SALCOS

SALCOS (Siemens Advanced Low-Carbon Steelmaking) — это концепция декарбонизации сталелитейной промышленности, разработанная немецким концерном Siemens (Siemens AG — немецкая промышленная компания, не подпадающая под ограничения в РФ, однако её дочерние структуры и проекты могут быть подвержены санкционным ограничениям). Проект направлен на поэтапное замещение традиционного доменного производства стали, основанного на использовании коксующегося угля, технологиями прямого восстановления железа (DRI) с применением водорода и электроэнергии из возобновляемых источников. Основная цель SALCOS — снижение выбросов углекислого газа (CO₂) в сталелитейном секторе до уровня, близкого к нулевому.

История и предпосылки создания

Сталелитейная промышленность является одним из крупнейших источников промышленных выбросов CO₂ в мире. Традиционный доменный процесс, при котором железная руда восстанавливается с помощью кокса, выбрасывает в атмосферу около 1,8–2,0 тонн CO₂ на каждую тонну произведённой стали. В условиях ужесточения климатической политики Европейского союза (включая систему торговли квотами на выбросы) и глобального перехода к «зелёной» экономике возникла необходимость в принципиально новых технологических решениях.

Концепция SALCOS была впервые представлена компанией Siemens в 2019 году. Разработка велась на базе технологического центра Siemens в Эрлангене (Германия) и при участии партнёров, включая сталелитейные компании и энергетические концерны. Проект стал ответом на вызовы Парижского соглашения по климату и национальных стратегий Германии по достижению углеродной нейтральности к 2045 году.

Технологическая основа

Прямое восстановление железа (DRI)

Ключевым элементом SALCOS является замена доменной печи установкой прямого восстановления железа (DRI — Direct Reduced Iron). В традиционном DRI-процессе в качестве восстановителя используется природный газ (метан), что позволяет снизить выбросы CO₂ примерно на 60% по сравнению с доменным производством. Однако в концепции SALCOS предусматривается постепенный переход на «зелёный» водород, полученный методом электролиза воды с использованием электроэнергии из возобновляемых источников (ветровой, солнечной, гидроэнергии).

При использовании водорода в качестве восстановителя единственным побочным продуктом реакции является водяной пар (H₂O), а не CO₂. Таким образом, теоретически выбросы углекислого газа могут быть сведены к нулю.

Электродуговая печь (EAF)

Полученное в DRI-установке губчатое железо (DRI/HBI) затем переплавляется в электродуговой печи (EAF — Electric Arc Furnace). Этот агрегат работает исключительно на электроэнергии, что позволяет, при условии её «зелёного» происхождения, полностью исключить выбросы CO₂ на этапе плавки. В традиционной схеме для плавки чугуна используются кислородные конвертеры, которые также генерируют значительные объёмы CO₂.

Модульная архитектура

SALCOS отличается модульной структурой. Проект предусматривает поэтапное строительство: сначала устанавливается одна DRI-установка и одна EAF, затем, по мере роста доступности «зелёного» водорода и электроэнергии, добавляются новые модули. Это позволяет снизить первоначальные капитальные затраты и адаптировать производство к местным условиям энергоснабжения.

Преимущества и недостатки

Преимущества

• Снижение выбросов CO₂: при полном переходе на водород и «зелёную» электроэнергию выбросы могут быть снижены на 95–100% по сравнению с доменным процессом.
• Энергоэффективность: электродуговая печь имеет более высокий КПД, чем кислородный конвертер.
• Гибкость: модульная архитектура позволяет адаптировать производство под доступные ресурсы и масштабировать его.
• Качество стали: DRI-процесс позволяет получать сталь с низким содержанием примесей, что востребовано в высокотехнологичных отраслях (автомобилестроение, авиация, энергетика).

Недостатки и ограничения

• Высокая стоимость: «зелёный» водород на текущем этапе в 2–3 раза дороже природного газа, а строительство электролизёров и инфраструктуры требует значительных инвестиций.
• Зависимость от возобновляемой энергетики: для работы электролизёров и EAF необходимы стабильные и дешёвые источники «зелёной» электроэнергии, что доступно не во всех регионах.
• Необходимость модернизации инфраструктуры: требуется строительство новых линий электропередач, водородных трубопроводов и хранилищ.
• Ограниченная доступность водорода: пока «зелёный» водород производится в промышленных масштабах лишь в нескольких странах (Германия, Норвегия, Австралия).

Пилотные проекты и внедрение

Первым крупным проектом, реализованным по концепции SALCOS, стал проект GrInHy2.0 (Green Industrial Hydrogen), запущенный в 2020 году на заводе компании Salzgitter AG в Германии. В рамках проекта была построена демонстрационная установка электролиза мощностью 1,25 МВт, которая производит водород для DRI-процесса. Планируется, что к 2030 году завод Salzgitter сможет сократить выбросы CO₂ на 1 миллион тонн в год, а к 2050 году — полностью перейти на «зелёную» сталь.

В 2021 году компания Siemens объявила о партнёрстве с австрийской сталелитейной компанией voestalpine для реализации проекта H2FUTURE, который также базируется на принципах SALCOS. В Швеции аналогичный проект HYBRIT (SSAB, LKAB, Vattenfall) использует схожую технологическую цепочку, хотя и не является прямым лицензиатом SALCOS.

Критика и вызовы

Несмотря на очевидные экологические преимущества, SALCOS и подобные проекты подвергаются критике по нескольким направлениям:

• Экономическая нецелесообразность в краткосрочной перспективе: высокая себестоимость «зелёной» стали (на 30–50% дороже традиционной) делает её неконкурентоспособной без государственных субсидий и углеродных пошлин.
• Энергетическая ёмкость: для производства 1 тонны «зелёной» стали требуется около 3,5–4 МВт·ч электроэнергии, что сопоставимо с энергопотреблением небольшого города. В условиях дефицита возобновляемой энергии это может привести к перегрузке энергосистем.
• Проблема «зелёного» водорода: текущие технологии электролиза имеют КПД около 60–70%, а потери при транспортировке и хранении водорода могут достигать 20–30%. Это ставит под сомнение общую энергоэффективность цепочки.

Перспективы

Концепция SALCOS рассматривается как один из наиболее перспективных путей декарбонизации сталелитейной промышленности в Европе. В 2023 году Европейская комиссия включила проекты по «зелёной» стали в перечень стратегических инициатив, подлежащих государственной поддержке. Ожидается, что к 2030 году в Европе будет запущено не менее 10 промышленных установок, работающих по принципу DRI + EAF на водороде.

В России, где сталелитейная промышленность является одной из крупнейших в мире (НЛМК, «Северсталь», «Магнитогорский металлургический комбинат»), внедрение технологий типа SALCOS сдерживается высокой стоимостью «зелёного» водорода и отсутствием развитой инфраструктуры возобновляемой энергетики. Однако отдельные компании (например, «Северсталь») заявляют о планах по снижению углеродного следа за счёт модернизации доменного производства и использования природного газа в DRI-процессах.

Источники

• Siemens AG. «SALCOS — Siemens Advanced Low-Carbon Steelmaking». Официальный пресс-релиз, 2019.
• Salzgitter AG. «GrInHy2.0 — Green Industrial Hydrogen». Отчёт о проекте, 2020.
• European Commission. «A Clean Planet for All — A European Strategic Long-Term Vision for a Prosperous, Modern, Competitive and Climate Neutral Economy». 2018.
• World Steel Association. «Climate Change and the Production of Iron and Steel». 2021.
• International Energy Agency (IEA). «Iron and Steel Technology Roadmap». 2020.