‌خوانی دارد. اتکا به فناوری احیای مستقیم گازپایه و کوره قوس الکتریکی (DRI–EAF)، در کنار ذخایر عظیم گاز طبیعی و پتانسیل بالای توسعه انرژی‌ های تجدیدپذیر، بستر کم‌نظیری برای تولید فولاد کم‌کربن با هیدروژن آبی در کوتاه‌مدت و هیدروژن سبز در میان‌مدت فراهم آورده است. این ظرفیت در صورتی بالفعل می‌شود که سیاست‌گذاری انرژی و داده در صنعت فولاد به شکل یکپارچه و هوشمند بازطراحی شود.

بر پایه گزارش‌های رسمی سال ۱۴۰۳ و نیمه نخست ۱۴۰۴، تولید فولاد خام ایران به حدود ۱۵ میلیون تن رسیده که نسبت به سال قبل ۳.۲ درصد رشد نشان می‌دهد. صادرات زنجیره فولاد نیز با جهشی ۲۶ درصدی از مرز ۴ میلیارد دلار گذشته است. با این حال، افت ۵ درصدی تولید در تابستان ۱۴۰۴، به‌ویژه در تیر و مرداد، نشان داد که وابستگی شدید به گاز و برق همچنان گلوگاه اصلی صنعت است. در همان دوره، میانگین بهره‌برداری کارخانه‌ها به ۳۶ درصد ظرفیت اسمی کاهش یافت؛ نشانه‌ای از فشار مضاعف بر شبکه انرژی کشور و ضعف در مدیریت تقاضای صنعتی.

در سطح بنگاه، مجموعه‌ای از اقدامات بهینه‌سازی انجام شده که نتایج قابل‌توجهی داشته است. شرکت چادرملو با بهره‌برداری از نیروگاه سیکل ترکیبی اردکان و جایگزینی آب خام با پساب شهری، مصرف گاز طبیعی خود را حدود ۴ درصد و مصرف آب صنعتی را ۱۲ درصد کاهش داده است. فولاد مبارکه با بازچرخانی ۷۵ درصدی آب تصفیه‌خانه شرق اصفهان و اجرای سامانه مدیریت انرژی (EMS) با همکاری دانشگاه صنعتی اصفهان، بهره‌وری انرژی را بهبود داده است. فولاد خوزستان با نصب غبارگیرهای جدید و کنترل بار پیک برق، از افزایش شدت انرژی جلوگیری کرده و فولاد ارفع با نیروگاه خورشیدی ۱۰ مگاواتی و تصفیه‌خانه روزانه ۷ هزار مترمکعبی، به آستانه خودکفایی انرژی نزدیک شده است. این تجربه‌ها نشان می‌دهد که اصلاحات انرژی‌محور در فولاد، هزینه نیست؛ سرمایه‌گذاری سودآوری است که حاشیه سود عملیاتی را در شرایط تحریم و نوسانات ارزی افزایش داده است.

در سطح ملی، سازمان ایمیدرو در پایان سال ۱۴۰۳ از صرفه‌جویی ۸۸۰ میلیون دلاری در مصرف انرژی صنایع معدنی خبر داده و هدف ۸۹۳ میلیون دلاری را برای ۱۴۰۴ دنبال می‌کند. با وجود این پیشرفت‌ها، شدت مصرف انرژی در فولاد ایران همچنان بالاتر از میانگین جهانی است. بر اساس داده‌های رسمی ایمیدرو و وزارت نفت، میانگین مصرف گاز طبیعی در زنجیره فولاد کشور حدود ۳۰۰ تا ۳۲۰ مترمکعب برای تولید هر تن فولاد خام است، در حالی که میانگین جهانی در محدوده ۲۵۰ تا ۲۶۰ مترمکعب قرار دارد (ایمیدرو، طرح پایش انرژی در زنجیره فولاد، ۱۴۰۲؛ وزارت نفت، دفتر بهینه‌سازی مصرف انرژی صنایع انرژی‌بر، ۱۴۰۳).

در فرآیند احیای مستقیم (DRI)، که گازبرترین مرحله زنجیره است، فاصله چشمگیرتر است. مصرف گاز در واحدهای داخلی، به‌ویژه در واحدهای جدیدتر مانند فولاد ارفع و چادرملو، به‌طور میانگین حدود ۸۰۰ تا ۸۵۰ مترمکعب برای هر تن آهن اسفنجی برآورد می‌شود؛ در حالی که بهترین عملکرد جهانی — به‌ویژه در فناوری‌های جدید HyL3 و Energiron — در حدود ۴۰۰ تا ۴۵۰ مترمکعب است (Tenova–Energiron, 2022؛ Midrex World DRI Statistics, 2023). این فاصله تقریباً دوبرابری نشان می‌دهد که مشکل صرفاً فنی نیست، بلکه ریشه در نبود حکمرانی انرژی، ضعف بازیافت حرارت و کمبود پایش لحظه‌ای عملکرد واحدها دارد.

تحلیل فنی این فاصله عملکردی نشان می‌دهد که طراحی قدیمی بسیاری از واحدهای Midrex نسل ۸۰–۹۰ میلادی، نبود سیستم‌های بازیافت حرارت و بازگشت ناقص گاز احیاکننده (CO₂ و H₂)، فقدان سامانه‌های مدیریت انرژی (EMS)، نوسانات فشار شبکه گاز صنعتی و بالا بودن درصد FeO در محصول نهایی (۲ تا ۳ درصد)، از دلایل اصلی ناکارایی حرارتی در احیای مستقیم ایران هستند.

با وجود این چالش‌ها، مسیر اصلاح روشن است. نخست، استقرار کامل سامانه‌های مدیریت انرژی (EMS) در تمامی واحدهای احیای مستقیم و فولادسازی تا پایان ۱۴۰۵ باید الزامی شود. دوم، ایجاد پلتفرم ملی هوشمند انرژی و کربن با محوریت ایمیدرو، که داده‌های برق، گاز و آب را از تمام کارخانه‌ها به‌صورت برخط گردآوری کرده و با استفاده از الگوریتم‌های هوش مصنوعی، عملکرد انرژی را بهینه کند.

سوم، افزایش سهم قراضه در خوراک کوره‌های قوس از میانگین ۱۵ درصد به ۳۰ درصد، که سالانه حدود ۴۰۰ تا ۵۰۰ میلیون دلار صرفه‌ جویی مستقیم ایجاد می‌کند. چهارم، جایگزینی آب خام با پساب تصفیه‌شده شهری که در مقیاس ملی، ۲۰ تا ۳۰ میلیون دلار صرفه اقتصادی سالانه دارد. و پنجم، اجرای پایلوت تولید هیدروژن آبی و سبز تا سال ۱۴۰۶ با همکاری وزارت نفت، ایمیدرو و شرکت‌های بزرگ فولادی برای جایگزینی تدریجی گاز طبیعی در فرآیند احیا.

اجرای این اصلاحات می‌تواند میانگین مصرف گاز طبیعی در زنجیره فولاد ایران را تا سال ۱۴۱۰ از ۳۲۰ مترمکعب به حدود ۲۵۰ مترمکعب در هر تن فولاد کاهش دهد؛ به معنای صرفه‌جویی بیش از ۲.۵ میلیارد مترمکعب گاز طبیعی در سال، معادل ارزشی حدود ۱.۲ تا ۱.۵ میلیارد دلار در قیمت‌های فعلی انرژی.

در مقیاس جهانی، الگوهای موفقی مسیر آینده ایران را روشن‌تر می‌کنند. شرکت ArcelorMittal با جایگزینی تدریجی کوره‌های قوس الکتریکی و استفاده از برق تجدیدپذیر در واحدهای اسپانیا و فرانسه، انتشار دی‌اکسیدکربن را تا ۲۵ درصد کاهش داده است. POSCO کره جنوبی با فناوری HyREX توانسته در پایلوت‌های صنعتی خود ۱۲ درصد کاهش مصرف انرژی و کاهش چشمگیر انتشار CO₂ ثبت کند. در منطقه نیز عربستان با پروژه‌ی “شهر فولاد رأس‌الخیر” و امارات با طرح “فولاد سبز الفجیره”، در مسیر تولید فولاد کم‌کربن پیش می‌روند. با این حال، ایران به‌واسطه بلوغ فناوری DRI–EAF و مزیت گاز طبیعی، همچنان می‌تواند از رقبا جلوتر بماند؛ مشروط بر آنکه دیجیتال‌سازی انرژی، بومی‌سازی فناوری‌ های سبز و تشکیل کنسرسیوم فولاد سبز ایران تا دو سال آینده به‌صورت واقعی محقق شود.

در افق ۱۴۱۰، صنعت فولاد ایران در برابر دو مسیر قرار دارد: یا با تکیه بر مزیت گازپایه و داده‌محوری، به الگوی منطقه‌ای فولاد کم‌کربن بدل خواهد شد؛ یا با تداوم الگوی پرمصرف کنونی، در رقابت با غول‌های منطقه و تحت فشار CBAM، سهم بازار و سود خود را از دست خواهد داد. گذار سبز برای فولاد ایران یک انتخاب نیست؛ تنها مسیر بقا، رقابت و شکوفایی در اقتصاد جهانی کم‌کربن است و هر تأخیر در این مسیر، هزینه‌ای به‌مراتب فراتر از بهای گاز مصرفی امروز دارد.