خلاصه مدیریتی

صنعت فولاد، یکی از صنایع مهم و اثرگذار در کشور است که با توجه به ظرفیت‌های موجود در تولید این محصول و دیگر محصولات وابسته، قابلیت فراوانی برای ارزآوری و ایجاد اشتغال در کشور دارد. درحال‌حاضر ایران، دهمین تولید‌کننده بزرگ فولاد جهان و اولین تولید‌کننده آهن اسفنجی بر پایه گاز در جهان به‌شمار می‌رود. همچنین زنجیره ارزش فولاد حدود 18 درصد ارزش صادرات غیرنفتی کشور را در سال 1402 به خود اختصاص داده است. تولید فولاد در کشورمان به میزان تقریباً ۹۰ درصد با استفاده از روش احیا مستقیم صورت‌می‌گیرد که مبتنی‌بر استفاده از گاز طبیعی است. زنجیره فولاد با مصرف بیش از 12 میلیارد مترمکعب، 5 درصد از کل مصرف گاز طبیعی کشور را در سال ۱۴۰۲ به خود اختصاص داده است. ازاین‌رو به‌دلیل اهمیت و جایگاه گاز طبیعی در این صنعت، میزان تأمین این منبع انرژی، تأثیر قابل‌توجهی بر عملکرد آن دارد.

در سالیان اخیر به‌واسطه محدودیت در افزایش ظرفیت تولید و ادامه روند رشد مصرف غیر بهینه در همه بخش‌ها، کشور دچار ناترازی در عرضه و تقاضای گاز طبیعی به‌ویژه در ماه‌های سرد سال شده‌است. صنعت فولاد نیز به‌عنوان یکی از صنایع انرژی‌بر که دارای وابستگی بالایی به گاز طبیعی در تأمین سوخت است، از این مسئله مستثنا نیست و محدودیت‌های تأمین پایدار انرژی می‌تواند تأثیر قابل توجهی بر عملکرد این صنعت داشته‌باشد. ازاین‌رو بررسی انواع راهکارهای مناسب برای تأمین پایدار سوخت مورد نیاز برای صنعت فولاد ضروری به نظر می‌رسد. همچنین لازم است موضوعاتی همچون «وضعیت مجوزهای تولید صادر شده در زنجیره فولاد با توجه به محدودیت‌های مختلف در کشور و اهداف مندرج در برنامه هفتم پیشرفت» و «توسعه تولید فولاد با روش‌های مبتنی بر زغالسنگ» نیز مورد بررسی دقیق‌تر قرار بگیرند که در گزارش‌های بعدی بدان پرداخته خواهد شد.

نقطه‌نظرات / یافته‌های کلیدی

‌به‌طورکلی تولید فولاد در دنیا به دو روش اصلی انجام می‌پذیرد که شامل روش کوره بلند (مبتنی‌بر استفاده از زغالسنگ) و احیای مستقیم است. امروزه تقریباً 71/5 درصد فولاد خام جهان به‌کمک روش کوره بلند و 28/4 درصد آن به‌روش احیای مستقیم و با استفاده از کوره‌های الکتریکی تولید می‌شود و 0/4 درصد آن به سایر روش‌هاست. با این وجود، در ایران در سال ۱۴۰۲ تنها 9/86 درصد فولاد تولید شده با روش کوره بلند و 90/14 درصد مبتنی بر احیای مستقیم (با استفاده از گاز طبیعی) بوده که 76/78 درصد آن از طریق کوره‌های قوس الکتریکی و 13/36 درصد آن از مسیر کوره‌های القایی تبدیل به محصولات میانی فولادی شده‌است. علت این شکل از توسعه صنعت فولاد در ایران به‌دلیل وجود منابع فراوان گازی در کشور عنوان شده‌است.

تنها واحدهای کوره بلند فعال در کشور شرکت ذوب‌آهن اصفهان و مجتمع فولاد زرند ایرانیان است. مهم‌ترین مزیت‌های روش کوره قوس تولید فولاد باکیفیت و ایجاد آلاینده‌های نسبتاً کمتر است. در مقابل، مصرف انرژی و میزان سرمایه‌گذاری مورد نیاز برای ماده اولیه ورودی این روش (آهن اسفنجی) بسیار بیشتر از روش کوره بلند است. همچنین در تولید فولاد به‌روش کوره قوس الکتریکی (روش رایج تولید فولاد در کشور) بیش از چهار برابر روش متداول جهانی انرژی مصرف می‌شود.

از آنجا که بیشترین مصرف گاز در زنجیره فولاد، مربوط به حلقه تولید آهن اسفنجی است، برای پیش‌بینی مصرف گاز مورد استفاده در صنعت فولاد، لازم است مجوزهای ارائه شده به تولید آهن اسفنجی مورد بررسی قرار گیرد. بر این اساس به نظر می‌رسد تا سال 1410 مجموعاً 40 میلیون تن از مجوزهای در حال احداث تولید آهن اسفنجی قابلیت تحقق دارند. بر این اساس ظرفیت تولید این محصول در پایان سال 1404 به بیش از 53 میلیون تن و در پایان سال 1410 به بیش از 80 میلیون تن خواهد رسید. با حذف مجوزهای ارائه شده به روش‌های تولید مبتنی‌بر زغالسنگ، میزان گاز مورد نیاز واحدهای احیا در پایان سال 1404 به بیش از 15/6 میلیارد مترمکعب و در پایان سال 1410 به بیش از 23/4 میلیارد مترمکعب خواهد رسید. شایان‌ذکر است که که میزان مصرف گاز طبیعی این واحدها در سال ۱۴۰۲، 10 میلیارد مترمکعب بوده؛ و این درحالی است که کشور در سال ۱۴۰۱ با حدود ۴۵ میلیارد متر‌مکعب ناترازی میان تولید و مصرف این حامل انرژی مواجه بوده است.

پیشنهاد راهکارهای تقنینی، نظارتی یا سیاستی

با توجه به موارد پیش‌گفته، راهکارهای موجود در دو سطح توسعه صنعت فولاد و واحدهای موجود به شرح زیر قابل بحث است:

1. واحدهای موجود صنعت فولاد

به‌منظور کاهش چالش‌های تأمین سوخت مورد نیاز واحدهای موجود تولید فولاد به‌روش احیای مستقیم راهکارهایی همچون استفاده از زغال‌سنگ به‌منظور تولید گازهای احیا‌کننده، حضور در بازار بهینه‌سازی مصرف انرژی، ذخیره‌سازی گاز طبیعی (به‌صورت گاز طبیعی مایع‌شده و ذخیره‌سازی در مخازن زیرزمینی)، واردات گاز طبیعی، سرمایه‌گذاری در جمع‌آوری گاز مشعل یا در میدان‌های گازی کوچک قابل طرح است.

2. توسعه صنعت فولاد

با توجه به چالش‌های تأمین گاز طبیعی در کشور و بروز ناترازی میان تولید و مصرف این حامل انرژی و همچنین شدت یافتن آن در سال‌های پیش رو، به نظر می‌رسد می‌بایست برنامه توسعه صنعت فولاد با استفاده از روش احیای مستقیم مورد بازنگری قرار گرفته و بر تغییر مسیر توسعه فولاد کشور با استفاده از سایر روش‌های مرسوم و کم‌مصرف جهان تأکید شود.

۱. مقدمه

صنعت فولاد، یکی از صنایع مهم و اثرگذار در کشور است؛ که با توجه به ظرفیت‌های موجود در تولید این محصول و دیگر محصولات وابسته، قابلیت فراوانی برای ارزآوری و ایجاد اشتغال در کشور دارد. ازاین‌رو ارتقای این صنعت و کسب جایگاه بین‌المللی در این حوزه افزون بر کسب قدرت اقتصادی در جهان، موجبات کاهش ضربه‌پذیری سیاسی و اقتصادی از تصمیم‌های خارجی را فراهم می‌آورد. از همین رو، بر اساس سند راهبرد توسعه صنعتی کشور، که طبق ماده (21) قانون برنامه چهارم توسعه کشور و توسط وزارت صنایع و معادن وقت در سال 1384 به تصویب رسیده است، برنامه‌ریزی در زمینه صنایع فلزات اساسی باید به‌گونه‌ای باشد که تا پایان سال 1404، تولید فولاد کشور معادل 3/5 درصد تولید جهانی یا 55 میلیون تن و صادرات این محصول به 4 درصد صادرات جهانی یا 20 میلیون تن برسد. همچنین در اهداف کمی سنجه‌های عملکردی ماده (47) قانون برنامه هفتم پیشرفت، تولید سالانه شمش فولاد، تولید سالانه مقاطع طویل و مقاطع تخت 45، 41 و 18/3 میلیون تن برآورد شده‌است. لازم به ذکر است، کاهش میزان تولید پیش‌بینی شده در اهداف برنامه هفتم نسبت به سند راهبرد توسعه صنعتی کشور، به‌دلیل وجود محدودیت‌های مواد اولیه و انرژی بوده است. با این حال، یکی از اهداف مندرج در سند چشم‌انداز 1404، توسعه صنعت فولاد کشور و رسیدن به ظرفیت تولید سالیانه 55 میلیون تن تا سال 1404 بوده است. درحال‌حاضر ایران دهمین تولید‌کننده بزرگ فولاد جهان و اولین تولید‌کننده آهن اسفنجی بر پایه گاز در جهان به‌شمار می‌رود[1]. این صنعت به‌لحاظ صادرات و ارزآوری نیز دارای اهمیت بالایی است. جدول 1 نمایی از صادرات حلقه‌های مختلف زنجیره فولاد کشور در سال 1402 را نشان‌می‌دهد.

جدول 1. نمایی از ارزش صادرات زنجیره فولاد کشور در سال 1402

مأخذ: آمار گمرک جمهوری اسلامی ایران.

بر این اساس سهم زنجیره فولاد از ارزش صادرات غیر نفتی کشور، 18/1 درصد است. در کنار اهمیت بالای صنعت فولاد برای کشور، این صنعت در دسته صنایع انرژی‌بر طبقه‌بندی می‌شود؛ به‌نحوی‌که در تمامی زنجیره تبدیل سنگ‌آهن به فولاد، بسته به نوع فرایند، انرژی به‌عنوان یکی از ارکان اصلی تولید مورد استفاده قرار می‌گیرد. در سالیان اخیر ایران به‌واسطه محدودیت در افزایش ظرفیت تولید و ادامه روند رشد بالای مصرف در همه بخش‌ها، دچار ناترازی در عرضه و تقاضای گاز طبیعی به‌ویژه در ماه‌های سرد سال شده‌است. ناترازی این حامل انرژی منجر به اعمال محدودیت در تأمین گاز در همه بخش‌های تولیدی شده که آسیب‌های فراوان اقتصادی، اجتماعی و زیست‌محیطی را برای کشور ایجاد کرده است. در سال 1401، میزان ناترازی گاز طبیعی به‌صورت متوسط سالانه، متوسط سه ماه سرد و در اوج مصرف به‌ترتیب 123/2  225/1 و 315/4 میلیون مترمکعب در روز برآورد شده و ادامه روند کنونی تأمین انرژی، کشور و صنایع انرژی‌بر را با چالش بسیار جدی‌تری روبه‌رو خواهد کرد [3]. صنعت فولاد نیز به‌عنوان یکی از صنایع انرژی‌بر که دارای وابستگی بالایی به گاز طبیعی است از این مسئله مستثنا نیست و محدودیت‌های تأمین پایدار انرژی می‌تواند تأثیر قابل‌توجهی بر عملکرد این صنعت داشته‌باشد [۲].

تولید فولاد در کشور عموماً از روش احیای مستقیم که مبتنی‌بر گاز طبیعی است بوده و ازاین‌رو به‌دلیل اهمیت و جایگاه مهم گاز طبیعی در این صنعت، میزان تأمین گاز طبیعی، تأثیر قابل‌توجهی بر عملکرد آن دارد. میزان مصرف سالیانه گاز طبیعی بخش فولادی در سال‌های ۱۴۰۰ و ۱۴۰۱ به‌ترتیب برابر با 9/6 و 12/04 میلیارد مترمکعب (معادل 5 درصد از مصرف کل کشور) بوده است که رشدی 25 درصدی را نشان‌می‌دهد؛ که این امر با توجه به تداوم وجود ناترازی میان تولید و مصرف گاز طبیعی ناشی از افزایش مصرف در 8 ماه ابتدایی سال 1401 نسبت به سال قبلی است. در شکل 1 میانگین مصرف گاز طبیعی در ماه‌های سرد و گرم در سال‌های 1400 و 1401 نشان داده‌شده‌است.

شکل ۱. نمودار میانگین مصرف گاز طبیعی در ماه‌های سرد و گرم در سال‌های 1400 و 1401 [3]

به‌صورت متوسط مصرف گاز طبیعی صنعت فولادی در ۸ ماه گرم سال ۱۴۰۱ حدود 40 میلیون مترمکعب در روز بوده که این عدد در 3 ماه سرد سال کاهش محسوسی داشته است. ازاین‌رو ناترازی گاز طبیعی باعث شده تا صنعت فولاد، در زمان‌های اوج مصرف، با محدودیت تأمین بخشی از تقاضای گاز مورد نیاز خود روبه‌رو شود، این درحالی است که در سال ۱۴۰۰ میزان محدودیت در تأمین تقاضا کمتر بوده است [3]. این محدودیت‌ها در سال 1401 منجر به انبار شدن حدود 14 میلیون تن گندله به‌دلیل تعطیلی واحدهای آهن اسفنجی، که بیشترین تأثیر را از ناترازی می‌پذیرد، شد[4].

از سوی دیگر می‌توان از آمار تولید آهن اسفنجی و فولاد میانی جهت بررسی میزان کاهش تولید محصولات فولادی ناشی از محدودیت تأمین گاز نیز استفاده‌کرد. عمده مصرف گاز در فولاد در فرایند تولید آهن اسفنجی است و تولید فولاد میانی نیز از آن جهت اهمیت دارد که وابستگی فراوانی به تأمین آهن اسفنجی دارد. بررسی آمار تولیدی نشان داده شده در شکل 2 نشان از کاهش 3/5 میلیون تنی فولادی میانی و 1/3 میلیون تنی آهن اسفنجی در تنها دو ماه دی و بهمن دارد.

شکل ۲. نمودار وضعیت تولید آهن اسفنجی و فولاد میانی به تفکیک ماه در سال 1402

مأخذ: انجمن تولیدکنندگان فولاد ایران[5].

با توجه به ناترازی انرژی حال حاضر کشور و وابستگی بالای صنعت فولاد به گاز طبیعی، توسعه این صنعت با چالش تأمین انرژی اولیه روبه‌رو خواهد شد. ازاین‌رو بررسی انواع راهکارهای مناسب برای تأمین پایدار گاز برای صنعت فولاد ضروری به نظر می‌رسد. در این راستا لازم است موضوعاتی همچون «ضرورت افزایش تولید فولاد خام در کشور»، «بررسی وضعیت موجود مجوزهای تولید فولاد با توجه به محدودیت‌های کشور و اهداف مندرج در برنامه هفتم پیشرفت» و «آسیب‌شناسی توسعه تولید فولاد با روش‌های مبتنی‌بر زغالسنگ، مانند کوره بلند» نیز مورد مداقه قرار بگیرند؛ که خود در آینده موضوع گزارش‌هایی مجزا قرار خواهند گرفت.

مباحثی که در این گزارش بیان شده به این شرح است: 1. روش‌های تولید فولاد، 2. مقایسه روش تولید فولاد در ایران و جهان، 3. وضعیت مصرف گاز در صنعت فولاد، 4. میزان بهره‌وری واحدهای تولیدی، 5. قیمت گاز مصرفی صنعت فولاد در ایران و جهان و 6. راهکارهای تأمین پایدار گاز.

2.روش‌های تولید فولاد

‌به‌طورکلی تولید فولاد در دنیا به دو روش اصلی انجام می‌پذیرد که شامل روش کوره بلند و کوره قوس الکتریکی است. هر یک از این روش‌ها با توجه به فرایند تولید متفاوت، به‌لحاظ مصرف انرژی و نوع انرژی مصرفی نیز دارای تفاوت‌هایی است که در ادامه به آن بیشتر پرداخته می‌شود.

2-1. کوره بلند

در این روش، که شیوه سنتی تولید فولاد است، از احیای غیرمستقیم آهن استفاده‌شده، سنگ آهن دانه درشت پس از فراوری و تبدیل شدن به آگلومره (کلوخه) به‌همراه آهک و کک وارد کوره بلند شده، آهن خام (چدن مذاب) به‌دست می‌آید. در مرحله بعد، همان‌گونه که در شکل 3 مشاهده می‌شود، آهن خام در یک کوره (کُنورتر) اکسیژنی به فولاد مذاب تبدیل و کربن و ناخالصی‌های دیگر آن به‌کمک اکسیژن خارج شده و فولاد خام تولید می‌شود. سپس فولاد خام در فرایند متالورژی ثانویه (فولاد‌سازی در پاتیل)، تصفیه شده و با اضافه کردن فلزهای آلیاژ‌دهنده مانند وانادیم، کروم، تیتانیوم، منگنز و نیکل و همگن‌سازی به فولاد با ویژگی‌های مطلوب و مورد نظر تبدیل می‌شود.

کک زغال‌سنگ، سنگ آهن دانه‌بندی شده، سنگ آهک و آگلومرا (که از پیش پخت و کلوخه‌سازی سنگ آهن به‌دست می‌آید) اصلی‌ترین شارژهای کوره‌بلند هستند. از بین روش‌های تولید فولاد در دنیا این روش کاربرد بیشتری دارد و طبق آمار در حدود 71/5 درصد از فولاد خام در دنیا با این تکنولوژی تولید می‌شود. تنها واحدهای کوره بلند فعال در کشور شرکت ذوب‌آهن اصفهان و مجتمع فولاد زرند ایرانیان است.

2-2. احیای مستقیم با کوره قوس الکتریکی

روش احیای مستقیم سنگ آهن از بین روش‌های تولید فولاد روش جدیدتری محسوب و در آن از کوره‌های قوس الکتریکی استفاده می‌شود. این فرایند با استفاده از گاز طبیعی به‌جای کک برای احیای سنگ معدن آهن میسر می‌شود. در این روش پس از تولید کنسانتره از سنگ آهن مگنتیتی، دانه‌های بسیار ریز کنسانتره با استفاده از چسبی مخصوص بنتونیتی به گندله تبدیل می‌شوند. همان‌گونه که در شکل 3 مشاهده می‌شود پس از آن با استفاده از گاز طبیعی فرایند احیا انجام شده و آهن اسفنجی (که آهن با خلوص بالا است) تولید می‌شود. به‌منظور تولید فولاد خام لازم است آهن اسفنجی تولید شده، در این مرحله در کوره قوس الکتریکی (با استفاده از الکترود گرافیتی) یا کوره القایی (با افزایش دما به‌وسیله ایجاد میدان مغناطیسی با القای الکتریکی) ذوب و شمش یا ورق فولادی تولید شود. در این روش جهت تولید فولاد خام لازم است از مقداری قراضه نیز استفاده شود؛ که میزان آن با توجه به فناوری کوره متغیر است.

به‌طورکلی تولید فولاد در دنیا به دو روش اصلی انجام می‌پذیرد که شامل روش کوره بلند (مبتنی بر استفاده از زغالسنگ) و احیای مستقیم است. امروزه تقریباً 71/5 درصد فولاد خام جهان به‌کمک روش کوره بلند و 28/4 درصد آن به‌روش احیای مستقیم و با استفاده از کوره‌های الکتریکی تولید می‌شود و ۰.۴ آن به سایر روش هاست. با این وجود، در ایران در سال ۱۴۰۲ تنها 9/86 درصد فولاد تولید شده با روش کوره بلند و 90/14 مبتنی بر احیای مستقیم (با استفاده از گاز طبیعی) بوده که 76/78 درصد آن از طریق کوره‌های قوس الکتریکی و 13/36 درصد آن از مسیر کوره‌های القایی تبدیل به محصولات میانی فولادی شده‌است. علت این شکل از توسعه صنعت فولاد در ایران به‌دلیل وجود منابع فراوان گازی در کشور عنوان شده‌است.

شکل 3. تکنولوژی تولید اولیه و ثانویه فولاد خام

source: World Steel Association. Sustainable Steel at the Core of a Green Economy; World Steel Association: Belgium, Brussels, 2022.[6].

۳. مقایسه روش‌های تولید فولاد در ایران و جهان

جدول 2، میزان تولید برخی از مهم‌ترین کشورهای تولید‌کننده فولاد و روش تولید آنها مشخص کرده است.

جدول 2. میزان تولید فولاد کشورهای برتر و سهم تولید توسط روش کوره بلند و کوره قوس الکتریکی (2023)

Source: World Steel in Figures 2023, World Steel Association.[7].

همان‌طور که مشاهده می‌شود در جهان که بخش عمده آن مربوط به کشور چین است، تولید به‌روش کوره بلند رایج‌تر از کوره قوس الکتریکی است؛ درحالی‌که میزان تولید فولاد به‌روش کوره بلند در منطقه جنوب غرب آسیا و ایران، تنها کمتر از 10 درصد کل است. در کشورهای اتحادیه اروپا نیز تقریباً سهم تولید به هر دو روش به‌هم نزدیک بوده و اندکی سهم تولید به‌روش کوره بلند بیشتر است.

تفاوت‌های اصلی دو روش فوق‌الذکر در چهار حوزه قابل بحث است: انرژی مورد نیاز، فرایند فراوری سنگ‌آهن، آلودگی‌های زیست‌محیطی و کیفیت محصولات تولید شده. انتخاب روش برای تولید فولاد در کشورهای مختلف با توجه به این تفاوت‌ها شکل گرفته است. برای مثال وجود منابع فراوان گاز در ایران، باعث ایجاد واحدهای متعدد کوره قوس و شکل‌گیری صنعت فولاد براساس آن شده‌است.

در روش کوره قوس علاوه‌بر اینکه انرژی بیشتری جهت تولید یک تن فولاد مورد نیاز است، از گاز احیا، که در بیشتر موارد از گاز طبیعی به‌دست می‌آید، استفاده‌شده است. لذا پیش‌فرض توسعه صنعت فولاد استفاده از گاز طبیعی در روش کوره قوس بوده است. این درحالی است که هم‌اکنون امکان تأمین پایدار گاز طبیعی مورد نیاز برای این صنعت با چالش‌های بسیاری به‌ویژه در فصول سرد سال مواجه شده‌است. با ادامه روند فعلی ناترازی رو به گسترش گاز طبیعی، از سال‌های آتی، مشکل تأمین گاز در ماه‌های اوج مصرف خانگی (در ماه‌های سرد سال به‌منظور تأمین گاز مصرفی و در ماه‌های گرم سال جهت تأمین گاز نیروگاه‌ها)، ادامه خواهد داشت.

از جمله تفاوت‌های دیگر روش کوره قوس در مقایسه با روش کوره بلند، همان‌طور که در بخش قبلی به آن اشاره شد، استفاده از آهن اسفنجی (با محتوای آهن بیش از 90 درصد) به‌جای سنگ‌آهن دانه‌بندی شده‌است. آهن اسفنجی صرفاً با استفاده از سنگ‌آهن مگنتیتی و با سرمایه‌گذاری به‌مراتب بیشتر تولید می‌شود [6].

تفاوت دیگر میان روش‌های متداول تولید فولاد در انتشار آلایندگی‌های زیست‌محیطی است. روش کوره قوس، جدیدترین فناوری متداول تولید فولاد و به‌عنوان روش غالب در کشور، به‌طور نسبی زیان‌های کمتری برای محیط زیست ایجاد می‌کند. در این راستا قابل‌ذکر است میزان تولید آلاینده‌های زیست‌محیطی در روش کوره بلند به‌ازای تولید هر تن شمش فولاد 2/2 گرم بر متر مکعب است، درحالی‌که این شاخص برای روش کوره قوس الکتریکی 1/1 گرم بر متر مکعب به‌ازای هر تن تولید شمش فولاد برآورد شده‌است [6].

همچنین با توجه به آنکه در روش تولید فولاد با استفاده از کوره قوس الکتریکی از کوره‌های تصفیه استفاده می‌شود درنهایت شمش فولاد تولید شده از کیفیت مطلوب‌تری نسبت به شمش تولیدی با استفاده از روش کوره بلند دارد. کیفیت بهتر شمش فولاد تولید شده به‌روش کوره قوس آن است که، در این کوره‌ها فرایند تصفیه باتوجه به سیستم تزریق وایری که در این فناوری وجود دارد بهتر صورت‌می‌گیرد و مذاب همگن‌تر می‌شود. این درحالی است که در روش کوره بلند برای تصفیه از کُنورتر استفاده می‌شود که قدیمی‌تر است [7].

۴. بررسی وضعیت مصرف انرژی در صنعت فولاد کشور

همان‌طور که در شکل 4 مشاهده می‌شود، 72 درصد از سبد انرژی مصرفی در صنایع آهن و فولاد کشور به گاز طبیعی اختصاص دارد. برق و کُک نیز به‌ترتیب با 20 و 8 درصد، رتبه‌های 2 و 3 مصرف انرژی در این صنعت را به خود اختصاص داده‌اند. مصرف گاز طبیعی صنعت فولاد ایران درحال‌حاضر بیش از 12 میلیارد مترمکعب در سال است و برای چند سال آینده در راستای تحقق اهداف سند چشم‌انداز سال 1404 این صنعت، مصرف گاز صنعت فولاد باید به بیش از 20 میلیارد مترمکعب خواهد رسید. بررسی روند مصارف گاز در صنعت فولاد از سال‌های 1395 تا 1399 بیان‌کننده رشد سالیانه حدود 7/ 13 درصد است.

شکل ۴. نمودار وضعیت سبد مصرف انرژی در صنایع فولاد کشور

مأخذ: آمار و اطلاعات منتشر شده وزارت صمت [4].

لازم به ذکر است بیشترین مصرف گاز در زنجیره فولاد، مربوط به حلقه تولید آهن اسفنجی است؛ به این منظور لازم است برای ارائه پیش‌بینی دقیق از مصرف گاز طبیعی این صنعت در سال‌های آینده، وضعیت مجوزهای این محصول مورد بررسی قرار گیرد.

آهن اسفنجی در سال 1402، دارای ظرفیت نصب شده به میزان 40/175 میلیون تن و تولید به میزان 33/396 میلیون تن بوده است. فاصله میان ظرفیت و تولید واحدهای این حلقه از زنجیره را می‌توان با توجه به رکود بازار در زنجیره فولاد و همچنین عدم تأمین انرژی مورد نیاز سایر حلقه‌های زنجیره تحلیل نمود. با توجه به مصرف 300 متر مکعب گاز به‌ازای تولید هر تن آهن اسفنجی، مصرف گاز طبیعی این واحدها در سال ۱۴۰۲ به مقدار 10 میلیارد مترمکعب تخمین زده می‌شود. با توجه به برنامه‌ریزی‌های انجام شده برای تولید 55 میلیون تن فولاد در سال 1404، کشور به حداکثر 66 میلیون تن آهن اسفنجی نیاز دارد. بر این اساس و با توجه به ظرفیت و تولید موجود، حداکثر به 33 میلیون تن مجوز جدید نیاز است.

این در حالی است که تا پایان سال ۱۴۰۲، علاوه بر ظرفیت نصب شده در واحدهای موجود، وزارت صنعت، معدن و تجارت به 147 واحد احیا (تولید آهن اسفنجی) جمعاً به ظرفیت 118/5 میلیون تن مجوز تولید داده است. به‌عبارت دیگر ۸۵ میلیون تن مجوز مازاد در این بخش صادر شده‌است. جدول 3 نمایی از وضعیت موجود این مجوزها، بر اساس درصد پیشرفت و ظرفیت تولید، نشان‌می‌دهد.

جدول 3. وضعیت مجوزهای واحدهای تولید آهن اسفنجی

مأخذ: طرح جامع فولاد، پایش سال 1402[1].

همان‌طور که ملاحظه می‌شود ۷۰ عدد از مجوزها، یعنی حدود ۴۷ درصد آنها به واحدهای بالاتر از 500 هزار تن تعلق دارد. این در حالی است که ۲۰ تولیدکننده اول آهن اسفنجی در کشور تولیدی بالاتر از ۵۰۰ هزار تن داشته‌اند و مجموع تولید این محصول توسط مجتمع فولاد مبارکه در سال ۱۴۰۲ بیش از ۱۰ میلیون تن بوده است. همچنین از نظر پیشرفت، 49 میلیون تن یا بیش از 40 درصد از مجموع وزنی این مجوزها کمتر از یک درصد پیشرفت داشته‌اند؛ به‌عبارت دیگر هیچ‌کاری به‌جز اخذ مجوز از وزارت صنعت، معدن و تجارت انجام نداده‌اند. همان‌طور که ملاحظه می‌شود که بخش قابل توجهی از این مجوزها صرفاً به‌صورت کاغذ باقی‌مانده‌اند، لذا به‌منظور محاسبه گاز طبیعی مورد نیاز جهت ارائه به واحدهای احیا در سال‌های آینده لازم است به مجوزهایی که احتمال راه‌اندازی آ‌ن‌ها بیشتر است بپردازیم.

با توجه به بررسی‌های صورت‌گرفته در کارگروه پایش، ناظر به عواملی همچون مشخص بودن منابع تأمین مالی، مناسب بودن زیرساخت‌ها، پیشرفت فیزیکی مناسب، وضعیت طرح در بانک‌های عامل به‌لحاظ مرحله مورد بررسی (در مرحله عقد قرارداد، در مرحله نظارت و...)، مرتبط بودن با نهادهای دولتی، ارتباط با واحدهای فعال و...، این مجوزها پس از غربال اولیه به دو گروه قابل تحقق تا سال 1404 و محتمل تا سال 1410 تقسیم‌بندی شد. بر این اساس مجوزهای واحدهای تولید آهن اسفنجی به شرح جدول 4 می‌باشد.

جدول 4. میزان فعلی و پیش‌بینی تولید آهن اسفنجی در پایان سال 1404 و 1410

مأخذ: طرح جامع فولاد، پایش سال 1402 [1].

همان‌طور که ملاحظه می‌شود، تا سال 1410 مجموعاً 40 میلیون تن از مجوزهای در حال احداث تولید آهن اسفنجی قابلیت تحقق دارند. بر این اساس ظرفیت تولید این محصول در پایان سال 1404 به بیش از 53 میلیون تن و در پایان سال 1410 به بیش از 80 میلیون تن خواهد رسید. لازم به ذکر است که تمام این ظرفیت مربوط به روش‌های مبتنی بر گاز طبیعی نیست و شامل واحدهایی که با استفاده از زغالسنگ اقدام به تولید آهن اسفنجی می‌کنند نیز می‌شود. با توجه به اینکه ظرفیت واحدهای مبتنی بر زغالسنگ طبق پیش بینی به حدود 1/5 میلیون تن می‌رسد، میزان گاز مورد نیاز واحدهای احیا در پایان سال 1404 به بیش از 15/6 میلیارد مترمکعب و در پایان سال 1410 به بیش از 23/4 میلیارد مترمکعب خواهد رسید. همان طور که پیش از این ذکر شد در سال ۱۴۰۲ میزان مصرف گاز طبیعی این واحدها 10 میلیارد مترمکعب بوده است؛ این در حالی است که کشور در سال ۱۴۰۱ با حدود ۴۵ میلیارد متر مکعب ناترازی میان تولید و مصرف این حامل انرژی مواجه بوده است [۳] و این مسئله لزوم چاره جویی در خصوص تأمین گاز این واحدها را دوچندان نمایان می‌سازد.

یکی از عواملی که موجب شده مصرف گاز در صنعت فولاد افزایش یابد و توسعه این صنعت نیز به این سمت باشد، پایین بودن سهم هزینه انرژی در کل هزینه‌های تولید این صنعت است. هم‌اکنون حدود 17 درصد از هزینه‌های تولید فولاد به‌روش احیای مستقیم مربوط به هزینه مصرف انرژی، مطابق شکل ۵، است. این نسبت باتوجه به‌صورت‌های مالی حسابرسی شده سال 1402 شرکت‌های فولادی حاضر در بورس و مصارف ویژه برق و گاز محاسبه شده‌است (لازم به ذکر است که کاهش قیمت گاز مصرفی سال 1402 این واحدها مطابق اصلاحی که در سال 1403 ابلاغ گردیده است در داده‌های صورت‌های مالی منعکس نشده است).

مثلاً برای واحدی که خطوط گندله‌سازی، احیا و فولادسازی را در زنجیره تولید دارد، برای تولید هر تن گندله حدود 20 مترمکعب گاز و حدود 50 کیلووات ساعت برق، برای تولید هر تن آهن اسفنجی از گندله حدود 300 مترمکعب گاز و حدود 120 کیلووات ساعت برق و برای هر تن شمش از آهن اسفنجی حدود 15 مترمکعب گاز و حدود 835 کیلووات ساعت برق مصرف می‌شود [1].

شکل ۵. نمودار سهم هزینه انرژی در تولید فولاد به‌روش احیای مستقیم

مأخذ: یافته‌های پژوهش.

در شکل ۶، مقدار گاز طبیعی و انرژی برق مصرفی جهت تولید هر تن فولاد خام با استفاده از روش‌های مختلف تولید فولاد آورده شده‌است. همان‌طور که در این شکل‌ها مشاهده می‌شود، روش کوره قوس الکتریکی بیشترین مصرف انرژی (به‌صورت برق و گاز طبیعی) را در بین روش‌های تولید فولاد خام دارد. بر این اساس جهت تولید هر تن فولاد خام با استفاده از روش‌های کوره قوس الکتریکی، کوره القایی و کوره بلند به‌ترتیب 6030، 3670 و 1460 مگاکالری انرژی اولیه در طول زنجیره ارزش مصرف می‌شود. در نتیجه مصرف ویژه انرژی اولیه جهت تولید فولاد به‌روش قوس الکتریکی تقریباً چهار برابر فرایند کوره بلند است. [12]

شکل ۶. نمودار مصارف ویژه گاز طبیعی و انرژی برق در زنجیره ارزش فولاد کشور

مأخذ: همان.

در روش کوره قوس الکتریکی حدود 80 درصد از گاز طبیعی مصرفی زنجیره تولید فولاد خام در فرایند تولید آهن اسفنجی و حدود 70 درصد از انرژی برق مصرفی زنجیره در انتهای زنجیره و در کوره قوس الکتریکی مصرف می‌شود. باتوجه به اینکه در کشور برای تولید آهن اسفنجی (که بیشترین مصرف گاز طبیعی در زنجیره را دارد) از مگامدول‌های شرکت میدرکس استفاده می‌شود، این شرکت، میانگین گاز مصرفی در واحدهای مختلف جهان را (Nm³/ton)300 اعلام کرده است [8]. به‌منظور مقایسه مصرف انرژی در واحدهای تولید آهن اسفنجی موجود، در شکل ۷، مقدار گاز مصرفی در تعدادی از واحدهای تولیدی کشور آورده شده‌است.

شکل ۷. نمودار مقدار گاز مصرفی در شرکت‌های توسعه آهن گل‌گهر، مبارکه، چادرملو و سبا اصفهان در سال‌های اخیر

مأخذ: همان.

با توجه به‌شکل ۷ و میانگین مصرف گاز جهانی ((Nm³/ton)300) که توسط شرکت میدرکس اعلام شده‌است، شرکت‌های تولید‌کننده فولاد در کشور مقدار مصرف گاز کمتر و یا برابر با میانگین مصرف جهانی دارند [8].

همچنین با توجه به آنکه در کشور برای تولید شمش فولاد از کوره قوس‌های شرکت زیمنس استفاده‌شده، این شرکت میانگین برق مصرفی در واحدهای مختلف جهان را (kwh/ton) 750 اعلام کرده است [9]. در کشور مصرف برق شرکت‌های جهان فولاد سیرجان، فولاد مبارکه اصفهان و فولاد خوزستان به‌عنوان سه تولید‌کننده منتخب فولاد کشور (که برای نمونه انتخاب‌شده‌اند) به‌ترتیب (kwh/ton) 800 (kwh/ton) 680 و (kwh/ton) 728 است. بنابراین میزان مصرف برق واحد‌های فولادی کشور نیز تقریباً در حدود میانگین جهانی اعلام شده‌است. ازاین‌رو می‌توان مصرف انرژی در واحدهای فولادی کشور را منطبق بر استانداردهای اعلامی دنیا در نظر گرفت.

۵. بررسی قیمت گاز طبیعی در ایران و جهان

در شکل ۸، میانگین قیمت گاز مصرفی صنعت فولاد در کشورهای مختلف به‌صورت ماهیانه طی سال‌های 2015 تا 2023 نشان داده‌شده‌است [10]. همان‌طور که در شکل مشاهده می‌شود پیک‌های افزایش قیمت گاز به‌دلیل جنگ بین روسیه و اوکراین بوده که باعث شده‌است میانگین قیمت هر متر مکعب گاز در صنعت فولاد به بالای 2/5 دلار بر مترمکعب نیز برسد. البته هم‌اکنون میانگین قیمت گاز صنعت فولاد در جهان به کمتر از 50 سنت به‌ازای هر مترمکعب کاهش پیدا کرده است.

شکل ۸. نمودار میانگین ماهیانه قیمت مصرفی گاز صنعت فولاد در جهان بین سال‌های 2015 تا 2023

Source: https://www.steelonthenet.com. [10].

در شکل 9، قیمت هر متر مکعب گاز طبیعی در صنعت فولاد ایران برای سال 1402 آورده شده‌است. لازم به ذکر است موضوع نرخ گاز خوراک پتروشیمی‌ها و صنایع در 6 ماهه سال 1402 به مصوبه ۲۹ خرداد ماه ۱۴۰۲ هیئت‌وزیران باز‌می‌گردد، هنگامی‌که دولت قیمت هر متر مکعب گاز خوراک و سوخت شرکت‌های پتروشیمی و سایر صنایع را برای سال ۱۴۰۲ معادل ۷۰۰۰ و ۴۰۰۰ تومان تعیین کرد. پس از آن و به‌دلیل برخی اعتراضات شرکت‌ها، فعالان بازار سرمایه و... کمیسیون تطبیق مجلس شورای اسلامی آن را مغایر با قانون تشخیص داده و لغو اثر کرد. بر این اساس معاونت برنامه‌ریزی وزارت نفت، اصلاحیه نرخ گاز خوراک و سوخت صنایع برای سال ۱۴۰۲ را در تاریخ 1403/06/11 در قالب نامه منتشر کرد. نرخ‌های اصلاحی برای گاز طبیعی تحویلی به شرکت‌های فولادی در نمودار زیر نشان داده‌شده‌است.

شکل 9. نمودار قیمت هر متر مکعب گاز مصرفی در صنعت فولاد ایران

مأخذ: نامه معاونت برنامه‌ریزی وزارت نفت به شماره 286015 مورخ 1403/06/11.

۶. راهکارهای تأمین پایدار گاز صنعت فولاد کشور

یکی از مهم‌ترین چالش‌هایی که در دهه پیش رو، کشور با آن روبه‌رو خواهد بود، ناترازی انرژی به‌ویژه ناترازی گاز طبیعی است. در سال‌های اخیر حداکثر ناترازی روزانه گاز طبیعی افزایش یافته که به‌معنای افزایش عمق تقاضای پاسخ‌داده نشده گاز مورد نیاز بخش‌های مختلف مصرفی است. صنعت فولاد کشور نیز از این قضیه مستثنا نبوده و در سال‌های اخیر عمق ناترازی گاز طبیعی در آن در ماه‌های سرد افزایش یافته‌است. با توجه به اینکه نسبت قابل‌توجهی از مصرف گاز در این صنعت بوده (نزدیک 5 درصد)، آسیب‌های اقتصادی بابت عدم تولید محصولات ناشی از ناترازی گاز طبیعی، بسیار بیشتر از سایر صنایع بوده است. همچنین با توجه به برنامه‌های توسعه‌ای این صنعت، تأمین انرژی واحدهای جدید نیز با ابهام روبه‌رو خواهد بود. ازاین‌رو باید در گام نخست مجموعه راهکارهایی جهت تأمین پایدار گاز طبیعی مورد نیاز واحدهای موجود تولیدکننده فولاد ارائه شود و به‌دنبال آن، سیاست توسعه صنایع فولادی مبتنی‌بر روش‌های با نرخ مصرف انرژی کمتر مدنظر قرار گیرد. ازاین‌رو با تأکید بر تغییر مسیر توسعه فولاد کشور با استفاده از سایر روش‌های مرسوم و کم‌مصرف جهان، مجموعه راهکارهای زیر جهت تأمین پایدار گاز طبیعی واحدهای موجود ارائه می‌شود:

الف) سرمایه‌گذاری در بازار بهینه‌سازی

از جمله مواردی که می‌تواند به تأمین گاز طبیعی برای واحدهای فولادی کشور کمک نماید، سرمایه‌گذاری در طرح‌های صرفه‌جویی و بهره‌بردن از گاز طبیعی ذخیره شده ناشی از اجرای آن طرح هاست. به‌عبارت دیگر در این راهکار شرکت‌های فولادی اقدام به سرمایه‌گذاری در طرح‌هایی می‌کنند که هدف اصلی آن‌ها کاهش مصرف گاز در بخش‌های مختلف کشور است، متعاقب آن می‌توانند متناسب با این سرمایه‌گذاری، در زمان‌های اوج مصرف در اولویت تخصیص گاز طبیعی قرار می‌گیرند. این فرآیند بر‌اساس ماده (12) قانون رفع موانع تولید رقابت‌پذیر و ارتقا نظام مالی کشور (مصوب 1394) در سال 1396 شروع به کار کرد. بررسی عملکرد بازار نشان‌می‌دهد با گذشت ۶ سال از تصویب آن تاکنون هیچ گواهی صرفه‌جویی صادر نشده و این حکم قانونی بدون عملکرد بوده است. نبود انگیزه اقتصادی به‌دلیل نوسانات ارزی، عدم تضمین در صدور و خرید گواهی صرفه‌جویی و ابهام در تحویل حامل انرژی معادل گواهی به‌دلیل نبود ظرفیت و برخی ایرادها در فرایند ارائه تا تصویب طرح‌ها در بازار از جمله مهم‌ترین دلایل بدون عملکرد بودن این بازار بوده است [13]. بر این اساس در ماده (46) قانون برنامه هفتم پیشرفت دولت مکلف به تأسیس «سازمان بهینه‌سازی و مدیریت راهبردی انرژی» با هدف تسهیل در شکل‌گیری «بازار بهینه‌سازی انرژی»، تضمین تسویه «گواهی‌های صرفه‌جویی انرژی» و کاهش نکول‌پذیری آنها شده‌است.

ب) راهکارهای عمومی تأمین گاز طبیعی از طریق تقویت عرضه

1. ذخیره‌سازی گاز طبیعی

- ذخیره‌سازی به‌صورت گاز طبیعی مایع‌شده (LNG)

واحدهای ال‌ان‌جی به دو دسته اصلی مقیاس بزرگ و مقیاس کوچک تقسیم‌بندی می‌شوند. محصول واحد‌های بزرگ معمولاً با کشتی‌های غول‌پیکر به مقاصد حمل شده و به مصارف نیروگاهی رسیده و یا به خطوط سراسری انتقال گاز تزریق می‌شود و یا در صنایع فولاد و آهن مورد استفاده قرار می‌گیرد. محصول واحدهای کوچک ال‌ان‌جی نیز با تانکرهای حمل، کشتی‌های کوچک و ناوگان ریلی به مقاصد مورد نظر مانند نقاط دور از شبکه، ایستگاه‌های سوخت‌گیری ال‌ان‌جی فرستاده می‌شود.

یکی از این راهکارهای تأمین گاز صنایع فولادی، احداث واحد ذخیره‌سازی گاز در مقیاس کوچک است. فرایند به این صورت است که این واحد در طول 200 روز از سال که مشکل کمبود گاز در کشور وجود ندارد، امکان ذخیره‌سازی گاز را خواهد داشت تا آن را در فصول سرد سال که گاز واحدهای صنعتی به‌دلیل کمبود گاز قطع می‌شود، مورد استفاده قرار دهد. با توجه به بررسی‌های صورت‌گرفته، برای هر واحد تولید آهن اسفنجی با ظرفیت تولید یک میلیون تن در سال، یک واحد ذخیره‌سازی در مقیاس کوچک با ظرفیت ذخیره‌سازی 100 تن در روز، می‌تواند در مدت 200 روز 28 میلیون مترمکعب گاز ذخیره کند که جواب‌گوی گاز مصرفی یک‌ماه یک واحد تولید آهن اسفنجی (با ظرفیت یک میلیون تن در سال) در زمستان است. با این فرض که هر تن ال‌ان‌جی معادل 1400 متر مکعب گاز طبیعی است و هر تن آهن اسفنجی به 350 مترمکعب گاز نیاز دارد، برای ذخیره‌سازی این میزان گاز طبیعی مایع‌شده به مخزنی با ظرفیت 50 هزار مترمکعب نیاز است. با توجه به اینکه تجهیزات واحد ذخیره‌سازی گاز در مقیاس کوچک در نزدیکی مجتمع‌های صنایع معدنی ایجاد خواهد شد، به نظر می‌رسد پایداری تأمین گاز تضمین‌شده، اما فناوری نسبتاً پیچیده و همچنین سرمایه‌گذاری بالای مورد نیاز این واحدها، امکان‌پذیری فنی و مالی احداث آنها را با چالش‌هایی مواجه کرده است.

- ذخیره‌سازی در مخازن زیرزمینی

‌درحال‌حاضر ذخیره‌سازی کشور از طریق دو مخزن سراجه (استان قم) با ظرفیت 1/2 و شوریجه (استان خراسان‌رضوی) با ظرفیت 2/2 میلیارد مترمکعب در سال صورت می‌پذیرد و کشور دارای ظرفیت ذخیره‌سازی 1/4 درصدی از کل مصرف است. مطابق آمار شرکت ملی گاز، 224 میلیون مترمکعب ظرفیت تأمین گاز در روز در فصول سرد سال با استفاده از ذخیره‌سازی گاز طبیعی وجود دارد.

در صورت ایجاد ظرفیت ذخیره‌سازی به میزان ۱ میلیارد مترمکعب، می‌توان روزانه حدود 10 میلیون مترمکعب گاز در ماه‌های سرد سال از این ظرفیت ایجاد شده برداشت کرد که تقریباً تمام کسری گاز صنعت فولاد را تأمین می‌کند. شایان‌ذکر است که سرمایه مورد نیاز شامل هزینه‌های سرمایه‌گذاری و هزینه‌های عملیاتی برای اجرای این ظرفیت، حدود ۳۰۰ میلیون دلار برآورد می‌شود.

باید توجه کرد که عدم تخصص لازم صنایع بزرگ در افزایش ظرفیت ذخیره‌سازی گاز طبیعی از یک‌سو و وجود مخازن طبیعی محدود با موقعیت مشخص (که ممکن است فاصله جغرافیایی زیادی تا صنایع داشته‌باشد) از سوی دیگر، ممکن است چالش‌هایی را ایجاد کند. ازاین‌رو پیشنهاد می‌شود در صورت سرمایه‌گذاری بخش خصوصی مانند صنایع فولادی در طرح‌های توسعه ذخیره‌سازی در کشور، دولت با همکاری شرکت‌های خصوصی مرتبط نسبت به افزایش ظرفیت اقدام کرده و همچنین تضمین کافی را در تأمین گاز طبیعی در ماه‌های سرد سال به میزان افزایش ظرفیت ذخیره‌سازی به سرمایه‌گذاران بدهد. این مسئله به‌نحوی در حوزه برق و نیروگاه‌های خود تأمین در حال اجراست و صنایع موظف به احداث نیروگاه خود تأمین هستند.

شکل 10. موقعیت تقریبی مخازن ذخیره‌سازی گاز در کشور

مأخذ: مرکز پژوهش‌های مجلس [14].

2. واردات گاز طبیعی

راهکار دیگری که برای تأمین گاز پایدار برای واحدهای فولادی وجود دارد واردات گاز از کشورهای دیگر با رعایت ملاحظاتی است. از جمله کشورهایی که پتانسیل بالایی برای همکاری با ایران در حوزه انرژی دارند، می‌توان به کشورهای آسیای مرکزی و روسیه اشاره کرد. کشورهای آسیای مرکزی، مانند ترکمنستان و قزاقستان، دارای ذخایر قابل‌توجهی گاز هستند و با توجه به محصور بودن در خشکی، گزینه‌های زیادی برای صادرات این ذخایر ندارند. بنابراین منابع مناسبی برای واردات گاز موردنیاز محسوب می‌شوند. روسیه نیز به‌عنوان یکی از بزرگ‌ترین دارندگان منابع گاز، کشور دیگری است که می‌توان از ظرفیت آن برای واردات استفاده‌کرد.

باید در نظر داشت با توجه به اینکه واردات گاز طبیعی دارای پیچیدگی کمتری نسبت به سایر روش‌های تأمین گاز است، موجب افزایش وابستگی صنایع کشور به تأمین نهاده و انرژی خود به خارج از کشور خواهد شد که گزینه مطلوبی نیست. ازاین‌رو باید واردات گاز طبیعی برای تأمین گاز مورد نیاز صنایع هم‌زمان با سایر راهکارها و با ملاحظاتی همراه باشد. در گام نخست واردات گاز باید به درخواست صنایع و تنها از طریق دولت قابل انجام باشد و به‌هیچ‌وجه گاز طبیعی وارداتی به بخش خانگی و تجاری تخصیص نیابد. همچنین باید در نظر داشت که واردات این حامل انرژی باید صرفاً به قیمت وارداتی (بدون ارائه یارانه) در اختیار صنایع، مانند فولاد و پتروشیمی، قرار گیرد. از سوی دیگر لازم است تدابیری انیشیده شود تا میزان تأمین گاز طبیعی از این روش مطابق با کسری موجود واحدها باشد؛ به‌عبارت دیگر نباید تمام گاز مصرفی واحدهای فعال در یک صنعت از طریق واردات و تمام نیاز صنایع دیگر از طریق ارائه گاز داخلی تأمین شود. زیرا در این صورت تمام هزینه استفاده از گاز طبیعی وارداتی به صنایعی تحمیل می‌شود که مانند فولاد، با استفاده از ایجاد بهره‌وری و اقتصاد مقیاس سودآوری بالایی دارند. در مقابل برای آن دسته از صنایع که تولید آن‌ها در شرایط بهره‌وری پایین و در مقیاس‌های کوچک انجام‌می‌شود و لذا سودآوری پایین‌تری نیز دارند، امکان استفاده از گاز طبیعی داخلی با قیمت‌های پایین‌تر فراهم می‌شود و مسیر توسعه صنعتی متوازن را تحت‌تأثیر قرار می‌دهد.

شایان‌ذکر است در عمل امکان دارد گاز طبیعی وارد شده توسط واحدهای فولادی به مصارف دیگر اختصاص یابد و این واحدها از آن بی بهره به‌مانند. علاوه بر این در این روش جبران ناترازی گاز طبیعی، سودآوری واحدهای فولادی کاهش خواهد یافت؛ چراکه درحال‌حاضر قیمت گاز طبیعی وارداتی بین 2 تا ۳ برابر قیمت فروش داخلی گاز طبیعی به این واحدهاست. در گزارش دیگری تاب‌آوری صنایع فولادی با توجه به اصلاح قیمت انرژی (نه صرفاً گاز) مدنظر قرار گرفته است [12].

3. سرمایه‌گذاری در جمع‌آوری گاز مشعل و میدان‌های گازی کوچک

سرمایه‌گذاری در بالادست نفت و گاز با اولویت جمع‌آوری گازهای مشعل توسط صنایع انرژی‌بری چون فولاد، راهکار دیگری است که می‌توان به آن اشاره کرد. مسیر قانونی این مسئله در ماده (۱۵) قانون برنامه هفتم پیشرفت نیز لحاظ شده‌است. در تبصره «۳» بند «ب» ماده (۱۵) این برنامه، صنایع انرژی‌بر و پتروشیمی‌ها از طریق مشارکت با شرکت‌های اکتشاف و تولید در اولویت واگذاری طرح‌های جمع‌آوری گازهای مشعل (فلر) و میادین جدید گازی قرار دارند. همچنین در این تبصره ذکر شده که وزارت نفت بایستی صنایع مذکور را در اولویت تخصیص گاز طبیعی تولیدی از این میادین قرار دهد. نکته حائز اهمیت در این مسیر، ایجاد تضمین کافی در تخصیص گاز حاصل شده از این طریق به صنایع است، در صورتی که این تضمین به سرمایه‌گذار داده نشود، عملاً تحقق آن با چالش روبه‌رو خواهد شد. درحال‌حاضر بیش از ۱۰ میدان گازی با هزینه سرمایه‌گذاری کمتر از 500 میلیون دلار (جمعاً 3،759 میلیون دلار) در کشور وجود دارد که در صورت سرمایه‌گذاری مصرف‌کنندگان صنایع عمده گاز طبیعی، حداکثر 146 میلیون مترمکعب در روز به ظرفیت تولیدی گاز کشور اضافه می‌شود [11]. این درحالی است که کل مصرف گاز صنایع عمده کشور در سال 1400، برابر با 125 میلیون مترمکعب در روز بوده است. در صورت هدایت سرمایه صنایع عمده به این سمت، علاوه‌بر افزایش تولید گاز طبیعی، مشکل تأمین گاز خود صنایع نیز در سال‌های آتی برطرف خواهد شد. علاوه‌بر میادین گازی، سرمایه‌گذاری در جمع‌آوری گاز‌های مشعل (فلر)، با توجه به حجم سرمایه‌گذاری پایین‌تر، باید در اولویت بررسی قرار گیرد. در سال ۱۴۰۰، میزان فلرینگ شرکت ملی نفت و شرکت ملی گاز به‌ترتیب معادل روزانه 7/41 و ۸/۸ میلیون مترمکعب بوده و در مقایسه با این دو شرکت، گاز مشعل پالایشگاه‌های نفت مقدار ناچیزی است. مجموع این میزان فلرینگ تقریباً برابر میزان مصرف صنعت فولاد و سیمان در کشور است. در قانون برنامه ششم توسعه دولت مکلف به مهار و کنترل ۹۰ درصد گازهای مشعل تا سال پایانی برنامه شده‌است، اما طی سال‌های اجرای این قانون، این اقدامات منجر به جمع آوری 1/43 میلیون مترمکعب در روز گاز مشعل از طریق مزایده و فروش و کاهش روزانه 0/61 میلیون مترمکعب گاز مشعل پالایشگاه‌های گازی شده‌است که عملکرد حدود ۵ درصدی برای محقق شدن اهداف برنامه در کاهش گازهای مشعل در بازه زمانی سال‌های ۱۳۹۵ الی ۱۴۰۰ را نشان‌می‌دهد [15].

ج) راهکار اختصاصی صنعت فولاد: استفاده از زغال‌سنگ برای تهیه گازهای احیاکننده

همان‌طور که پیش از این بیان شد، ویژگی مهم مجتمع‌های تولید فولاد در کشور، استفاده از گاز طبیعی در فرایند تولید این محصول است. در این فرایند گاز طبیعی (متان) با تبدیل به گازهای احیاکننده (H₂ و CO) در واحد رفرمینگ، در احیا گندله و تولید آهن اسفنجی کاربرد دارد. این درحالی است که امکان تولید این گازها از سایر منابع مانند زغال‌سنگ نیز وجود دارد.

یکی از روش‌های استفاده از زغال‌سنگ، گازی‌سازی و تولید گاز احیاکننده از آن است که در کشورهای چین، هند، آفریقای جنوبی، استرالیا و آمریکا استفاده‌شده است. چین 6۵ درصد گازهای احیاکننده خود را از زغال سنگ تأمین می‌کند و تنها کشور دارای این حجم تجاری از مصرف زغال برای تولید گاز احیاکننده است [15]. در این روش حتی می‌توان از زغال‌سنگ‌های با کیفیت پایین و خاکستر بالا (لیگنیت با ۳۰ درصد کربن ثابت) هم استفاده‌کرد که کیفیت و قیمت پایین‌تر نسبت به زغال‌سنگ‌های کک‌شو دارند. بنابراین و با توجه به وجود ذخایر قابل‌توجه زغال‌سنگ در کشور (حدود 12 میلیارد تن ذخیره زمین‌شناسی) می‌توان از این روش برای غلبه بر شرایط ناترازی گاز بهره برد.

شایان‌ذکر است روش گازی‌سازی زغال سنگ نیازمند اکسیژن و بخار آب بسیار داغ است، در نتیجه تأمین انرژی مورد نیاز برای بخار آب و اکسیژن، باید در محاسبات اقتصادی لحاظ شود. در این راستا این راهکار برای شرکت‌های فولادی یکپارچه که تولید آهن اسفنجی و فولاد‌سازی دارند پیشنهاد می‌شود. زیرا بخار آب بسیار داغ ناشی از فرایندهای بازیابی حرارتی در این شرکت‌ها بسیار قابل ملاحظه است. در شکل 11، شماتیک این فرایند نشان داده‌شده‌است.

شکل 11. شماتیک فرایند گازی‌سازی زغال‌سنگ  [16]

۷. نتیجه‌گیری و ارائه پیشنهاد

به‌طورکلی تولید فولاد در دنیا به دو روش اصلی انجام می‌پذیرد که شامل روش کوره بلند و کوره قوس الکتریکی است. تفاوت‌های اصلی دو روش فوق‌الذکر در چهار حوزه قابل بحث است: انرژی مورد نیاز، فرایند فراوری سنگ‌آهن، آلودگی‌های زیست‌محیطی و کیفیت محصولات تولید شده. در روش کوره قوس انرژی بیشتری جهت تولید یک تن فولاد مورد نیاز است؛ لازم به ذکر است مصرف ویژه انرژی اولیه جهت تولید فولاد به‌روش قوس الکتریکی تقریباً چهار برابر فرایند کوره بلند است. از جمله تفاوت‌های دیگر روش کوره قوس در مقایسه با روش کوره بلند، استفاده از آهن اسفنجی (با محتوای آهن بیش از 90 درصد) به‌جای سنگ‌آهن دانه‌بندی شده‌است که صرفاً با استفاده از سنگ‌آهن مگنتیتی و با سرمایه‌گذاری به‌مراتب بیشتر تولید می‌شود. همچنین در روش کوره قوس به‌طور نسبی زیان‌های کمتری برای محیط زیست ایجاد می‌شود. در نهایت نیز با توجه به آنکه در روش تولید فولاد با استفاده از کوره قوس الکتریکی از کوره‌های تصفیه استفاده می‌شود، درنهایت شمش فولاد تولید شده از کیفیت مطلوب‌تری برخوردار است. انتخاب روش برای تولید فولاد در کشورهای مختلف با توجه به این تفاوت‌ها شکل گرفته است. امروزه تقریباً 71/5 درصد فولاد خام جهان به‌کمک روش کوره بلند و 28/1 درصد آن به‌روش احیای مستقیم و با استفاده از کوره‌های الکتریکی تولید می‌شود. بر خلاف روندهای جهانی و به‌دلیل وجود منابع گاز طبیعی، حدود ۹۰ درصد تولید فولاد ایران به‌روش احیای مستقیم انجام می‌پذیرد.

80 درصد مصرف گاز در زنجیره فولاد، مربوط به حلقه تولید آهن اسفنجی است. با توجه به برنامه‌ریزی‌های انجام شده برای تولید 55 میلیون تن فولاد در سال 1404، کشور به حداکثر 66 میلیون تن آهن اسفنجی نیاز دارد. با توجه به اینکه این محصول دارای ظرفیت نصب شده به میزان 40/175 میلیون تن می‌باشد، لذا حداکثر به 33 میلیون تن مجوز جدید جهت تولید آن نیاز است. این درحالی است که تا پایان سال ۱۴۰۲، علاوه بر ظرفیت نصب شده در واحدهای موجود، وزارت صنعت، معدن و تجارت به 147 واحد احیا (تولید آهن اسفنجی) جمعاً به ظرفیت 118/5 میلیون تن مجوز تولید داده است. با توجه به بررسی‌های صورت‌گرفته تا سال 1410 مجموعاً 40 میلیون تن از مجوزهای در حال احداث تولید آهن اسفنجی قابلیت تحقق دارند. بر این اساس ظرفیت تولید این محصول در پایان سال 1404 به بیش از 53 میلیون تن و در پایان سال 1410 به بیش از 80 میلیون تن خواهد رسید. با حذف مجوزهای ارائه شده به روش‌های تولید مبتنی بر زغالسنگ، میزان گاز مورد نیاز واحدهای احیا در پایان سال 1404 به بیش از 15/6 میلیارد مترمکعب و در پایان سال 1410 به بیش از 23/4 میلیارد مترمکعب خواهد رسید. شایان‌ذکر است که میزان مصرف گاز طبیعی این واحدها در سال ۱۴۰۲، 10 میلیارد مترمکعب بوده؛ و این درحالی است که کشور در سال ۱۴۰۱ با حدود ۴۵ میلیارد متر مکعب ناترازی میان تولید و مصرف این حامل انرژی مواجه بوده است.

با توجه به چالش‌های تأمین گاز طبیعی در کشور و بروز ناترازی میان تولید و مصرف این حامل انرژی و همچنین شدت یافتن آن در سال‌های پیش‌رو، به نظر می‌رسد لازم است برنامه توسعه صنعت فولاد با استفاده از روش احیای مستقیم، مورد بازنگری جدی قرار بگیرد. همچنین به‌منظور کاهش چالش‌های واحدهای موجود تولید فولاد به‌روش احیا مستقیم راهکارهایی همچون ذخیره‌سازی گاز طبیعی، واردات گاز، جمع‌آوری گاز مشعل و سرمایه‌گذاری در میدان‌های گازی کوچک و استفاده از زغال‌سنگ به‌منظور تولید گازهای احیا‌کننده به شرح زیر پیشنهاد می‌شود:

الف) سرمایه‌گذاری در طرح‌های بهینه‌سازی جهت تأمین گاز از بازار بهینه‌سازی مصرف انرژی

در این راهکار شرکت‌های فولادی اقدام به سرمایه‌گذاری در طرح‌هایی می‌کنند که هدف اصلی آن‌ها کاهش مصرف گاز در سایر بخش‌های کشور است، پس از آن نیز می‌توانند با توجه به میزان سرمایه‌گذاری خود در زمان‌های اوج مصرف از گاز طبیعی استفاده نمایند. با توجه به چالش‌های اجرایی شدن این طرح در ماده (46) برنامه هفتم پیشرفت دولت مکلف به تأسیس «سازمان بهینه‌سازی و مدیریت راهبردی انرژی» با هدف تسهیل در شکل‌گیری «بازار بهینه‌سازی انرژی»، تضمین تسویه «گواهی‌های صرفه‌جویی انرژی» و کاهش نکول‌پذیری آنها شده‌است.

ب) راهکارهای عمومی تأمین گاز از طریق تقویت عرضه:

1. یکی از این راهکارهای تأمین گاز صنایع فولادی به‌ویژه در فصل زمستان، ذخیره سازی گاز طبیعی است. در سطح کلان، ذخیره‌سازی گاز در ابعاد بزرگ بایستی در مخازن زیرزمینی توسط شرکت‌های تابعه وزارت نفت صورت گیرد. در حال حاضر کشور دارای ظرفیت ذخیره‌سازی 1/4 درصدی از کل مصرف است که به در مقایسه با متوسط جهانی و کشورهای نظیر آمریکا، روسیه و اروپا سهم بسیار پایینی است. همچنین در سطح خرد نیز احداث واحد ذخیره‌سازی گاز طبیعی مایع توسط بنگاه پیشنهاد می‌شود.
2. راهکار دیگری که برای تأمین گاز پایدار برای واحدهای فولادی وجود دارد واردات گاز از کشورهای دیگر می‌باشد. با توجه به اینکه واردات گاز طبیعی منجر به افزایش وابستگی صنعت فولاد در تأمین نهاده‌ها و انرژی خود به خارج از کشور خواهد شد، می‌بایست واردات گاز طبیعی برای تأمین گاز مورد نیاز صنایع با رعایت ملاحظات امنیت انرژی و به قیمت وارداتی (بدون ارائه یارانه) همراه باشد.
3. سرمایه‌گذاری در بالادست نفت و گاز با اولویت جمع‌آوری گازهای مشعل توسط صنایع انرژی‌بری چون فولاد، راهکار دیگری است که می‌توان به آن اشاره کرد. طبق بند «ب» ماده (15) قانون برنامه پنج‌ساله هفتم پیشرفت جمهوری اسلامی ایران، وزارت نفت مکلف است در مورد میادین نفت و گاز با اولویت میادین مشترک و میادین گازی، نسبت به واگذاری فعالیت‌های توسعه، اکتشاف و بهره‌برداری از میادین به شرکت ملی نفت ایران و سایر شرکت‌های متقاضی صاحب صلاحیت اکتشاف و تولید (به‌تشخیص وزارت نفت)، اقدام کند. لذا می‌بایست از ظرفیت این بند از قانون برنامه هفتم جهت توسعه سرمایه‌گذاری در بالادست بهره‌گیری شود.

ج‌) راهکار اختصاصی صنعت فولاد

در فرآیند تولید فولاد از روش احیا مستقیم، گاز طبیعی (متان) با تبدیل به گازهای احیاکننده (H₂ و CO) در واحد رفرمینگ، در احیا گندله و تولید آهن اسفنجی کاربرد دارد. این در حالی است که می‌توان گازهای احیاکننده مورد نیاز را با استفاده از زغال‌سنگ تولید نمود. با توجه به اینکه استفاده از این روش نیاز به بررسی الزامات اجرایی آن، نظیر دسترسی به فناوری و امکان تأمین زغال‌سنگ مورد نیاز دارد، لازم است تا در گزارش‌های جداگانه‌ای به آن پرداخته شود.

جدول 5. پیشنهاد توصیه سیاستی ویژه گزارشات راهبردی / نظارتی