Fossiilivapaan teräksen markkina-alue

Abstract

Teräksen kysynnän ennustetaan kasvavan, sillä sitä käytetään laajasti infrastruktuurissa, rakennuksissa, ajoneuvoissa ja energiantuotannossa muun muassa alhaisten materiaali- ja energiakustannusten vuoksi. Kasvava teräksen kysyntä ja tarve vähentää tuotannon riippuvuutta fossiilisista polttoaineista ja hiilidioksidipäästöistä, muodostavat terästeollisuuden keskeiset tulevaisuuden haasteet. Globaalisti pystytään vähentämään jopa 7 % hiilidioksidipäästöjä, jos teräs tuotetaan fossiilivapaasti. Fossiilivapaalla teräksellä tarkoitetaan terästä, jonka tuotannossa ei käytetä lainkaan fossiilisia polttoaineita.

Nykyisin terästä tuotetaan pääasiassa masuuni-happikonvertteri- ja valokaariuuniprosesseilla, joista vain valokaariuuni mahdollistaa fossiilivapaan tuotannon hyödyntämällä veden elektrolyysillä tuotettua vetyä. Masuuniuunissa ei pystytä tuottamaan fossiilivapaata terästä, koska koksi on välttämätön pelkistysreaktiossa. Fossiilivapaan teräksen tuotannossa rautamalmi pelkistetään suorapelkistyslaitoksessa veden elektrolyysistä tuotetulla vedyllä, jolloin syntyy suorapelkistettyä rautaa. Fossiilivapaata terästä valmistetaan sulattamalla raaka-aine, kuten suorapelkistetty rauta tai romuteräs, valokaariuunissa lämpöenergian avulla nestemäiseksi.

Terästuotannon haasteet motivoivat tarkastelemaan seuraavia tutkimuskysymyksiä: Miten fossiilivapaan teräksen tuotanto eroaa nykyisestä teräksen tuotannosta? Mikä on fossiilivapaan teräksen kysyntä ja hinta Suomessa? Työn tavoitteena on tarkastella, miten fossiilivapaan teräksen tuotanto eroaa nykyisestä sekä arvioida sen kysyntää ja kustannuksia Suomen markkinoilla. Tutkimuskysymyksiin vastaamalla pyrittiin muodostamaan yleistettäviä johtopäätöksiä kirjallisuuskatsauksen perusteella.

Fossiilivapaan teräksen kustannuksiin vaikuttavat vedyn varastoinnin optimoiminen, lainsäädäntöympäristö sekä uusiutuvien energialähteiden, koksin, päästöoikeuksien ja sähkön hintatasot. Suomen teräksen vuosittaisen tuotantokapasiteetin (noin 2,6 miljoonaa tonnia) perusteella masuuni-happikonvertteriprosessilla tuotetun teräksen tuotantokustannukset ovat 631,8 miljoonaa euroa alhaisemmat kuin fossiilivapaan teräksen, josta koksin kustannukset ovat 236,5 miljoonaa euroa edullisemmat kuin vedyn. Laskelmissa on huomioitu ainoastaan sähkön kulutusmäärät sekä sähkön, koksin ja vedyn hintatasot. Masuuni-happikonvertteriprosessilla tuotetun teräksen hiilidioksidipäästöt ovat lähes 6 miljoonaa tonnia suuremmat verrattuna veden elektrolyysillä tuotettuun teräkseen. Päästöoikeuden hinnan ollessa 100 euroa, tuotantotapojen välinen kustannusero supistuu 35,1 miljoonaan euroon.

Suomessa ja Ruotsissa on käynnissä useita hankkeita fossiilivapaan teräksen tuottamiseksi, ja tavoitteena on saada ensimmäiset tuotteet markkinoille vuonna 2026. Tuloksista voidaan päätellä fossiilivapaan teräksen kustannusten olevan korkeammat kuin masuunihappikonvertteriprosessilla tuotetun teräksen. Fossiilivapaata terästä voidaan valmistaa myös vaihtoehtoisilla teknologioilla, jotka eivät perustu veden elektrolyysiin, mutta teknologiat ovat vielä kehitysvaiheessa. Työn tulokset korostavat tarvetta kehittää halvempia ja energiatehokkaampia teknologioita, joiden onnistunut käyttöönotto edellyttää lainsäädännöllisten, taloudellisten ja innovaatiokulttuuriin liittyvien tekijöiden huomioimista.