فولادسازان بزرگ جهان به خورشید پناه بردند؛ آغاز یک تغییر بزرگ صنعتی

به گزارش پایگاه خبری «معدن نامه»،  صنعت فولاد در سال‌های اخیر وارد مرحله‌ای شده است که در آن، موضوع انرژی دیگر صرفاً به تأمین برق و سوخت مورد نیاز تولید محدود نمی‌شود. افزایش فشارهای جهانی برای کاهش انتشار کربن، توسعه انرژی‌های تجدیدپذیر و سخت‌گیرانه‌تر شدن الزامات زیست‌محیطی، فولادسازان را به سمت بازنگری در الگوی تأمین انرژی سوق داده است.

در این میان، انرژی خورشیدی به یکی از گزینه‌های مهم برای کاهش انتشار، افزایش سهم انرژی پاک در تولید و مدیریت ریسک‌های مرتبط با تأمین برق تبدیل شده است. تجربه شرکت‌هایی مانند EVRAZ، Nucor و Tata Steel نشان می‌دهد که استفاده از انرژی خورشیدی در صنعت فولاد از مرحله ایده و آزمایش عبور کرده و در برخی واحدهای تولیدی به بخشی از برنامه عملیاتی شرکت‌ها تبدیل شده است.

فولاد؛ صنعتی وابسته به انرژی و در عین حال ضروری برای گذار انرژی

فولاد از صنایع مصرف کننده انرژی و دارای انتشار گازهای گلخانه‌ای محسوب می‌شود، اما هم‌زمان یکی از مهم‌ترین مواد اولیه برای توسعه اقتصاد کم‌کربن است.

توربین‌های بادی، نیروگاه‌های خورشیدی، سدهای برق‌آبی و بسیاری از زیرساخت‌های مرتبط با انرژی‌های تجدیدپذیر، برای ساخت تجهیزات و سازه‌های خود به فولاد نیاز دارند؛ از این منظر، توسعه انرژی پاک بدون افزایش تقاضا برای فولاد امکان‌پذیر نیست.

به همین دلیل، صنعت فولاد با یک چالش دوگانه مواجه است؛ از یک سو باید فولاد مورد نیاز گذار انرژی را تولید کند و از سوی دیگر، فرآیند تولید خود را با انتشار کمتری انجام دهد.

فولادسازان در سال‌های گذشته برای افزایش بهره‌وری انرژی نیز گام‌های قابل توجهی برداشته‌اند. بر اساس داده‌های ارائه‌شده، تولید یک تن فولاد امروز حدود ۴۰ درصد انرژی کمتری نسبت به سال ۱۹۶۰ نیاز دارد.

با این حال، ادامه مسیر کربن‌زدایی نیازمند تغییر در منابع تأمین انرژی نیز خواهد بود و انرژی خورشیدی می‌تواند در این بخش نقش مهمی ایفا کند.

تولید برق خورشیدی در کنار کارخانه فولاد

یکی از شاخص‌ترین نمونه‌های استفاده از انرژی خورشیدی در صنعت فولاد، پروژه Bighorn شرکت EVRAZ North America در پوبلو، کلرادو است.

کارخانه پوبلو از کوره قوس الکتریکی (EAF) استفاده می‌کند و می‌تواند فولاد نهایی را از قراضه آهنی بازیافتی تولید کند؛ این کارخانه همچنین به‌عنوان بزرگ‌ترین بازیافت‌کننده قراضه در ایالت کلرادو شناخته می‌شود.

پروژه Bighorn برای تأمین برق این مجموعه از انرژی خورشیدی طراحی شده است. این تأسیسات دارای ظرفیت ۳۰۰ مگاوات DC و ۲۴۰ مگاوات AC است و در زمینی به مساحت ۷.۳ کیلومتر مربع احداث شده است.

در این پروژه حدود ۷۵۰ هزار پنل خورشیدی نصب شده که تقریباً تمام نیاز سالانه برق کارخانه را تأمین می‌کنند.

این پروژه از سوی شرکت به‌عنوان بزرگ‌ترین تأسیسات خورشیدی مستقر در محل در آمریکا برای یک مشتری واحد معرفی شده است و هدف آن کاهش انتشار ناشی از تأمین انرژی کارخانه است.

جیمز اسکیپ هرالد، رئیس و مدیرعامل EVRAZ North America، این پروژه را گامی برای تبدیل این شرکت به یکی از رهبران استفاده از انرژی تجدیدپذیر در تولید فولاد و محصولات فولادی مهندسی‌شده، از ریل تا مقاطع و میلگرد، توصیف کرده است.

اهمیت پروژه پوبلو تنها در تولید برق خورشیدی خلاصه نمی‌شود. استفاده از کوره قوس الکتریکی و قراضه در کنار برق تجدیدپذیر، نمونه‌ای از ترکیب چند رویکرد برای کاهش شدت انتشار در فرآیند تولید فولاد است.

انرژی خورشیدی از مسیر قرارداد بلندمدت

Nucor، یکی دیگر از تولیدکنندگان بزرگ فولاد آمریکای شمالی، رویکرد متفاوتی را در استفاده از انرژی خورشیدی دنبال کرده است.

این شرکت برای توسعه یک پروژه خورشیدی ۲۵۰ مگاواتی در تگزاس، با EDF Renewables North America یک قرارداد خرید مجازی برق یا VPPA به مدت ۱۵ سال امضا کرده است.

برخلاف پروژه EVRAZ که نیروگاه خورشیدی در محل کارخانه قرار دارد، پروژه Nucor قرار است برق تولیدی خود را در چارچوب بازار برق تأمین کند و به تأمین انرژی مورد نیاز عملیات این شرکت در آمریکای شمالی کمک کند.

این قرارداد در زمان اعلام، به‌عنوان بزرگ‌ترین قرارداد خرید مجازی برق در صنعت فولاد معرفی شد.

لئون توپالیان، رئیس و مدیرعامل Nucor، هدف این شرکت از اجرای چنین پروژه‌ای را کاهش ردپای کربنی و پاک‌تر کردن فرآیند تولید عنوان کرده است.

تجربه Nucor نشان می‌دهد که استفاده از انرژی تجدیدپذیر الزاماً به معنای ساخت نیروگاه در کنار کارخانه نیست و فولادسازان می‌توانند از ابزارهایی مانند قراردادهای بلندمدت خرید برق برای افزایش سهم انرژی پاک در سبد مصرفی خود استفاده کنند.

Tata Steel؛ توسعه انرژی خورشیدی از معدن تا کارخانه

در هند، Tata Steel و Tata Power نیز همکاری خود را برای توسعه انرژی خورشیدی در زنجیره فولاد گسترش داده‌اند.

این دو شرکت یک پروژه خورشیدی متصل به شبکه با ظرفیت ۴۱ مگاوات را در ایالت‌های جارکند و اودیشا دنبال کرده‌اند.

در این پروژه از ترکیبی از پنل‌های خورشیدی پشت‌بامی، شناور و زمینی استفاده می‌شود و برق تولیدشده برای تأمین انرژی مورد نیاز کارخانه‌های فولادسازی جمشدپور و کالینگاناگار در نظر گرفته شده است.

برآورد شده است که این پروژه سالانه از انتشار حدود ۴۵ هزار و ۲۱۰ تن دی‌اکسید کربن جلوگیری کند.

Tata Steel پیش از این نیز در مسیر استفاده از انرژی خورشیدی در زنجیره تولید فولاد حرکت کرده بود. این شرکت و Tata Power در سال ۲۰۱۷ یک نیروگاه فتوولتائیک ۳ مگاواتی را در معدن سنگ‌آهن Noamundi راه‌اندازی کردند.

این پروژه به‌عنوان نخستین معدن سنگ‌آهن خورشیدی هند معرفی شد و نشان‌دهنده تلاش Tata Steel برای توجه به انتشار کربن در بخش‌های مختلف زنجیره ارزش، از استخراج مواد اولیه تا تولید فولاد، بود.

سه الگوی متفاوت برای استفاده از خورشید در فولاد

تجربه این سه شرکت، سه مدل متفاوت از ورود انرژی خورشیدی به صنعت فولاد را نشان می‌دهد.

EVRAZ بر تولید برق در محل مصرف تمرکز کرده است؛ مدلی که در آن نیروگاه خورشیدی در کنار کارخانه قرار دارد و بخش عمده برق مورد نیاز همان واحد را تأمین می‌کند.

Nucor از مدل قرارداد خرید مجازی برق استفاده کرده است؛ روشی که به فولادساز اجازه می‌دهد بدون احداث نیروگاه در محل کارخانه، از ظرفیت تولید برق تجدیدپذیر حمایت کند و انرژی پاک را وارد سبد مصرف خود کند.

Tata Steel نیز رویکردی گسترده‌تر را دنبال کرده و استفاده از انرژی خورشیدی را در بخش‌های مختلف زنجیره تولید، از معدن تا کارخانه، توسعه داده است.

این تفاوت در مدل‌ها نشان می‌دهد که گذار انرژی در صنعت فولاد یک مسیر واحد ندارد و شرکت‌ها می‌توانند متناسب با زیرساخت شبکه، موقعیت جغرافیایی، ساختار تولید و نیازهای انرژی خود از روش‌های مختلف استفاده کنند.

فولاد سبز از نیروگاه آغاز می‌شود

گذار به فولاد کم‌کربن تنها با تغییر فناوری کوره یا استفاده از مواد اولیه جدید محقق نمی‌شود. منبع انرژی مورد استفاده در فرآیند تولید نیز بخشی از معادله کربن فولاد است.

تجربه EVRAZ، Nucor و Tata Steel نشان می‌دهد فولادسازان بزرگ جهان در حال آزمایش و توسعه مدل‌های مختلف برای وارد کردن انرژی خورشیدی به زنجیره تولید هستند؛ از نیروگاه‌های بزرگ در محل کارخانه گرفته تا قراردادهای بلندمدت خرید برق و پروژه‌های خورشیدی در معادن و سایت‌های صنعتی.

در این میان، انرژی خورشیدی به‌تنهایی پاسخ همه چالش‌های کربن‌زدایی صنعت فولاد نیست، اما می‌تواند یکی از اجزای مهم سبد انرژی آینده این صنعت باشد.

هرچه سهم انرژی‌های تجدیدپذیر در تأمین برق فولادسازی افزایش یابد، امکان کاهش انتشار و حرکت به سمت تولید فولاد کم‌کربن نیز بیشتر خواهد شد. به همین دلیل، مسیر آینده صنعت فولاد را باید نه فقط در فناوری تولید فولاد، بلکه در نحوه تأمین انرژی مورد نیاز این صنعت نیز جست‌وجو کرد.

برای فولادسازانی که قصد دارند در بازار جهانی آینده رقابت کنند، انرژی خورشیدی از یک گزینه جانبی برای کاهش انتشار، به یکی از ابزارهای مهم امنیت انرژی، مدیریت هزینه و گذار به تولید کم‌کربن تبدیل می‌شود.