Spis treści

1. Główne wnioski
2. Kontekst i cel analizy
3. Charakterystyka branży

3.1.     Stal

3.2.     Metale nieżelazne

4. Znaczenie branży dla gospodarki

4.1.     Zdolność finansowa branży metalowej do modernizacji

4.2.     Eksport i import

4.3.     Struktura własnościowa kapitału podstawowego

5. Wyzwania stojące przed branżą

5.1.     Koszt zakupu energii

5.2.     Zużycie maszyn, urządzeń i narzędzi

5.3.     Emisje

5.4.     Produkcja i energochłonność

5.5.     Struktura produkcji stali i jakość złomu żelaznego

5.6.     Zapotrzebowanie gospodarki na stal czystą metalurgicznie

6. Możliwe rozwiązania dekarbonizacyjne

6.1.     Koszty transformacji

6.1.1.    Elektryfikacja

6.1.2.    Efektywność energetyczna

6.1.3.    Biopaliwa

6.1.4.    CCS w procesie produkcji metali nieżelaznych

6.2.     Przetapianie złomu w piecach łukowych

6.3.     Oczyszczanie złomu i gospodarka obiegu zamkniętego

6.4.     Bezpośrednia redukcja rudy żelaza

7. Odbudowa mocy produkcyjnych stali

7.1.     Wielki piec

7.2.     CCS przy wielkim piecu

7.3.     DRI-gaz ziemny

7.4.     DRI-H₂

7.5.     Rozcieńczanie złomu w produkcji elektrycznej

8. Podsumowanie
9. Rekomendacje

 

1. Główne wnioski

• Produkcja metali podstawowych jest branżą strategiczną dla odporności polskiej gospodarki. Stal i inne metale są niezbędne dla budownictwa, energetyki, motoryzacji, obronności czy produkcji maszyn. Jest bardzo ważna socjoekonomicznie – w 2024 r. branża wypracowała 10 mld zł wartości dodanej brutto, zatrudniała 66 tys. osób i przeznaczyła 2,9 mld zł na inwestycje.
• Branża metalowa ma trwały deficyt handlowy, który w 2024 r. urósł do 5,4 mld euro. Z największym deficytem mierzy się segment stalowy – w 2024 r. polskie huty wyprodukowały ok. 7 mln t stali, podczas gdy krajowe zapotrzebowanie wynosiło ok. 13 mln t.
• Problemem nie jest wyłącznie brak mocy produkcyjnych, lecz także stopień ich wykorzystania. Polska posiada potencjał produkcji ok. 10,5 mln t stali, ale w 2023 r. wykorzystanie wielkich pieców wyniosło ok. 58%, a elektrycznych pieców łukowych 66%. Wysokie koszty energii i presja importowa ograniczają opłacalność krajowej produkcji.
• Decyzje podejmowane aktualnie w UE dotyczące kształtu systemu ETS, skali protekcjonizmu gospodarczego czy możliwych odstępstw od jednolitego rynku dzięki pomocy publicznej będą bezpośrednio wpływać na konkurencyjność hutnictwa. Dlatego środki z ETS powinny wspierać inwestycje w efektywność energetyczną, gospodarkę złomem i niskoemisyjne technologie produkcji stali.
• Branża metalowa jest najbardziej wrażliwym na koszty energii działem polskiego przemysłu. W 2024 r. energia odpowiadała za 11% kosztów sektora wobec średnio 3,3% w przetwórstwie przemysłowym.
• Branża metalowa wchodzi w transformację ze słabą kondycją finansową. W 2024 r. tylko 62,9% firm wykazało zysk netto, a rentowność obrotu netto wyniosła -0,1%. Oznacza to ograniczoną zdolność sektora do samodzielnego finansowania dużych projektów modernizacyjnych.
• Całkowite bezpośrednie emisje gazów cieplarnianych branży metalowej wyniosły w 2023 r. ok. 5,6 mln t CO_₂e. Około 25% emisji stanowią emisje procesowe, pozostała część wynika ze spalania paliw kopalnych. Największym źródłem emisji sektora jest produkcja stali pierwotnej metodą wielkopiecowo-konwertorową.
• Stal dzieli się na pierwotną oraz wtórną, produkowaną ze złomu. Wytwarzanie stali wtórnej w elektrycznym piecu łukowym jest najtańszą i najmniej emisyjną ścieżką produkcji stali, ale nie da się z niej wyprodukować bardziej wymagających gatunków stali niezbędnej m.in. dla motoryzacji czy produkcji sprzętów AGD, ze względu na zanieczyszczenia złomu pierwiastkami śladowymi.
• Efektywna gospodarka złomem jest jedną z najtańszych dźwigni modernizacji hutnictwa. Poprawa sortowania i jakości złomu może zwiększyć wykorzystanie pieców łukowych, ograniczyć emisje i zmniejszyć zależność od importu. Tymczasem Polska eksportuje 2,9 mln t złomu rocznie.
• Ze względu na odporność i bezpieczeństwo państwa transformacja sektora metalowego nie może polegać wyłącznie na zastąpieniu obecnych mocy produkcyjnych mniej emisyjnymi technologiami. Polska powinna również odbudować zdolność produkcji stali wysokiej jakości. Polska zużywa rocznie 7,4 mln t produktów o najwyższych wymaganiach czystości metalurgicznej (tzw. wyrobów płaskich), ale produkuje jedynie 2,2 mln t.
• Odbudowa produkcji stali wysokiej czystości metalurgicznej wymaga decyzji technologicznej. Możliwe ścieżki to modernizacja procesu wielkopiecowego i dodanie CCS, bezpośrednia redukcja żelaza gazem ziemnym jako technologia przejściowa oraz bezpośrednia redukcja żelaza wodorem jako rozwiązanie docelowe. Każda z nich ma ograniczenia: CCS pozostawia wysokie emisje resztkowe i wymaga infrastruktury CO₂, technologia DRI-NG zwiększa zależność od importu gazu, a DRI-H₂ wymaga taniego wodoru i dużej podaży niskoemisyjnej energii elektrycznej.
• Najtańszymi działaniami dekarbonizacyjnymi w istniejących zakładach są efektywność energetyczna, poprawa gospodarki złomem oraz elektryfikacja procesów obróbki metali.
• Biometan i biomasa mogą odgrywać rolę uzupełniającą, ale nie powinny być traktowane jako główna ścieżka transformacji sektora. Ich podaż jest ograniczona, a zastosowanie powinno być kierowane na te obszary, w których elektryfikacja jest trudna technicznie lub ekonomicznie.
• Transformacja branży metalowej powinna łączyć cztery cele: budowę krajowych mocy produkcyjnych niskoemisyjnej stali pierwotnej, poprawę konkurencyjności kosztowej, rozwój gospodarki obiegu zamkniętego oraz redukcję emisji.

 

2. Kontekst i cel analizy

Branża metalowa jest fundamentem nowoczesnej i konkurencyjnej gospodarki przemysłowej. Dostarcza materiały i półprodukty do istotnych sektorów ściśle powiązanych z transformacją energetyczną (energetyka, infrastruktura sieciowa, kolej, elektromobilność), ale też bezpieczeństwem (przemysł zbrojeniowy, infrastruktura krytyczna) i budownictwem.

Jednocześnie obserwujemy stały proces deindustrializacji (głównie w sektorze stalowym), czyli zamianę produkcji lokalnej na import z krajów trzecich. Stanowi to strukturalne, strategiczne ryzyko dla bezpieczeństwa kraju.

Celem analizy jest pokazanie, w jaki sposób transformacja energetyczna w branży produkcji metali może ograniczyć zużycie paliw, zredukować emisje i odbudować zdolności produkcji, a także za pomocą jakich technologii można tego dokonać.

 

3. Charakterystyka branży

Sektor produkcji metali (sekcja C24 PKD) można podzielić na dwa główne podsektory:

1. hutnictwo żelaza i stali,
2. hutnictwo metali nieżelaznych.

Zajmuje się on wytapianiem i oczyszczaniem metali z rud lub złomu (z recyklingu), a następnie ich przetwarzaniem (np. walcowaniem) w celu otrzymania produktów, takich jak blachy, pręty czy profile. Produkty te stanowią podstawowy komponent dla innych sektorów gospodarki. Sektor dostarcza m.in. pręty zbrojeniowe dla budownictwa, blachy dla przemysłu motoryzacyjnego, a także miedź czy srebro niezbędne w elektronice.

3.1. Stal

Stal w Polsce jest obecnie produkowana dwiema głównymi metodami: wielkopiecowo-konwertorową (wielki piec i konwertor tlenowy), w której powstaje stal pierwotna z rudy żelaza, oraz elektryczną (elektryczne piece łukowe), w których powstaje stal wtórna z przetopu złomu. Metoda wielkopiecowo-konwertorowa (BF-BOF, ang. Blast Furnace-Basic Oxygen Furnace) polega na doprowadzeniu do wielkiego pieca koksu, rudy żelaza, kamienia wapiennego oraz gorącego powietrza. Możliwe jest także wykorzystanie dodatku złomu. Koks pełni tutaj kilka funkcji: paliwową – dostarczanie ciepła niezbędnego do zajścia reakcji chemicznej, reduktora – redukcja rudy żelaza do żelaza, szkieletu nośnego – zapewnienie mocnej, porowatej struktury, która zapewni podtrzymanie wsadu oraz swobodny przepływ gorących gazów. Kamień wapienny służy jako topnik usuwający zanieczyszczenia. W wielkim piecu zachodzi reakcja redukcji tlenku żelaza, w wyniku której powstaje surówka żelaza. Temperatura procesu wynosi ok. 1600°C (Beyond Zero Emissions, Zero Carbon Industry Plan. Electrifying Industry). Następnie płynna surówka trafia do konwertora tlenowego, do którego wdmuchiwany jest czysty tlen, aby spalić nadmiar węgla i usunąć zanieczyszczenia. Temperatura procesu w konwertorze tlenowym wynosi ok. 1700°C, a wynikiem procesu jest stal surowa. Metoda elektryczna polega na przetapianiu złomu stalowego w elektrycznych piecach łukowych (EAF, ang. Electric Arc Furnace). Złom jest roztapiany za pomocą łuku elektrycznego wytwarzanego między elektrodami grafitowymi, a następnie zachodzi proces utleniania domieszek. Proces zachodzi w temperaturze ok. 1800°C a jego efektem jest stal surowa. Następnie stal surowa podlega rafinacji, w której następuje precyzyjne korygowanie składu chemicznego. W dalszej kolejności stal jest odlewana, w wyniku czego powstają m.in. kęsiska i kęsy. Dalsze etapy zależą od rodzaju produktu końcowego i mogą obejmować: walcowanie na gorąco, obróbkę wykańczającą (trawienie, walcowanie na zimno, wyżarzanie) i powlekanie ochronne (cynkowanie, malowanie). Produktem końcowym hutnictwa stali są wyroby płaskie (blachy gorąco- i zimnowalcowane, powlekane) lub długie (profile, pręty, druty, szyny). Stanowią one półprodukty do dalszego przetwarzania w branżach, np. produkcji wyrobów metalowych, produkcji maszyn i urządzeń, branży motoryzacyjnej. Do wyrobów branży klasyfikuje się również produkty końcowe, takie jak rury (spawane, bezszwowe, profilowane). Rysunek 1. Schemat produkcji stali Źródło: New Steel Construction, An introduction to steelmaking, 2017.

 

W Polsce w 2024 r. wyprodukowano 7,1 mln t stali surowej, z czego 54% w wielkim piecu (3,9 mln t), a 46% w elektrycznym piecu łukowym (3,3 mln t)^[1]. Obecnie stal pierwotna w Polsce jest produkowana jedynie w Dąbrowie Górniczej, a stal wtórna w siedmiu hutach (są to: Huta Warszawa, Huta Zawiercie, Huta Ostrowiec, Huta Częstochowa, Huta w Stalowej Woli, Huta Batory w Chorzowie, Ferrostal Łabędy w Gliwicach). Produkcja stali pierwotnej jest niemal pięciokrotnie bardziej energochłonna niż produkcja stali wtórnej (JRC-IDEES-2023), a co za tym idzie – emisyjność produkcji jest znacznie wyższa. Wskaźnik emisji bezpośrednich z pieca EAF wynosi ok. 0,06 t CO₂/t stali, podczas gdy BF-BOF emituje bezpośrednio ok. 1,9 t CO₂ na każdą tonę wyprodukowanej stali surowej^[2]. Oprócz emisji bezpośrednich metoda wielkopiecowo-konwertorowa wiąże się z dużymi emisjami w górze łańcucha wartości końcowego produktu – w kopalniach węgla koksowego i koksowni. Z kolei metoda elektryczna związana jest ze znaczącymi emisjami^[3] wynikającymi bezpośrednio z emisyjności energii elektrycznej dostarczanej przez sieć elektroenergetyczną kraju.

 

3.2. Metale nieżelazne

Polska jest znaczącym producentem miedzi w Unii Europejskiej – w 2023 r. wyprodukowała 596 tys. t, co stanowi ok. 25% produkcji EU + UK (ICSG Copper Bulletin – May 2026). Do innych ważniejszych produktów z grupy metali nieżelaznych produkowanych w Polsce należą: cynk (95 tys. t), ołów (65 tys. t), aluminium wtórne (34 tys. t) oraz srebro (1,4 tys. t)(GUS, Produkcja wyrobów przemysłowych w 2023 roku)^[4]. Polska nie produkuje aluminium pierwotnego. Dodatkowo to właśnie metale nieżelazne i szlachetne miały największy udział w wartości produkcji sprzedanej (49 mld zł) w 2024 r. (wykres 1).

Wykres 1. Udział produktów z branży metalowej w wartości produkcji sprzedanej (2024 r.)

 

4. Znaczenie branży dla gospodarki

Pod względem wartości dodanej brutto, zatrudnienia oraz nakładów inwestycyjnych sektor metalowy plasuje się w środku stawki przetwórstwa przemysłowego – nie jest to ani branża dominująca, ani marginalna.

Sektor metalowy wytwarzający metale w formach podstawowych stanowi ważne zaplecze dla wielu innych sektorów, w tym szczególnie dla przemysłu motoryzacyjnego i gotowych wyrobów metalowych, które w znacznym stopniu wykorzystują produkty pochodzące z tego sektora do własnej produkcji. Jednocześnie sektor motoryzacyjny i gotowych wyrobów metalowych są jednymi z ważniejszych w polskim przemyśle pod względem wartości dodanej brutto, zatrudnienia oraz nakładów inwestycyjnych.

• Wartość dodana brutto to różnica między wartością wytworzonych wyrobów i usług a wartością towarów i usług zużytych w procesie produkcji (surowce, materiały, energia, usługi obce itp.). W 2024 r. branża metalowa wypracowała 10 mld zł wartości dodanej brutto, co jest 16. najwyższym wynikiem spośród 24 branż przetwórstwa przemysłowego.
• Zatrudnienie jest rozumiane jako liczba osób wykonujących pracę, z której uzyskują wynagrodzenie lub dochód (m.in. osoby zatrudnione na umowę o pracę, prowadzące własną działalność, wykonujące pracę nakładczą). W 2024 r. w branży metalowej zatrudnienie wyniosło 66 tys. pracowników, co odpowiada 14. miejscu.
• Nakłady inwestycyjne to nakłady na budynki i budowle, maszyny, urządzenia techniczne i narzędzia oraz środki transportu. W 2024 r. branża metalowa przeznaczyła na inwestycje 2,9 mld zł, zajmując 10. miejsce (wykres 2).

Wykres 2. Wartość dodana brutto, zatrudnienie, nakłady inwestycyjne w przetwórstwie przemysłowym (2024 r.)

 

4.1. Zdolność finansowa branży metalowej do modernizacji

Sektor metalowy wchodzi w proces transformacji z wyraźnie słabszą kondycją finansową niż przeciętnie całe przetwórstwo przemysłowe. W 2024 r. tylko 62,9% przedsiębiorstw metalowych wykazało zysk netto w porównaniu z 74,6% w całym przetwórstwie, co oznacza istotne pogorszenie względem lat 2021–2022.

Szczególnie niepokojący jest spadek rentowności obrotu netto – w 2024 r. wskaźnik wyniósł -0,1% przy 3,9% dla całego przetwórstwa. Oznacza to, że firmy metalowe mają ograniczoną zdolność do samodzielnego finansowania kosztownych inwestycji modernizacyjnych z bieżących zysków. Jednocześnie płynność finansowa pozostaje na relatywnie bezpiecznym poziomie – w 2024 r. wyniosła 36,3%, choć była niższa niż w całym przetwórstwie przemysłowym (40,9%) i zmniejszyła się względem 2023 r. Branża nie znajduje się więc w sytuacji powszechnego kryzysu płynności, ale jej zdolność do absorpcji dodatkowych kosztów transformacji jest ograniczona przez bardzo niską rentowność.

Słabością sektora pozostaje również niska stopa inwestycji, która w 2024 r. wyniosła 3,6% wobec 4,2% w całym przetwórstwie. Po jednorazowym wzroście w 2023 r. oznacza to powrót do poziomu sugerującego raczej inwestycje odtworzeniowe niż szeroką modernizację technologiczną i energetyczną.

Pozytywnym sygnałem jest natomiast wzrost innowacyjności – w 2024 r. wskaźnik ten osiągnął 6,8%, przewyższając średnią dla przetwórstwa przemysłowego (5,9%). Może to wskazywać na rosnącą gotowość części firm do wdrażania nowych rozwiązań, choć przy ujemnej rentowności potencjał ten może być ograniczony do przedsiębiorstw o silniejszej pozycji kapitałowej. Dodatkowym czynnikiem ryzyka jest wzrost zadłużenia kredytowego do 16,4% w 2024 r., powyżej średniej dla przetwórstwa (12,9%). Nie oznacza to nadmiernego zadłużenia sektora, ale przy pogorszeniu wyników finansowych może ograniczać skłonność firm i banków do finansowania dużych projektów długiem. W konsekwencji kluczowym wyzwaniem dla modernizacji branży metalowej nie jest wyłącznie dostęp do kapitału, lecz poprawa bankowalności projektów poprzez dotacje, preferencyjne finansowanie, gwarancje oraz instrumenty ograniczające ryzyka kosztowe.

Wykres 3. Wskaźniki finansowe sektora metalowego na tle przetwórstwa przemysłowego

 

4.2. Eksport i import

Do wytworzenia produktów w branży metalowej wykorzystuje się surowce, półprodukty i usługi pochodzące w 68% od dostawców krajowych. Import jest także istotny, ale wyraźnie mniejszy niż zakupy krajowe. Największy udział wśród dostawców dla branży metalowej mają:

• sam sektor metalowy – obejmujący hutnictwo i walcownictwo (np. stal w postaci wlewków trafia do walcowni, gdzie przetwarzana jest w blachy i profile),
• górnictwo (np. węgiel koksowy),
• sektor wyrobów metalowych, czyli zakłady zajmujące się dalszą obróbką metali (np. złom stalowy powstający przy produkcji części metalowych trafia z powrotem do hut jako surowiec do ponownego przetopienia).

Gotowe produkty trafiają po równo na rynek krajowy i eksport (wykres 4). Głównymi odbiorcami gotowych wyrobów są sam sektor metalowy, sektor wyrobów metalowych – zakłady obrabiające metal w gotowe elementy (np. blacha stalowa walcowana na zimno trafia do tłoczni, gdzie wytłaczane są z niej elementy konstrukcyjne) – a także branże motoryzacyjna, urządzeń elektrycznych, pozostałych maszyn oraz budownictwo. Oznacza to, że produkty wytworzone przez sektor metalowy w przeważającej części trafiają do dalszego przetwarzania, a nie są produktem finalnym trafiającym do konsumenta.

Wykres 4. Bilans przepływu środków w sektorze metalowym

 

Polska branża metalowa jest importerem netto z saldem bilansu handlowego na poziomie -5,4 mld euro w 2024 r. Eksport produktów z branży metalowej wyniósł 15 mld euro, z czego 78% trafiło do krajów Unii Europejskiej. Polska w 2024 r. była ósmym co do wielkości eksporterem produktów z branży metalowej w UE. Największy udział w eksporcie miały miedź (31%), żeliwo, stal i żelazostopy (27%) oraz aluminium (13%).

Import produktów z branży metalowej w 2024 r. wyniósł 20,4 mld euro, z czego 78% pochodziło z krajów Unii Europejskiej. Polska w 2024 r. była czwartym co do wielkości importerem produktów z branży metalowej w Unii Europejskiej. Największy udział w imporcie miały żeliwo, stal i żelazostopy (47%), aluminium (22%) i miedź (7%) (Eurostat, International trade of EU and non-EU countries since 2002 by CPA 2.2).

W branży metalowej odnotowujemy trwały deficyt handlowy, który na przestrzeni lat 2014–2024 wzrósł dwukrotnie. Krajowe zużycie w coraz większym stopniu pokrywane jest przez import, a w coraz mniejszym stopniu przez produkcję krajową – samowystarczalność sektora słabnie. Eksport w relacji do produkcji pozostawał stabilny: branża utrzymuje obecność na rynkach zagranicznych, ale nie zwiększa jej. Zmienia się też struktura produkcji – rośnie udział metali nieżelaznych (wzrost z 44% w 2014 r. do 49% w 2024 r.) kosztem żeliwa, stali i żelazostopów (spadek z 38% do 32%).

Branża metalowa jest wyraźnie zróżnicowana wewnętrznie.

• Segment żeliwa, stali i żelazostopów – najsłabsza pozycja, segment łączy niski stopień pokrycia krajowego zużycia produkcją z największym deficytem handlowym w całej branży. To właśnie ten podsektor jest najbardziej zależny od importu.
• Metale szlachetne i nieżelazne – segment ten jest eksporterem netto o wysokiej samowystarczalności produkcyjnej, a zarazem silnie wpisanym w globalne łańcuchy. Dominującą rolę eksportową odgrywa tu miedź, natomiast aluminium wykazuje większą zależność od importu.
• Rury, profile i łączniki stalowe – z jednej strony mają solidną bazę krajowej produkcji, a z drugiej pozostają silnie wpięte w handel międzynarodowy, z wysokim udziałem zarówno eksportu, jak i importu. Jednocześnie podsektor ten notował deficyt handlowy przez cały analizowany okres (2014–2024).
• Pozostałe wyroby ze stali poddanej wstępnej obróbce – utrzymywały deficyt handlowy, choć ich profil jest bardziej „krajowy” – posiada wysoki udział produkcji krajowej w pokryciu zużycia, a jego wymiana z zagranicą jest mniej intensywna niż w innych częściach branży.
• Usługi wykonywania odlewów z metali – to niewielki segment o dodatnim bilansie handlowym, z solidną bazą krajową i relatywnie słabymi powiązaniami z handlem zagranicznym.

Wykres 5. Produkcja, handel zagraniczny i zużycie krajowe

 

4.3. Struktura własnościowa kapitału podstawowego

Branża metalowa na tle innych działów przetwórstwa przemysłowego charakteryzuje się niewielkim udziałem kapitału krajowego w strukturze własności. Stanowi on niecałe 31% kapitału podstawowego, czyli kapitału wniesionego przez właścicieli lub wspólników w momencie założenia spółki (to on informuje, przez kogo podejmowane są decyzje w spółce oraz do kogo należą wygenerowane zyski). Wysoki udział kapitału zagranicznego w branży może stwarzać ryzyko decyzji właścicieli spółek o przeniesieniu produkcji do krajów z lepszymi warunkami do budowania konkurencyjności firmy. W konsekwencji może to doprowadzić do deindustrializacji sektora w Polsce.

Branża metalowa (jak cała sekcja C PKD – przetwórstwo przemysłowe) zdominowana jest przez podmioty prywatne. Państwo posiada swoje udziały jedynie w kilku spółkach (Huta Łaziska S.A., Walcownia Metali Nieżelaznych „Łabędy” S.A. oraz Huta Łabędy S.A.) (Wykaz spółek z udziałem Skarbu Państwa 2025-09-30; Baza internetowa REGON), których przeważającą działalnością jest produkcja metali. Wśród tych spółek nie znalazły się istotne spółki Skarbu Państwa, które zajmują się produkcją metali, ale ich główny profil działalności zarejestrowany jest innym kodem PKD – w sprawozdawczości produkcja metali nie jest tam działalnością przeważającą. Do najważniejszych z nich należy KGHM (producent miedzi i srebra) oraz Węglokoks (spółka zrzeszająca przedsiębiorstwa z sektora hutniczego, energetycznego i logistycznego).

Wykres 6. Struktura własnościowa w przetwórstwie przemysłowym

 

5.    Wyzwania stojące przed branżą 

5.1. Koszt zakupu energii

W 2024 r. udział kosztów zakupu energii^[5] w kosztach ogółem wynosił 11% dla sektora metalowego – był to najwyższy wynik spośród wszystkich branż przetwórstwa przemysłowego (średnia dla przetwórstwa przemysłowego to 3,3%). Branża metalowa należy do sektorów energochłonnych, przez co wahania cen paliw czy energii elektrycznej mają na nią duży wpływ.

Udział kosztów energii dla tego sektora systematycznie rośnie od 2016 r., kiedy wynosił 6%, osiągając najwyższą wartość w 2022 r. na poziomie 12,8%. Gwałtowny wzrost w 2022 r. był bezpośrednią konsekwencją rosyjskiej inwazji na Ukrainę – udział kosztów energii podniósł się z 10,7% w 2021 r. do 12,8% w 2022 r., by w 2024 r. obniżyć się do poziomów sprzed inwazji (wykres 7). Najbardziej wrażliwa na wzrost kosztów energii jest produkcja surówki, żelazostopów, żeliwa i stali oraz wyrobów hutniczych (udział kosztu zakupu energii 18%), odlewnictwo staliwa (12%) oraz odlewnictwo żeliwa (11%), a najmniej narażone są segmenty produkcji wyrobów formowanych na zimno (1%) oraz produkcja miedzi (4%) (Wyniki finansowe przedsiębiorstw).

Duży wpływ na koszty operacyjne dla branży metalowej mają ceny surowców, których udział w kosztach ogółem to 62% – jest to piąty najwyższy udział po elektronice, żywności, samochodach i urządzeniach elektrycznych (średnia dla przetwórstwa przemysłowego to 60%).

Wykres 7. Udział poszczególnych komponentów w kosztach dla sektorów przetwórstwa przemysłowego oraz udział energii w kosztach dla sektora metalowego

 

5.2. Zużycie maszyn, urządzeń i narzędzi

Modernizacja przemysłu wiąże się z inwestycjami w nowy park maszynowy. W tym kontekście kluczowe są informacje, czy dana branża posługuje się relatywnie nowym sprzętem, który będzie się amortyzował przez najbliższe dekady, czy może posiada wysłużone urządzenia i w najbliższym czasie planuje dużą kampanię inwestycyjną.

W 2024 r. stopień zużycia maszyn, urządzeń technicznych i narzędzi (obliczany jako stosunek skumulowanych odpisów amortyzacyjnych do wartości brutto środków trwałych) dla branży metalowej (60%) był niższy niż średnia dla całego przetwórstwa przemysłowego (65%). Na przestrzeni lat stopień zużycia dla branży metalowej ulegał wahaniom, jednak ostatecznie dominował trend wzrostowy – wskaźnik ten zwiększył się z 49% w 2010 r. do 60% w 2024 r. Oznacza to znaczny wzrost zużycia maszyn (11 p.p.) w ostatnich latach w porównaniu z przetwórstwem przemysłowym, w którym ten wzrost wynosił 6,5 p.p. (wykres 8 ). Wzrost wskaźnika zużycia świadczy o starzeniu się parku maszynowego, co otwiera przestrzeń do inwestycji od razu w rozwiązania future-proof (odporne na technologiczne i regulacyjne starzenie się), w przeciwieństwie do inwestycji w technologie przejściowe.

Wykres 8. Stopień zużycia maszyn, urządzeń technicznych i narzędzi

 

5.3. Emisje

Emisje gazów cieplarnianych w branży metalowej powstają w wyniku spalania paliw oraz reakcji chemicznych zachodzących podczas procesu. Około ¼ emisji sektora stanowią emisje procesowe. Ich największym źródłem jest wielki piec, w którym węgiel i koks służą do wytworzenia gazu redukującego, głównie tlenku węgla (usuwa tlen z rudy żelaza); w efekcie powstają żelazo metaliczne oraz CO₂ jako produkt uboczny reakcji. Innymi źródłami emisji procesowych są:

• elektryczny piec łukowy (emisje z utleniania elektrod grafitowych oraz dodatkowego węgla wsadowego),
• proces spiekania (emisje z utleniania koksiku spiekalniczego),
• produkcja żelazostopów (emisje z redukcji tlenków metali przez tlenek węgla),
• produkcja cynku (emisje z redukcji tlenku cynku przez koks lub węgiel).

Pozostałe ¾ emisji sektora metalowego stanowią emisje energetyczne ze spalania paliw, w których emisje z produkcji stali pierwotnej (spiekanie, wielki piec) stanowiły średnio 59% wszystkich emisji energetycznych, a emisje z produkcji stali wtórnej (elektryczny piec łukowy – emisje z pomocniczych palników gazowych) 6%. Dalsza rafinacja, walcowanie i obróbka końcowa stali pierwotnej i wtórnej odpowiadają za 15% emisji. Pozostałe 20% emisji pochodzi z produkcji metali nieżelaznych, wśród których dominują emisje pochodzące z produkcji miedzi (dane na podstawie średniej z lat 2013–2023).

Wykres 9. Emisje CO₂ w sektorze metalowym w podziale na emisje procesowe i energetyczne

 

Całkowite bezpośrednie emisje gazów cieplarnianych branży metalowej wyniosły w 2023 r. 5,6 mln t CO_2e, z czego ok. 100%^[6] podlega europejskiemu systemowi handlu emisjami (EU ETS). Niewielka część emisji, która nie jest obecnie objęta EU ETS, powinna zostać pośrednio objęta nowym systemem ETS2 od 2028 r. Obowiązek rozliczenia emisji będzie spoczywał na dostawcach paliw, natomiast koszt zakupu uprawnień może być przenoszony na odbiorców w cenach paliw.

Wykres 10. Emisje w ramach systemu EU ETS w sektorze metalowym

 

Mimo że ok. 100% emisji sektora objęte jest systemem EU ETS, bezpośredni koszt zakupu uprawnień do emisji jest w branży istotnie ograniczony przez darmowe uprawnienia^[7]. Mają one zapobiegać przenoszeniu produkcji z krajów UE, w których emisje gazów cieplarnianych generują koszt (w myśl zasady „zanieczyszczający płaci”), za granicę, gdzie emisja CO₂ jest bezpłatna lub bardzo tania. Wysokość puli bezpłatnych uprawnień zależy od tego, czy dany sektor znajduje się na liście branż narażonych na tzw. ucieczkę emisji, a w przypadku poszczególnych produktów – od tego, czy objęte są one mechanizmem CBAM. Dodatkowo wielkość bezpłatnych uprawnień jest wyliczana na podstawie benchmarków⁷ (wskaźników emisji gazów cieplarnianych dla 10% instalacji osiągających najlepsze wyniki w danej kategorii produktowej). Obecnie trwają prace nad aktualizacją benchmarków na lata 2026–2030.

CBAM (ang. Carbon Border Adjustment Mechanism) to system, który ma na celu wyrównanie kosztów za emisje CO₂ dla produktów wytwarzanych w krajach Unii Europejskiej oraz importowanych z krajów spoza UE. Ma on wspierać konkurencyjność przemysłu w UE względem konkurencji z innych części globu poprzez dostosowanie cen na granicach z uwzględnieniem emisji CO₂. Na ten moment obejmuje on jednak wyłącznie wysokoemisyjne towary: żelazo i stal, aluminium, cement, nawozy, wodór i energię elektryczną. Dla produktów objętych CBAM darmowe uprawnienia mają być stopniowo wygaszane w latach 2026–2034^[8], a według propozycji rewizji dyrektywy ETS wygaszenie ma zostać przesunięte na 2038 r.^[9] Obecnie toczą się dyskusje w UE, które mogą zapobiec pełnemu wygaszaniu darmowych uprawnień w zamian za zobowiązanie przemysłu do inwestycji w niskoemisyjną modernizację.

Podsektory znajdujące się na liście sektorów uznanych za narażone na ucieczkę emisji (np. produkcja żeliwa, stali i żelazostopów; produkcja rur, profili i łączników ze stali; produkcja aluminium, ołowiu, cynku, cyny i miedzi) stanowią ok. 99,9% emisji sektora metalowego objętych EU ETS. W zależności od objęcia mechanizmem CBAM podlegają one jednak dwóm różnym ścieżkom przyznawania darmowych uprawnień.

Produkcja produktów objętych jednocześnie listą sektorów narażonych na ucieczkę emisji oraz mechanizmem CBAM (np. produkcja wyrobów płaskich walcowanych ze stali, produkcja prętów ze stali walcowanych na gorąco, produkcja stali surowej) odpowiada za ok. 69,9% emisji sektora metalowego objętych EU ETS. Współczynnik CBAM^[10] stosowany do bezpłatnej alokacji, czyli udział zachowanych darmowych uprawnień, wynosi: 97,5% w 2026 r., a od 2034 r. będzie wynosił 0%, w proponowanej rewizji ETS wygaszenie darmowych uprawnień ma nastąpić w 2038 r.

Pozostałe podsektory z listy narażonych na ucieczkę emisji, nieobjęte mechanizmem CBAM, stanowią ok. 30% emisji sektora metalowego i będą otrzymywać 100% darmowych uprawnień do 2030 roku^[11], a w proponowanej rewizji ETS do 2040 r.

Podsektory nieuznane za zagrożone ucieczką emisji otrzymują tylko 30% darmowych uprawnień, a od 2026 r. pula ta liniowo będzie wycofywana do 0% w 2030 r.

Prognozowany spadek ilości przyznawanych darmowych uprawnień oraz większa ekspozycja na cenę uprawnień do emisji CO₂ w systemie EU ETS będą zwiększać presję kosztową na przedsiębiorstwa sektora metalowego.

 

5.4. Produkcja i energochłonność

Łączna produkcja stali surowej w Polsce spadła z 8 mln t (2013 r.) do 6,4 mln t (2023 r.), czyli o 19%. Produkcja na przestrzeni lat 2013–2023 osiągnęła szczyt w 2017 r. (10,3 mln t), po czym systematycznie malała. Spadek produkcji surowej stali z wielkiego pieca był znacznie wyższy (-29%) niż z elektrycznego pieca łukowego (-7%), co przełożyło się na zmianę struktury produkcji – wzrósł udział elektrycznych pieców łukowych (EAF): z 45% w 2013 r. do 51% w 2023 r. Spadek produkcji i większy udział elektrycznych pieców łukowych przyczyniły się do:

• Spadku emisji CO₂ dla stali surowej z 6,5 mln t (2013 r.) do 3,7 mln t (2023 r.), czyli o 42%. Istotny udział w redukcji odgrywa znacznie niższa (6,6 razy) emisyjność produkcji w elektrycznych piecach łukowych niż w wielkich piecach (JRC-IDEES-2023).
• Poprawy energochłonności łącznej o ok. 14% – ze względu na 4,8 razy mniejszą energochłonność elektrycznych pieców łukowych (JRC-IDEES-2023). Same technologie zmniejszyły swoją energochłonność minimalnie: wielki piec o 2,2%, EAF o 5,4%.
• Poprawy emisyjności łącznej o ok. 28%. Oprócz wzrostu udziału pieców łukowych, wielki piec zmniejszył swoją emisyjność o ok. 17%, co wynika z niewielkiej poprawy energochłonności, ale także ze zmniejszenia zużycia koksu i gazów przemysłowych oraz zwiększenia zużycia gazu ziemnego na produkcję tony stali. Emisyjność EAF zmniejszyła się o 13%, co wynika zarówno z nieznacznej poprawy energochłonności, jak i ze zmian w strukturze paliw – mniejszego zużycia gazów przemysłowych i większego udziału gazu ziemnego.

Łączna produkcja stalowych wyrobów hutniczych wzrosła o 3% w latach 2013–2023, osiągając szczyt w 2018 r. (wzrost produkcji o 32% względem 2013 r.), po czym, analogicznie do produkcji stali surowej, miała trend spadkowy. Emisje dla stalowych wyrobów hutniczych spadły o 19% przez poprawę energochłonności (21%) i emisyjności (21%). Na zmniejszenie emisyjności miało wpływ obniżenie zużycia emisyjnych paliw kopalnych (m.in gazów przemysłowych).

Długofalowo trend emisji i produkcji dla metali nieżelaznych (metali surowych) jest stabilny (odchylenia występują jedynie dla lat 2022 i 2023). Oznacza to, że dla całego podsektora nie są widoczne zmiany poprawiające energochłonność czy emisyjność produkcji – mimo że na poziomie indywidualnych instalacji istnieją przykłady modernizacji zmniejszających emisje CO₂^[12]. Dla stopów i półwyrobów z metali nieżelaznych w latach 2013–2023 produkcja wzrosła o 49%, a emisje spadły o 12%. Świadczy to o znacznej poprawie emisyjności produkcji.

Wykres 11. Produkcja i emisje w sektorze metalowym

 

W latach 2013–2023 całkowite zużycie nośników energii w sektorze produkcji metali zmniejszyło się o 24%, z 147 PJ do 112 PJ. Zużycie osiągnęło maksimum w 2017 r. na poziomie 174 PJ, po czym zaczęło maleć. Szczególnie silne spadki wystąpiły w 2020 r., kiedy zużycie obniżyło się do 133 PJ, oraz w 2022 r. W 2023 r. zmniejszyło się ono dalej, do 112 PJ. Spadek koncentrował się w produkcji stali, gdzie zużycie energii zmniejszyło się o 28%, z 130 PJ do 94 PJ. Zużycie energii w produkcji metali nieżelaznych wzrosło natomiast w całym okresie o 5%, z 17PJ do 18 PJ.

W hutnictwie stali w latach 2013–2023 nastąpiło przede wszystkim ograniczenie znaczenia paliw stałych innych niż koks. Ich zużycie spadło o 8,8 PJ, a udział w strukturze energetycznej zmniejszył się z 10% do 4%. Jednocześnie udział gazu wzrósł z 27% do 31%. Koks pozostał dominującym nośnikiem.

W produkcji metali nieżelaznych struktura była zdominowana przez gaz i energię elektryczną, które łącznie odpowiadały za około 88–89% zużycia energii zarówno w 2013, jak i w 2023 r. Najważniejszą zmianą było ograniczenie udziału ciepła sieciowego z 9% do 4% oraz wzrost udziału paliw stałych z 1% do 5%.

Wykres 12. Zużycie energii w branży metalowej

 

Energochłonność produkcji stali w Polsce wynosi ok. 14,6 GJ/t stali i jest zbliżona do średniej unijnej, wynoszącej ok. 15,7 GJ/t. Wskaźnik ten zależy zarówno od efektywności technologicznej poszczególnych instalacji, jak i od struktury produkcji, w szczególności udziału stali pierwotnej wytwarzanej w wielkim piecu i konwertorze tlenowym oraz stali wtórnej wytwarzanej w elektrycznych piecach łukowych. Im wyższy udział EAF, czyli produkcji ze złomu, tym niższa przeciętna energochłonność całej produkcji stali.

• W Polsce energochłonność stali pierwotnej wynosi ok. 24,6 GJ/t, podczas gdy stali wtórnej ok. 5,1 GJ/t, co oznacza ok. 4,8-krotną różnicę.
• Produkcja stali pierwotnej w Polsce jest nieznacznie bardziej energochłonna niż średnia unijna, wynosząca ok. 24,1 GJ/t.
• Odwrotna sytuacja występuje w przypadku stali wtórnej: energochłonność produkcji w Polsce, ok. 5,1 GJ/t, jest nieznacznie niższa niż średnia unijna, wynosząca ok. 5,2 GJ/t.

Polska nie produkuje aluminium pierwotnego ani tlenku glinu, który jest podstawowym surowcem do jego produkcji, a to właśnie te produkty są najbardziej energochłonne. Średnia w UE dla tlenku glinu to 13,9 GJ/t, a aluminium pierwotnego – 57,2 GJ/t. Energochłonność produkcji aluminium wtórnego wytwarzanego ze złomu jest w Polsce znacznie niższa niż średnia unijna. W Polsce wynosi ok. 5,6 GJ/t wobec ok. 7,2 GJ/t w UE.

Dla pozostałych metali nieżelaznych energochłonność w Polsce (13,3 GJ/t) jest bardzo zbliżona do średniej unijnej (13,4 GJ/t). Na tę wartość duży wpływ ma struktura produkcji, ponieważ poszczególne metale nieżelazne różnią się energochłonnością procesu wytwarzania.

Wykres 13. Energochłonność produkcji stali i metali nieżelaznych

 

5.5. Struktura produkcji stali i jakość złomu żelaznego

Elektryczne piece łukowe odpowiadają za ok. połowę produkcji stali w Polsce. Przetapiają wsad (obecnie w zdecydowanej większości złom stalowy) na tzw. stal wtórną. Technologia jest dojrzała i komercyjnie dostępna, a przy tym niskoemisyjna. Polska ma zatem dobrą pozycję startową do głębszej elektryfikacji i dekarbonizacji hutnictwa. Ścieżka ta napotyka jednak barierę, która nie leży w samej technologii pieca, a w jakości wsadu.

Główne ograniczenie stali wtórnej ma charakter metalurgiczny. W procesie EAF nie da się bowiem usunąć ze stopu części pierwiastków (tzw. pierwiastków śladowych), które trafiają do wsadu wraz ze złomem – przede wszystkim miedzi, cyny, niklu, chromu i molibdenu. W tradycyjnej ścieżce wielkopiecowej takich pierwiastków od początku jest mniej, a te, które się pojawiają, są „wypalane” w konwertorze tlenowym. Obecność pierwiastków śladowych pogarsza kluczowe właściwości mechaniczne i technologiczne stali, takie jak spawalność, ciągliwość oraz kowalność. Dodatkowo łuk elektryczny w EAF wprowadza do stali znaczne ilości azotu pochłanianego z powietrza, który pogarsza plastyczność wyrobu.

Metodą elektrycznego pieca łukowego przetapiającego wyłącznie lub niemal wyłącznie złom nie da się obecnie produkować gatunków o najwyższej czystości metalurgicznej, m.in.:

• stali głęboko tłoczonych do produkcji cienkich blach karoseryjnych w motoryzacji,
• stali kordowych do drutów wzmacniających w oponach samochodowych,
• najwyższej klasy stali pracujących pod dużym obciążeniem zmęczeniowym,
• stali specjalnych i o bardzo niskiej zawartości węgla lub azotu (Materials Processing Institute: UK primary steelmaking review 2025).

Produkcja takich gatunków w metodzie elektrycznego pieca łukowego wymaga zwykle bardzo czystego złomu lub dodatku pierwotnych jednostek żelaza (OBM, ang. Ore Based Metalllics) oraz zaawansowanej metalurgii pozapiecowej.

Z tego powodu stal wtórna znajduje dziś zastosowanie głównie w produkcji wyrobów długich (prętów zbrojeniowych, profili budowlanych, kształtowników) oraz w produkcji mniej wymagających wyrobów płaskich. Problem zanieczyszczeń złomu narasta. Każdy kolejny cykl recyklingu kumuluje stężenie np. miedzi w obiegu, stopniowo zawężając paletę gatunków możliwych do wyprodukowania. Problem nasili się wraz z rozwojem rynku pojazdów elektrycznych – ich wraki zawierają więcej miedzi niż wraki aut spalinowych, co zwiększa średnią zawartość miedzi w strumieniu złomu poużytkowego (T. Maury et al., Analysis of the EU Steel supply chain: current trends and circularity opportunities).

Struktura dostępności złomu w UE w 2024 r. obejmuje:

• złom poużytkowy (54% podaży) – pochodzący z wyrobów wycofanych z użytku (np. pojazdów, budownictwa),
• złom wewnętrzny (8% podaży) – odpady technologiczne powstające i zawracane bezpośrednio w procesie w hucie,
• złom poprodukcyjny (16% podaży) – czyste odpady z obróbki stali w przemyśle przetwórczym (np. ścinki fabryczne) oraz import (8% podaży).

Bez systemowej zmiany w sposobie zbiórki, sortowania i separacji złomu jakość surowca będzie się pogarszać niezależnie od skali zbieranych ilości.

Efekt zanieczyszczeń złomu widać już dziś. Unia Europejska jest największym na świecie eksporterem złomu (32% pozaregionalnego eksportu – wyłączającego handel wewnątrz UE), wysyłając poza granice od 17 mln t w 2024 r. do 19 mln t surowca rocznie w 2023 r. (źródło: T. Maury et al.; World Steel in Figures 2024). W ten sam trend wpisuje się Polska, która w 2024 r. wyeksportowała ok. 2,9 mln t złomu (World Steel in Figures 2025). Eksportowany z UE złom trafia na rynki krajów rozwijających się, głównie na potrzeby budownictwa, w którym wymogi jakościowe dla stali nie są tak rygorystyczne.

Wykres 14. Wymiana handlowa złomu w Polsce

 

Złom dzieli się na cztery grupy jakościowe w zależności od udziału masowego pierwiastków śladowych: Q1, Q2, Q3 oraz Q4. Tylko złom najwyższej jakości z grupy Q1 nadaje się do produkcji wysokomarżowych wyrobów płaskich (blach), które są towarem deficytowym w UE. W ujęciu ilościowym UE jest importerem netto gotowych wyrobów stalowych – statystykę tę tworzy przede wszystkim wysoki import wyrobów płaskich. Jednocześnie UE jest eksporterem netto wyrobów długich (m.in. drutów, prętów).

Tabela 1. Klasyfikacja jakości złomu

Źródło: opracowanie własne na podstawie: S. Dworak, J. Fellner, Steel scrap generation in the EU-28 since 1946 – Sources and composition, 2021 oraz R. Su, A. Assous, Starting from scrap. The key role of circular steel in meeting climate goals, 2022.

W krajach OECD średnia zawartość miedzi w złomie wynosi ok. 0,25%, a złom jakości Q3 i Q4 stanowi ok. 70% całej podaży w Unii Europejskiej (Starting from scrap). Z takiego wsadu, jak ustalono, produkuje się głównie wyroby długie, których produkcja i zużycie są w Polsce zbilansowane. Największy deficyt produkcyjny Polska posiada w obszarze wyrobów płaskich – produkcja wynosi 2,2 mln t, a zużycie 7,4 mln t rocznie.

Wykres 15. Charakterystyka rynku stali w Polsce – zużycie, produkcja, import oraz dostawy krajowe

  

Wyzwaniem polskiego hutnictwa nie jest jedynie redukcja emisji z istniejących zakładów, ale przede wszystkim odbudowa zdolności produkcji stali czystej metalurgicznie na poziomie odpowiadającym potrzebom nowoczesnej i konkurencyjnej gospodarki.

Transformacja sektora stalowego nie może polegać tylko na piecach elektrycznych transformujących zanieczyszczony złom. Przemyślana transformacja powinna również dotyczyć selekcji i sortowania złomu, czyli rozwiązań gospodarki obiegu zamkniętego, a także rozwoju czystych technologii produkcji stali pierwotnej i pierwotnych jednostek żelaza, będących odpowiedzią na duży deficyt produkcyjny.

 

5.6. Zapotrzebowanie gospodarki na stal czystą metalurgicznie

Dane dla Unii Europejskiej wskazują, że szacunkowo 49% zużywanych wyrobów płaskich wymaga stali o wysokiej czystości metalurgicznej^[13]. Przekładając ten wskaźnik na polski rynek oraz uwzględniając zapotrzebowanie na produkcję rur, roczne zapotrzebowanie Polski na stal wysokiej jakości (obecnie pierwotną) wynosi szacunkowo 4,8 mln t^[14].

Ile stali wysokiej jakości (pierwotnej) potrzebuje Polska? Szacunek zapotrzebowania na poziomie 4,8 mln t opiera się na wymaganiach technologicznych i stanowi dolną granicę zapotrzebowania kraju: wyroby płaskie: z 7,4 mln t zużycia w Polsce 49% (3,6 mln t) to produkty wymagające wysokiej jakości stali (odpowiednik unijnego strumienia walcowanego na zimno i powlekanego), rury: całość krajowego zużycia (1,2 mln t) zakwalifikowano jako wymagającą stali pierwotnej lub złomu wysokiej jakości (klasy min. Q2). Alternatywne ujęcie (górna granica): Analiza sektorowa oparta na danych Hutniczej Izby Przemysłowo-Handlowej (HIPH) wskazuje wyższe zapotrzebowanie. Sumując zużycie branż, które najczęściej sięgają po stal wysokiej jakości (motoryzacja, AGD, przemysł maszynowy, wyroby metalowe, rury i transport), otrzymujemy 6,7 mln t. Zapotrzebowanie polskiej gospodarki wyznacza przedział 4,8–6,7 mln t. Dolna granica wynika z wymogów technologicznych konkretnych produktów, zaś górna obejmuje całe zapotrzebowanie kluczowych sektorów przemysłu (przy czym część ich potrzeb może być zaspokajana stalą o niższych parametrach). Przedstawione obliczenia stanowią uproszczony szacunek, wynikający z ograniczonej dostępności publicznych danych dotyczących struktury zużycia stali pierwotnej i wtórnej. Nie każda stal wykorzystywana w tych sektorach wymaga stali najwyższej czystości, tak samo nie każda stal wykorzystywana w budownictwie może pochodzić ze ścieżki wtórnej (tabela 1). W dalszej części tekstu posłużono się dolną wartością 4,8 mln t.

 

Wykres 16. Zużycie stali w polskich sektorach przemysłowych

 

Polskie zapotrzebowanie na stal produkowaną nie ze złomu – czyli w dzisiejszych warunkach w technologii wielkopiecowej – wynosi 4,8 mln t. Krajowa produkcja stali pierwotnej sięga obecnie 3,3 mln t. Gdyby pokryć całe to zapotrzebowanie produkcją krajową, przy wskaźniku emisji bezpośrednich na poziomie 1,9 t CO_2e/t stali, wolumen emisji z huty w Dąbrowie Górniczej wzrósłby z dzisiejszych ok. 6,5 Mt CO_2e do ok. 9,1 Mt CO_2e.

 

6. Możliwe rozwiązania dekarbonizacyjne

Ponad połowę energii zawartej w wykorzystywanych paliwach kopalnych branża metalowa zużywa na potrzeby wsadu materiałowego dla wielkich pieców i koksowni. Za pozostałą część zużycia odpowiada produkcja ciepła – w przeważającej części ciepła procesowego, wysokotemperaturowego (>1000°C) wykorzystywanego w procesach spiekania, odlewania i walcowania (wykres 17).

W tym rozdziale omawiamy sposoby dekarbonizacji obecnych procesów, czyli faktycznej produkcji w branży i emisji z tym związanych.

Wykres 17. Przepływy energii i zużycie ciepła w przemyśle produkcji metali

 

6.1. Koszty transformacji

Ścieżka redukcji paliw kopalnych wiąże się z poniesieniem nakładów inwestycyjnych. Wdrożenie inwestycji może okazać się ekonomicznie uzasadnione i przynieść oszczędności lub odwrotnie – generować dodatkowe koszty. Wykresy MACC (ang. marginal abatement cost curve – krzywa krańcowych kosztów redukcji emisji) są opartym na danych sposobem wskazywania kolejności wdrażania technologii dekarbonizacyjnych. Szeregują one dostępne rozwiązania od najtańszych do najdroższych (oś pionowa), wskazując jednocześnie ilość emisji, którą po danym koszcie można daną technologią ograniczyć (oś pozioma). Słupki położone poniżej osi poziomej przynoszą oszczędności operacyjne. Słupki powyżej zera wskazują technologie wymagające poniesienia dodatkowych kosztów. W praktyce opłaca się wykonywać wszystkie działania dekarbonizacyjne, których koszt redukcji jest niższy niż koszty emisji związane z systemem handlu emisjami^[15]. Wysokość słupków, tj. koszt redukcji emisji 1 tony CO₂, stanowi dodatkowe koszty ponoszone względem scenariusza bazowego business as usual, w którym nie wykonuje się działań dekarbonizacyjnych.

Wykres 18 przedstawia wykresy MACC w trzech wariantach:

1. „stopklatka” dla 2024 r., czyli statyczny obraz opłacalności w danym punkcie czasu – wyizolowanego roku (wykresy nie uwzględniają trajektorii zmian, a pokazują stan dla „zamrożonych” uwarunkowań),
2. „stopklatka” dla 2040 r.,
3. hipotetyczny scenariusz dla roku 2024 z założeniem, że stosunek ceny energii elektrycznej do ceny gazu jest mniejszy i wynosi 1,5:1 zamiast obecnego 3:1^[16].

Wykres 18. MACC

 

Dlaczego wysokie ceny energii elektrycznej hamują elektryfikację? Jednym ze sposobów na zmniejszenie zużycia paliw kopalnych w sektorze jest elektryfikacja produkcji ciepła na potrzeby procesów obróbki metali. Rozwiązanie to ma wiele zalet – od braku zanieczyszczeń ze spalania, przez większą precyzję sterowania procesem, a więc częstokroć wyższą jakość produktu, po możliwość wykazania niższego śladu węglowego (w przypadku wykorzystania niskoemisyjnej energii elektrycznej). Największym hamulcem takiej zmiany technologicznej jest wyższa cena energii elektrycznej w stosunku do ceny gazu ziemnego. Dla branży metalowej stosunek cen tych nośników energii może wynosić od 2:1 do 3:1, w zależności od uzyskiwanych przez przedsiębiorstwa energochłonne rekompensat kosztów pośrednich systemu ETS. Mimo że procesy po elektryfikacji cechują się wyższą sprawnością, inwestycyjnie mogą być kosztowniejsze (np. przemysłowa pompa ciepła w stosunku do palnika gazowego). W przypadku niektórych technologii elektryfikacyjnych te przeciwstawne mechanizmy się równoważą – wówczas dla opłacalności ekonomicznej elektryfikacji wymagany jest stosunek cen energii elektrycznej do gazu na poziomie 1:1. Dla innych przeważa wyższy koszt technologii (wówczas potrzebny jest stosunek np. 0,7:1), a dla jeszcze innych najważniejsza jest wyższa sprawność (wówczas wystarczy np. 1,3:1) (więcej na ten temat w raporcie Forum Energii: Modernizacja albo marginalizacja. Jak elektryfikacja przemysłu może zapewnić Polsce bezpieczeństwo, konkurencyjność i wzrost gospodarczy?). W przeważającej większości przypadków stosunek cen energii elektrycznej do gazu ziemnego na poziomie takim, jaki jest obecnie w Polsce, jest dla elektryfikacji barierą nie do pokonania. Problem ten występuje w większości państw UE (z wyjątkiem Szwecji), jednak Polska plasuje się w grupie państw droższych pomimo relatywnie wysokich cen gazu w porównaniu z innymi krajami UE.

Dla punktów w czasie przyjęto ceny energii i technologii obowiązujące w danym roku oraz możliwy potencjał wykorzystania biopaliw. Brak technologii na wykresie oznacza, że nie ma fizycznej możliwości wdrożenia (np. brak infrastruktury do przesyłu i zatłaczania CO₂ czy brak rynku biometanu) lub że dla danego procesu bardziej opłacalne jest wykorzystanie innej technologii (np. piec indukcyjny jest tańszy niż palniki zasilane biometanem).

W analizie MACC skupiono się na dekarbonizacji ciepła procesowego oraz redukcji emisji procesowych wynikających z produkcji metali – pominięto emisje związane z flotą transportową oraz przygotowaniem ciepła bytowego. Potencjał redukcji emisji w analizowanym obszarze wynosi 70% całkowitych rocznych emisji branży w 2024 r. oraz 95% rocznych emisji w 2040 r. 

Na wykresach ukazano emisje możliwe do uniknięcia wyłącznie w branży metalowej. Zamiana technologii produkcji stali surowej z wielkopiecowej na mniej emisyjne alternatywy wpływa jednak również na redukcję emisji w elektrociepłowniach, kopalniach oraz koksowniach zlokalizowanych w innym dziale sprawozdawczym. Zacieniony fragment z prawej strony wykresu oznacza emisje resztkowe (rezydualne), których nie można ekonomicznie uniknąć w danym roku. Emisje te to głównie emisje procesowe, które trafiają do atmosfery nawet przy użyciu najczystszych metod produkcji stali surowej (emisje z utleniania elektrod grafitowych lub dodawania węgla wsadowego) oraz emisje procesowe przy produkcji metali nieżelaznych. Więcej założeń służących narysowaniu wykresów przedstawiono w Załączniku 2.

Najtańszymi sposobami ograniczenia emisji bezpośrednich są efektywność energetyczna i elektryfikacja obróbki metali – przede wszystkim stali. Zamiana produkcji stali z metody wielkopiecowej na elektryczną (pod warunkiem poprawy jakości złomu) lub bezpośredniej redukcji mogą za to ograniczyć najwięcej emisji.

W 2040 r. swoją rolę w dekarbonizacji branży ma również biometan. Stanowi on alternatywę dla gazu ziemnego wykorzystywanego w procesach, których nie da się zelektryfikować – głównie w obszarze obróbki metali nieżelaznych. W 2040 r. znaczenie w branży produkcji metali nieżelaznych (głównie miedzi) będą miały wychwyt i składowanie CO₂, będącego przede wszystkim wynikiem procesów technologicznych. Dokładną interpretację wyników i kosztów uniknięcia emisji dla poszczególnych rozwiązań dekarbonizacyjnych opisano w kolejnych podrozdziałach.

Mimo że istnieją technologie z większym maksymalnym potencjałem redukcji emisji, nie widnieją one na końcowym wykresie MACC. Wynika to z faktu, że optymalna kosztowo ścieżka dekarbonizacji nie opiera się na jednej technologii, lecz na doborze kilku rozwiązań dekarbonizacyjnych minimalizujących całkowity koszt transformacji oraz optymalizujących implementację rozwiązań. Przykładowo, technicznie można zredukować 37% emisji branży, instalując CCS w hucie wielkopiecowej w Dąbrowie Górniczej, ale porównując tylko koszt redukcji emisji, taniej jest zastąpić metodę wielkopiecową metodą bezpośredniej redukcji żelaza gazem syntezowym z gazu ziemnego (w 2024 r.) lub wodorem (w 2040 r.). Tabela 2 pokazuje różnicę pomiędzy maksymalnym potencjałem poszczególnych rozwiązań a efektywną ścieżką redukcji emisji (optymalna pula rozwiązań), uwzględniającą ekonomikę transformacji. Wartości w tabeli odpowiadają wartościom przedstawionym na wykresach MACC.

Tabela 2. Analiza MACC – porównanie maksymalnego potencjału rozwiązań i efektywnych ścieżek dekarbonizacji

Źródło: opracowanie własne Forum Energii.

* W modelu huta DRI-wodór posiada założoną wydajność 2 mln t stali rocznie. W obliczeniach skupiono się na ograniczeniu obecnych emisji wielkiego pieca (rok bazowy: 2023). Bilansowo do zaspokojenia zapotrzebowania na stal pierwotną wystarczy wydajność od ok. 1 mln t do 1,5 mln t stali z DRI-wodór rocznie. Z tego powodu ograniczenie emisji jest mniejsze niż maksymalne możliwe w porównaniu z metodą wielkopiecową.

 

6.1.1.    Elektryfikacja

70% zapotrzebowania na ciepło w branży metalowej można pokryć dostępnymi dziś technologiami elektryfikacyjnymi – głównie piecami oporowymi, indukcyjnymi i piecami łukowymi^[17]. Elektryfikacja nie przyczyni się do pełnej dekarbonizacji branży, bo obejmuje przede wszystkim procesy obróbki wtórnej (walcownie, wyżarzanie, przetapianie czy końcową obróbkę cieplną). Potencjał redukcji emisji branży poprzez elektryfikację procesów obróbki wynosi ok. 900 tys. t CO₂, co stanowi 16% emisji całego sektora. Technologiami elektryfikacyjnymi poddanymi analizie są (więcej na ten temat w raporcie: Modernizacja albo marginalizacja. Jak elektryfikacja przemysłu może zapewnić Polsce bezpieczeństwo, konkurencyjność i wzrost gospodarczy?):

• Ogrzewanie indukcyjne – technologia produkcji ciepła o wysokiej efektywności (sprawność rzędu 61% w porównaniu z 47% w tradycyjnych piecach gazowych). Wykorzystywana głównie do topienia lub nagrzewania metali (walcowania / końcowej obróbki). W systemach używających tej technologii ciepło jest generowane bezpośrednio wewnątrz podgrzewanego materiału, co minimalizuje straty.
• Elektryczne piece łukowe (EAF) – znajdują zastosowanie przy produkcji metali i wyrobów metalowych – m.in. przy topieniu i przetapianiu metali nieżelaznych, takich jak miedź lub aluminium. W przypadku metali nieżelaznych wykorzystanie EAF jest mniej powszechne niż dla stali, ponieważ stosowane mogą być też inne technologie, takie jak piece indukcyjne.
• Ogrzewanie oporowe (bezpośrednie i pośrednie) – stosowane m.in. przy topieniu metali, odlewaniu, wyżarzaniu i ogólnej obróbce cieplnej. Rozwiązanie posiada wysoką sprawność i możliwość precyzyjnej kontroli temperatury. Ograniczeniem dla zastosowania ogrzewania oporowego (pośredniego) jest gęstość mocy (ilość mocy cieplnej generowanej przez element oporowy na jednostkę powierzchni tego elementu), którą może osiągnąć element grzewczy. Dla niektórych zastosowań (np. ponowne nagrzewanie stali), w przypadku których powierzchnia obecnych pieców jest ograniczona, występują trudności z uzyskaniem wystarczającej gęstości mocy.

Wykres 19. Zużycie ciepła w procesach przemysłowych oraz możliwe sposoby ich elektryfikacji

 

Średni koszt uniknięcia emisji dla technologii elektryfikacji ciepła w branży metalowej szacowany jest na ok. 30 euro/t CO₂ w 2024 r., z perspektywą obniżenia do 10 euro/t CO₂ w 2040 r. wraz ze spadkiem cen energii elektrycznej oraz technologii. Rozbieżność kosztów dla poszczególnych rozwiązań elektryfikacyjnych jest bardzo wysoka. W 2024 r. elektryfikacja rafinacji, odlewania, walcowania stali osiąga koszt ujemny ok. -85 euro/t CO₂, a elektryfikacja odlewania, walcowania metali nieżelaznych posiada koszt redukcji ok. 300 euro/t CO₂.

W hipotetycznym scenariuszu dla roku 2024, w którym stosunek ceny energii elektrycznej do ceny gazu ziemnego wynosiłby 1,5:1 zamiast obecnego 3:1, średni koszt uniknięcia emisji dla elektryfikacji ma wartość ujemną (ok. -190 euro/t CO₂). Oznaczałoby to oszczędności dla firm dekarbonizujących procesy obróbki metali poprzez elektryfikację. Pomimo wysokiej opłacalności niektórych rozwiązań w branży metalowej barierą dla elektryfikacji pozostają duże początkowe nakłady inwestycyjne – obecne roczne wydatki branży na maszyny i urządzenia są znacznie niższe niż łączne szacowane nakłady niezbędne do przeprowadzenia elektryfikacji branży. Branża metalowa jest najdroższą do elektryfikacji spośród wszystkich działów polskiego przemysłu, a największe nakłady należy ponieść w projektach elektryfikacji procesów topienia i odlewania metali nieżelaznych^[18].

 

Wykres 20. Nakłady inwestycyjne na elektryfikację produkcji ciepła w porównaniu z obecnymi wydatkami na maszyny, urządzenia i narzędzia w branży produkcji metali

 

Elektryfikacja bezpośrednia nie rozwiązuje problemów sektora, czyli emisji procesowych wynikających z produkcji stali surowej oraz znacznej luki produkcyjnej stali. Te kwestie wymagają zmiany samego procesu produkcyjnego stali.

 

6.1.2.    Efektywność energetyczna

Zanim nastąpiłby jakikolwiek projekt elektryfikacyjny procesów obróbki metali, istotną dźwignią dekarbonizacyjną musiałyby być działania zwiększające efektywność energetyczną tych procesów. Nie jest ona alternatywą dla inwestycji w bezemisyjne źródła ciepła, lecz ich uzupełnieniem. Potencjał redukcji emisji jest mały i wynosi ok. 1,3%^[19] emisji branży związanych ze spalaniem paliw kopalnych, co przekłada się na redukcję emisji ok. 57 tys. t CO₂.

Projekty w zakresie efektywności energetycznej określane są jako quick wins (z ang. szybkie zwycięstwa) czyli drobne usprawnienia, które można wdrożyć szybko i niskim kosztem, osiągając natychmiastowe efekty. Możliwych usprawnień jest wiele – optymalizacja gospodarki cieplnej, ograniczanie strat, zarządzanie zużyciem energii, a węższe przykłady to m.in. termoizolacja, odzysk ciepła odpadowego (np. z walcarni, pieców pokrocznych), optymalizacja pracy procesów i maszyn.

Na poziomie przedsiębiorstwa mnogość możliwych działań porządkuje system zarządzania energią, przez co należy rozumieć strukturę organizacyjną oraz procesy i zasoby potrzebne do opracowania, wdrożenia i utrzymania polityki energetycznej firmy. Sprowadza się do określenia celów, monitorowania zużycia energii, weryfikacji celów i wprowadzania działań korygujących prowadzących do ograniczenia zużycia energii. System zarządzania energią oparty na cyklu Plan-Do-Check-Act pozwala na systematyczne identyfikowanie obszarów poprawy efektywności energetycznej i wykonywanie odpowiednich działań redukujących zużycie energii. Dane Międzynarodowej Agencji Energii (IEA) wskazują, że systemy zarządzania energią pozwalają osiągnąć oszczędności rzędu 11% w pierwszych 3 latach od czasu wdrożenia (IEA, Gaining an Edge).

Inwestycje efektywnościowe cechują się krótkimi okresami zwrotu, co czyni je najbardziej dostępnym ekonomicznie narzędziem dekarbonizacji. Koszt uniknięcia emisji 1 tony CO₂ jest ujemny i wynosi ok. –110 euro/t CO₂^[20]. Ponadto takie projekty uprawdopodabniają przyszłe inwestycje elektryfikacyjne.

Gospodarne wykorzystanie energii przyczynia się do zmniejszenia szczytowego zapotrzebowania na energię. W rezultacie moc nowych źródeł ciepła może być niższa, co skutkuje mniejszymi nakładami początkowymi i lepszą ekonomiką projektów.

 

Wykres 21. Okres zwrotu inwestycji z działań efektywności energetycznej

 

6.1.3.    Biopaliwa

Swoje znaczenie w dekarbonizacji branży mają także biopaliwa (w tym raporcie obejmujące biometan i biomasę), ale przez ich niską dostępność mogą pełnić jedynie funkcję uzupełniającą. Ze względu na niewielką podaż na wykresie MACC pojawiają się w niewielkiej skali.

Biometan

Szczególnym potencjałem charakteryzuje się biometan, ponieważ może być wykorzystywany w tych samych zastosowaniach końcowych co gaz ziemny i zasilać instalacje techniczne bez potrzeby ich rozbudowy lub przebudowy. Biometan pod względem właściwości fizykochemicznych nie różni się od gazu ziemnego. W branży metalowej może zostać wykorzystany wszędzie tam, gdzie nie ma elektrycznej alternatywy do wykonania procesu, a obecnie jest wykorzystywany gaz ziemny.

Wykorzystanie biometanu jako alternatywy dla gazu ziemnego może okazać się najdroższym rozwiązaniem. Koszt redukcji emisji stanowi różnicę kosztów zakupu gazu ziemnego i biometanu. W 2040 r. prognozowany koszt wytworzenia biometanu to ok. 360 PLN/MWh, czyli ok. dwukrotnie wyższy niż cena gazu ziemnego (więcej na ten temat w raporcie Forum Energii: D. Trzeciak, M. Zaniewicz, Molekuły niezależności. Szanse związane z wykorzystaniem polskiego potencjału biometanu).

Poza ceną dostępność biometanu ogranicza również jego wykorzystanie. Obecnie barierą wdrożeniową jest brak rynku biometanu w Polsce, a w przyszłości ograniczona dostępność tego paliwa. Prognozuje się bowiem, że w 2040 r. potencjał wykorzystania biometanu w polskiej gospodarce będzie wynosił 33 TWh^[21], z czego oszacowano, że udział branży metalowej w tym rynku wyniesie co najwyżej 6%^[22]. Oznacza to wykorzystanie ok. 1,6 TWh biometanu (160 mln m³, w porównaniu z dzisiejszym zużyciem gazu ziemnego branży na poziomie ok. 854 mln m³).

Biomasa

W branży metalowej biomasa może znaleźć zastosowanie jako substytut koksu i węgla. Paliwo po termicznym przekształceniu w biowęgiel lub biokoks może odgrywać w branży metalowej rolę koksu i węgla kopalnego, ograniczając zużycie paliw kopalnych oraz emisje CO₂ związane z produkcją stali i metali nieżelaznych. Jego zastosowanie zależy jednak od technologii:

• w wielkim piecu możliwości zastąpienia koksu są ograniczone, ponieważ koks pełni nie tylko funkcję reduktora i źródła energii, ale także materiału nośnego zapewniającego przepuszczalność wsadu, a biokoks charakteryzuje się gorszymi parametrami nośnymi i przepuszczalności,
• w elektrycznych piecach łukowych biomasa w formie biowęgla ma większy potencjał, ponieważ węgiel wykorzystywany jest głównie do spieniania żużlu, nawęglania stali i dostarczania energii chemicznej, a wymagania dotyczące wytrzymałości mechanicznej są znacznie niższe.

Biowęgiel odpowiedniej jakości, zwłaszcza o niskiej zawartości siarki, popiołu i zanieczyszczeń, może być narzędziem dekarbonizacji hutnictwa^[23].

Całkowity potencjał wykorzystania biomasy w przemyśle metalowym jest ograniczony i został oszacowany na ok. 4,5 PJ w 2024 r. oraz 4,1 PJ w 2040 r.^[24] Stanowi to mniej niż 10% całkowitego prognozowanego wykorzystania biomasy w przemyśle określanego przez KPEiK w scenariuszu WAM. W rzeczywistości możliwość wykorzystania biomasy jako substytutu koksu jest silnie uzależniona od jej jakości.

W analizie MACC w 2024 r. wykorzystanie biomasy posiada koszt redukcji emisji wynoszący blisko 45 euro/t CO₂. W 2040 r. koszt wykorzystania biomasy jest większy i wynosi ok. 75 euro/t CO₂, co wynika z prognozowanego wzrostu cen biomasy.

 

6.1.4.    CCS w procesie produkcji metali nieżelaznych

Pomimo wysokiego zelektryfikowania produkcja metali nieżelaznych (reprezentowanych w analizie poprzez produkcję miedzi) wiąże się z emisjami procesowymi. Głównym źródłem tych emisji jest piec zawiesinowy, w którym zachodzą procesy utleniania pierwiastków zawartych w koncentracie miedzi – ok. 8% udziału węgla organicznego w koncentracie (P. Madej, Metallurgy of Non-Ferrous Metals in Poland). Innym źródłem emisji procesowych jest dodawanie koksu do pieca elektrycznego odzyskującego miedź z żużlu zawiesinowego, będącego produktem ubocznym pieca zawiesinowego. Oprócz wykorzystania biopaliw i elektryfikacji jednym z potencjalnych sposobów redukcji emisji w procesach produkcji metali nieżelaznych jest wychwyt i składowanie emitowanego dwutlenku węgla (CCS, ang. Carbon Capture and Storage).

Huty miedzi KGHM w Głogowie i Legnicy zlokalizowane są na obszarze monokliny przedsudeckiej. Jest to obszar, w którym dopuszcza się lokalizowanie kompleksu podziemnego składowania dwutlenku węgla – po uprzednich badaniach geologicznych, zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Klimatu i Środowiska z dnia 8 czerwca 2026 r. zmieniającym rozporządzenie w sprawie obszarów, na których dopuszcza się lokalizowanie kompleksu podziemnego składowania dwutlenku węgla (Dz.U. z 2026 r. poz. 761). Projekt CCS w tym regionie posiada szacowany średni koszt pełnego łańcucha na poziomie 200 euro/t CO₂^[25]. Na strukturę tego kosztu składają się:

• koszt wychwytu: 91 euro/t CO₂ (przy założeniu instalacji systemu aminowego),
• koszt transportu: 46 euro/t CO₂ (zakładający przesył rurociągami w fazie ciekłej),
• koszt składowania: 63 euro/t CO₂.

 

6.2. Przetapianie złomu w piecach łukowych

Po uprzedniej poprawie jakości złomu (opisanej szerzej w kolejnym rozdziale) zwiększenie produkcji w piecach elektrycznych może stanowić metodę dekarbonizacji krajowej produkcji stali. W porównaniu procesu wielkopiecowego z elektrycznym koszt uniknięcia emisji 1 tony CO_2e wynosi ok. 45 euro/t CO₂ w 2024 r. W 2040 r., aby zagospodarować obecnie eksportowany z Polski złom, konieczne będą inwestycje w nowe piece łukowe. W 2040 r. koszt uniknięcia emisji CO_2e wynosi ok. 30 euro/t CO_2e w istniejącym piecu oraz 85 euro/t CO₂ w piecu będącym nową inwestycją, po doliczeniu nakładów kapitałowych.

Gdyby cały strumień eksportowanego złomu przetopić w elektrycznych piecach łukowych, roczny potencjał redukcji emisji branży to ok. 1,2 mln t CO₂ w 2024 r. oraz 2,2 mln t CO₂ w 2040 r. Wartość wzrasta z powodu założonych możliwości poprawy jakości złomu żelaznego. Dla roku 2024 założono, że złom jakości Q3/Q4 poprzez lepsze sortowanie może osiągnąć jakość Q2 wystarczającą do produkcji rur. Dopiero dla 2040 r. założono, że dzięki zaawansowanym systemom sortowania strumień eksportowanego złomu może być zagospodarowany do produkcji wyrobów do zaawansowanych zastosowań. W tym celu musi zostać dodatkowo „rozcieńczony” poprzez dodawanie pierwotnych jednostek żelaza na średnim poziomie 25% masy wsadu złomowego do pieca elektrycznego^[26] (więcej o dodawaniu pierwotnych jednostek żelaza w rozdziale 7.4).

Wykorzystanie pełnego potencjału eksportowanego z Polski złomu wymaga rozbudowy krajowych mocy wytwórczych. Proces EAF zużywa średnio 1,2 t złomu do wytopienia 1 t stali. Zatrzymanie eksportowanych 2,6 mln t złomu (rok 2023) w kraju pozwoliłoby wyprodukować dodatkowe 2,2 mln t niskoemisyjnej stali wtórnej.

W 2023 r. wskaźnik wykorzystania mocy hut EAF w Polsce wyniósł ok. 66%. Gdyby wykorzystać dostępną moc w 90% (nie przyjęto 100% ze względu na ograniczenia bezpieczeństwa, przestoje czy remonty), rezerwa produkcyjna wynosi ok. 1,4 mln t. Brakuje zatem mocy produkcyjnych dla ok. 0,8 mln t stali wtórnej rocznie – różnica ta wyznacza skalę inwestycji w nowe instalacje EAF niezbędnych do pełnego zagospodarowania krajowego złomu po jego oczyszczeniu.

Wykres 22. Współczynnik wykorzystania mocy hut w Polsce na przestrzeni lat

 

6.3. Oczyszczanie złomu i gospodarka obiegu zamkniętego

Zatrzymanie złomu w Polsce i w Europie może stanowić dźwignię dekarbonizacyjną pod warunkiem inwestycji w cykl życia produktu. Jak ustalono, problemem nie jest niedobór złomu, lecz jego zanieczyszczenie. Proste strzępiarki nie radzą sobie z oddzielaniem kabli miedzianych od stali, w efekcie czego powstają tzw. meatballs (bryłki stali owinięte miedzianym drutem). Bez interwencji w procesy sortowania rosnące zanieczyszczenie miedzią może doprowadzić do zapaści jakościowej rynku złomu.

Integracja istniejących strzępiarek z separatorami balistycznymi oraz zautomatyzowanymi systemami wizyjnymi wykorzystującymi spektrometrię rentgenowską lub sztuczną inteligencję to przykłady zaawansowanych metod rozwijanych w branży recyklingu metali. Technologie te potrafią wykryć i fizycznie odseparować z taśmociągu kawałki zanieczyszczone metalami nieżelaznymi. Z punktu widzenia ekonomiki biznesu recyklingowego inwestycja w takie systemy charakteryzuje się wysoką rentownością^[27]. Przedsiębiorstwo recyklingowe zyskuje podwójnie: po pierwsze, pozyskuje strumień czystej, wysoko wycenianej miedzi, a po drugie, wychwytuje oczyszczony stalowy złom klasy Q1/Q2, za który huty EAF są gotowe zapłacić wyższą cenę.

Koszt wdrożenia zaawansowanego monitoringu i sortowania złomu wynosi ok. 6–10 euro w przeliczeniu na tonę surowca, a inwestycja ta zwraca się w ok. 6 miesięcy. Frakcja jałowa (czyli zanieczyszczenia niemetaliczne i pierwiastki śladowe) stanowi od 6% do nawet 20% masy dostarczanego do hut surowca. Eliminacja tego zanieczyszczenia przed zakupem pozwala hutom zaoszczędzić do 42 euro na każdej tonie złomu dzięki lepszemu rozpoznaniu materiału i określeniu odpowiedniej ceny zakupu złomu. Lepsze rozpoznanie jakości złomu oraz sama lepsza jakość złomu przyczyniają się również do oszczędności energii w hucie – złom z większą zawartością pierwiastków śladowych i frakcji jałowej wymaga więcej energii elektrycznej do poprawnego przetopienia^[28].

Innymi istotnymi rozwiązaniami są: wdrożenie legislacji odnośnie do wymogów ekoprojektowania umożliwiającego sprawniejszy recykling, redukcja masy produktów końcowych, wdrażanie systemów kaucyjnych czy wspieranie procesów recyklingowych poprzez instrumenty polityczne (A.M. Walker et al., Capturing the Potential of the Circular Economy Transition in Energy-Intensive Industries).

 

6.4. Bezpośrednia redukcja rudy żelaza

Bezpośrednia redukcja rudy żelaza gazem syntetycznym pochodzącym z obróbki gazu ziemnego (DRI-NG, ang. Direct Reduced Iron – Natural Gas) oraz wodorem (DRI-H₂) to znacznie mniej emisyjne metody produkcji stali w porównaniu z metodą wielkopiecową. Procesy oraz ich ograniczenia opisano szerzej w kolejnym rozdziale.

Budowa huty opartej na tej technologii to kapitałochłonne przedsięwzięcie strategiczne. Metoda DRI ma służyć dekarbonizacji sektora, zastępując pracę wielkiego pieca, i produkować tzw. żelazo gąbczaste, będące substratem stali o wysokiej czystości metalurgicznej. W procesie transformacji sektora hutniczego istotny jest fakt, że instalację bezpośredniej redukcji opartą na gazie ziemnym można przekształcić w instalację wodorową. Dostawcy technologii są przygotowani na rozwój rynku wodorowego w perspektywie lat 2040+ i projektują instalacje, które nie wymagają fundamentalnych zmian w konstrukcji w trakcie konwersji.

W 2024 r. koszt redukcji emisji wynosił ok. 220 euro/t CO₂ dla redukcji gazem ziemnym, natomiast w 2040 r. dla huty przekształconej w pracę wodorową wyniesie 150 euro/t CO₂.

Obecność huty DRI na polskim rynku będzie również istotna dla zapewnienia strumienia jednostek zredukowanego pierwotnego żelaza do rozcieńczania złomu w piecach łukowych.

 

7. Odbudowa mocy produkcyjnych stali

W poprzednim rozdziale przedstawiono rozwiązania dekarbonizacji dla obecnej krajowej produkcji stali, która wynosi 6,4 mln t. W Polsce występuje jednak deficyt jej produkcji. Zapotrzebowanie na wyroby stalowe polskiej gospodarki to od 11,8 (rok 2023) do 12,9 (rok 2024) mln t rocznie^[29]. To zmusza polski rynek do importowania co najmniej 5 mln t stali każdego roku.

Tak duże uzależnienie stanowi poważne zagrożenie dla bezpieczeństwa państwa – w razie globalnych zawirowań strategiczne sektory, takie jak przemysł zbrojeniowy, motoryzacja czy budownictwo, są bezpośrednio narażone na przerwy w dostawach i drastyczne skoki cen. Oprócz dekarbonizacji sektora należy wobec tego zaplanować odbudowę mocy produkcyjnych krajowej stali. W niniejszym rozdziale przedstawiamy dostępne metody produkcji stali i porównujemy koszty wytworzenia jednej tony stali oraz ograniczenia każdej z metod:

• BF-BOF – technologia wielkopiecowa polegająca na wytopie surówki żelaza z rudy w wielkim piecu (ang. Blast Furnace), a następnie jej konwersji w stal w konwertorze tlenowym (ang. Basic Oxygen Furnace).
• BF-BOF CCS – wariant technologii wielkopiecowej wyposażony w system wychwytywania i składowania dwutlenku węgla (ang. Carbon Capture and Storage), ograniczający emisje CO₂ procesu.
• DRI-wodór – technologia bezpośredniej redukcji rudy żelaza (ang. Direct Reduced Iron) z wykorzystaniem wodoru jako czynnika redukującego zamiast koksu.
• DRI-gaz ziemny – technologia bezpośredniej redukcji rudy żelaza oparta na syngazie z gazu ziemnego jako czynniku redukującym.
• EAF (nowa inwestycja) – produkcja stali wtórnej w elektrycznym piecu łukowym (ang. Electric Arc Furnace) zasilanym złomem będącym nową inwestycją.
• EAF (istniejący piec) – produkcja stali wtórnej w elektrycznym piecu łukowym, będącym w posiadaniu branży (wzrost mocy produkcyjnych zainstalowanych pieców łukowych).

Wykres 23. Porównanie kosztu wyprodukowania jednej tony stali w 2024 i w 2040 r.

 

W perspektywie 2040 r. z prognozowanymi cenami uprawnień do emisji CO₂ na poziomie 300 euro/t CO₂ wielkopiecowa ścieżka produkcji stali okaże się najdroższą z dostępnych. Wynika to z dużych emisji bezpośrednich. Wskaźnik intensywności emisji produkcji wielkopiecowej wynosi ok. 1,9 t CO₂/t stali. Jeśli dodamy emisję koksowni Zdzieszowice, wskaźnik dla Huty Katowice w Dąbrowie Górniczej rośnie do 2,2 t CO₂/t stali^[30].

Istnieją alternatywy dla tradycyjnej ścieżki wielkopiecowej, które są w stanie wyprodukować stal o podobnych parametrach jakościowych – wśród nich znajduje się elektryczne przetapianie żelaza gąbczastego uzyskiwanego w procesie bezpośredniej redukcji gazem ziemnym lub wodorem.

Innym rozwiązaniem jest wychwyt i składowanie CO₂ z huty wielkopiecowej. BF-BOF-CCS w 2024 r. jawi się jako rozwiązanie o koszcie produkcji stali ok. 840 euro/t, ale w perspektywie roku 2040 jest najdroższym rozwiązaniem zastępującym prosty proces wielkopiecowy BF-BOF bez CCS.

Najtańszą technologią produkcji stali są elektryczne piece łukowe EAF. Koszt wyprodukowania stali w dostępnych zainstalowanych mocach EAF wynosi ok. 550 euro/t w 2024 r. oraz 630 euro/t w 2040 r. Koszt produkcji tony stali w nowej hucie elektrycznej (będącej nową inwestycją), doliczając CAPEX i amortyzację, rośnie do ok. 680 euro/t w 2024 r. i 730 euro/t w 2040 r. Ze względu na znikome emisje bezpośrednie EAF koszty produkcji stali ścieżką elektryczną są odporne na wzrost cen uprawnień do emisji w systemie ETS1. Ograniczeniem dla pieców łukowych przetapiających złom pozostaje jakość produktu bezpośrednio wynikająca z czystości wsadu. Oprócz poprawy gospodarki obiegu zamkniętego złomu stalowego na potrzeby produkcji niektórych zaawansowanych materiałów konieczne będzie rozcieńczanie złomu żelazem pierwotnym w formie DRI lub brykietów będących produktem z przetworzenia np. DRI – żelaza zredukowanego bezpośrednio.

Na szczególną uwagę zasługują metody bezpośredniej redukcji żelaza (DRI), które w połączeniu z piecem łukowym są w stanie wyprodukować stal wysokiej czystości, konkurując ze stalą pierwotną z procesu wielkopiecowego. Koszt produkcji stali metodą redukcji wodorowej tanieje z poziomu ok. 1300 euro/t w 2024 r. do ok. 850 euro/t w 2040 r. Koszt produkcji stali metodą redukcji gazem ziemnym wynosi 800 euro/t w 2024 r. oraz 900 euro/t w 2040 r.

Na koszt produkcji stali w poszczególnych technologiach istotny wpływ ma koszt uprawnień do emisji CO₂. Emisje względem procesu wielkopiecowego maleją o:

• 60% poprzez zastosowanie instalacji CCS w hucie wielkopiecowej,
• 70% poprzez zamianę procesu na bezpośrednią redukcję za pomocą gazu ziemnego,
• 97% poprzez wykorzystanie pieca łukowego,
• 98% poprzez zamianę procesu na bezpośrednią redukcję wodorem.

Wykres 24. Zmiana bezpośrednich emisji CO₂ względem wielkopiecowego procesu produkcji stali

 

7.1. Wielki piec

Utrzymanie produkcji w wielkim piecu jest tematem, któremu warto poświęcić uwagę. Obecnie w Polsce pracuje tylko jedna huta wielkopiecowa – w Dąbrowie Górniczej. Produkcja w tej hucie charakteryzuje się:

• drastycznym wzrostem cen produkcji stali przy prognozowanym wygaszeniu darmowych uprawnień do emisji,
• sędziwym wiekiem huty (w 2026 r. huta obchodziła 50. rocznicę, a wielkie piece eksploatowane są od lat 70.),
• wysokimi emisjami.

Jednocześnie, biorąc pod uwagę kontekst gospodarczy i strategiczny, wysokie uzależnienie od importu stali jest zagrożeniem dla bezpieczeństwa i konkurencyjności Polski. Ponadto ArcelorMittal Poland w Hucie Katowice w Dąbrowie Górniczej wciąż inwestuje w modernizację wielkich pieców (piece nr 2 i nr 3) i maksymalizację odzysku ciepła^[31]. Prace remontowe z 2025 r. wydłużyły kampanię pieca nr 3 o kolejne 4 lata, a remont pieca nr 2 w 2023 r. zwiększył horyzont pracy huty do 2038 r.^[32] Inwestycje w efektywność są ważne dla krótkoterminowej poprawy rentowności, ale w perspektywie długofalowej dekarbonizacji mogą napotkać barierę spowodowaną kosztem uprawnień do emisji. Europejskie huty BF-BOF działają już bardzo blisko swoich teoretycznych limitów termodynamicznych. Optymalizacja tradycyjnego procesu wielkopiecowego może obniżyć emisyjność maksymalnie o 5–10%. Oszczędność finansową towarzyszącą uniknięciu emisji poprzez działania optymalizacyjne oszacowano na poziomie ok. -20 euro/t CO₂^[33].

Dyskusję komplikuje paradoks strukturalny polskiego hutnictwa. Maksymalna wydajność Huty Katowice wynosi ok. 5,4 mln t stali rocznie, a moc zainstalowanych w kraju pieców łukowych to kolejne 5 mln t (JRC-IDEES-2023). Pomimo łącznego potencjału wytwórczego na poziomie ok. 10,5 mln t stali rzeczywista produkcja krajowa pokrywa zaledwie połowę tych możliwości. Rozbieżność ta uwidacznia, że samo posiadanie nominalnych mocy produkcyjnych nie gwarantuje ich rynkowego wykorzystania w obliczu wysokich kosztów energii i konkurencji ze strony importu.

Na obniżenie emisyjności i kosztów produkcji stali w wielkim piecu (w obliczu systemu ETS) w średniej perspektywie czasowej wpłynęłaby inwestycja w instalację wychwytu i składowania CO₂.

7.2. CCS przy wielkim piecu

Wdrożenie technologii CCS w hucie zintegrowanej umożliwia redukcję ok. 60% bezpośrednich emisji dwutlenku węgla^[34]. Oznacza to obniżenie wskaźnika intensywności emisji z 1,90 do 0,76 t CO₂/t stali. Optymalnym podejściem technologicznym dla tradycyjnej ścieżki wielkopiecowej jest konwersja do wielkiego pieca tlenowego z recyrkulacją gazu gardzielowego (ang. oxy-blast furnace with top gas recycling) połączona z technologią wychwytu aminowego (ang. amine-based capture).

Brak możliwości pełnej redukcji emisji wynika bezpośrednio ze specyfiki technicznej huty, która charakteryzuje się dużym rozproszeniem emitorów o zróżnicowanych stężeniach dwutlenku węgla w gazach odlotowych. O ile główne punkty emisji, takie jak elektrociepłownia czy nagrzewnice dmuchu, charakteryzują się relatywnie wysoką koncentracją, o tyle spiekalnia rudy emituje strumień gazów, którego wychwycenie jest technicznie trudne i ekonomicznie nieuzasadnione przy obecnym stanie rozwoju technologii.

CCS pozostawia zatem emisje resztkowe, które pozostaną obciążone systemem handlu emisjami. Te pozostałe emisje – na poziomie 0,76 t CO₂_e/t stali – sprawiają, że prognozowany koszt produkcji stali osiągnie w 2040 r. największą wartość spośród dostępnych alternatyw dla produkcji stali pierwotnej. W konsekwencji koszt uniknięcia emisji 1 tony CO₂ wynosi ok. 300 euro w 2024 r. i może wzrosnąć nawet do 450 euro w 2040 r. (przy uwzględnieniu prognozowanych kosztów uprawnień do emisji dla pozostałych ok. 40% niewychwyconych emisji). Projekt CCS w regionie Huty Katowice posiada szacowany średni koszt pełnego łańcucha na poziomie 162 euro/t CO₂. Na strukturę tego kosztu składają się:

• koszt wychwytu: 67 euro/t CO₂ (przy założeniu instalacji systemu aminowego),
• koszt transportu: 27 euro/t CO₂ (zakładający przesył rurociągami w fazie ciekłej gęstej w ramach współdzielonej sieci z innymi zakładami produkcyjnymi),
• koszt składowania: 68 euro/t CO₂.

Przyjęty stosunkowo wysoki szacowany koszt składowania CO₂ wynika bezpośrednio z barier regulacyjnych oraz braku dojrzałych projektów magazynowania geologicznego onshore w Polsce. Kluczowym wyzwaniem pozostają dokładne zbadanie i walidacja krajowych pojemności solankowych oraz przełamanie barier związanych z brakiem akceptacji społecznej dla lądowego składowania dwutlenku węgla^[35].

7.3. DRI-gaz ziemny

Bezpośrednia redukcja żelaza DRI to dojrzała technologia, która w skali globalnej odpowiada za produkcję ok. 140 mln t stali rocznie, głównie w Iranie, krajach Bliskiego Wschodu i Indiach. W tym procesie ruda żelaza redukowana jest w piecu szybowym strumieniem gorącego gazu redukcyjnego pozyskiwanego z reformingu parowego metanu, a nie – jak w tradycyjnym wielkim piecu – koksem. Produktem jest żelazo gąbczaste (DRI), które następnie trafia do elektrycznego pieca łukowego, gdzie przekształcane jest w stal przez stopienie i wprowadzenie dodatków stopowych oraz węgla.

Po przetopie w piecu łukowym możliwe jest, w przeciwieństwie do EAF przetapiającego złom, wyprodukowanie znacznej większości gatunków stali, w tym wyrobów wysokogatunkowych: cienkich blach do tłoczenia w motoryzacji, blach powlekanych, stali kordowych czy stali łożyskowych.

Wskaźnik emisji bezpośrednich dla ścieżki DRI-NG + EAF szacuje się na ok. 0,57 t CO₂/t stali surowej wobec ok. 1,9 t CO₂/t dla tradycyjnego procesu wielkopiecowego. Daje to redukcję emisji bezpośrednich rzędu 70%.

DRI gazowe jest nadal procesem opartym na paliwie kopalnym. W kontekście polskim oznacza to utrzymanie zależności od importu gazu ziemnego i ekspozycję na ryzyko cenowe gazu. Wskaźnik uzależnienia Polski od importu gazu ziemnego w 2025 r. wyniósł 82% (Forum Energii, Transformacja energetyczna w Polsce Rocznik 2026). Produkcja ok. 2,1 mln t stali w hucie DRI-NG-EAF wiązałaby się ze zużyciem ok. 600 mln m³ gazu ziemnego przy obecnym zużyciu branży na poziomie ok. 854 mln m³. Oznacza to 70-procentowy wzrost zużycia gazu ziemnego w branży metalowej oraz strukturalne i długofalowe uzależnienie się od importu paliwa.

Ponadto wdrożenie technologii bezpośredniej redukcji żelaza wiąże się z barierami surowcowymi. W przeciwieństwie do tradycyjnej ścieżki wielkopiecowej charakteryzującej się większą tolerancją na jakość wsadu proces DRI wymaga zastosowania wysokogatunkowej rudy o zawartości żelaza na poziomie minimum 67% (tzw. klasy DR-grade). Surowiec ten stanowi obecnie zaledwie ok. 4% globalnego morskiego handlu rudą żelaza^[36]. Dla zakładów takich jak huta w Dąbrowie Górniczej, zasilanych tradycyjnie rudami o niższej zawartości żelaza, przejście na technologię DRI oznaczałoby konieczność głębokiej rekonstrukcji dotychczasowego łańcucha dostaw. W praktyce powodzenie takiej inwestycji w warunkach krajowych wymagałoby zsynchronizowania jej z zabezpieczeniem długoterminowych kontraktów na import wysokojakościowej rudy lub z kapitałochłonnymi inwestycjami w regionalne instalacje do wzbogacania i peletyzacji surowca.

W przekroju kosztowym DRI gazowe wypada korzystniej niż CCS jako sposób na redukcję emisji procesu wielkopiecowego, a jednocześnie taniej niż DRI-H₂ w 2024 r. Koszt uniknięcia 1 tony CO₂ dla DRI gazowego wynosi ok. 220 euro/t CO₂ w 2024 r. oraz 240 euro/t CO₂ w 2040 r.

Strategicznie DRI gazowe może odgrywać rolę technologii przejściowej – instalacje DRI projektuje się tak, aby w przyszłości umożliwić częściowe lub całkowite zastąpienie gazu ziemnego wodorem, w miarę jak ten staje się dostępny w opłacalnych cenach i bezemisyjnej formie.

7.4. DRI-H₂

Najczystszą metodą produkcji stali jest bezpośrednia redukcja rudy żelaza bezemisyjnym wodorem (DRI-H₂). W tej ścieżce funkcję reduktora pełni czysty wodór – produktami reakcji są żelazo gąbczaste oraz para wodna zamiast CO₂. Obecnie rozwój huty wodorowej napotyka szereg ograniczeń.

Polska zużywa dziś 700–800 tys. t wodoru rocznie^[37], z czego praktycznie cały pochodzi z przetwórstwa paliw kopalnych – głównie z reformingu parowego gazu ziemnego w sektorze chemicznym (produkcja amoniaku w Grupie Azoty i Anwil) oraz z procesów rafineryjnych. Jest to tzw. wodór szary, którego produkcja wiąże się z bezpośrednią emisją ok. 9 kg CO₂/1 kg H₂^[38]. Zanim nowe sektory, takie jak hutnictwo, zaczną generować dodatkowy popyt na wodór, priorytetem jest dekarbonizacja obecnego zużycia. Huta wodorowa o wydajności rocznej 2 mln t stali zużywa ok. 110 tys. t wodoru, co stanowi ok. 16% obecnego popytu.

Produkcja wodoru w procesie elektrolizy wody pozwala uzyskać niemal bezemisyjny H₂ (pod warunkiem zasilania elektrolizera odnawialnym źródłem energii). Obecnie w polskich warunkach elektroliza wodoru kosztuje jednak ok. 11 euro/kg wobec ok. 3,5 euro/kg dla wodoru szarego^[39]. 70–80% kosztu produkcji zielonego wodoru stanowi energia elektryczna, co oznacza, że skalowanie technologii elektrolizerów nie przyniesie radykalnych obniżek – konieczne są bardzo niskie ceny bezemisyjnej energii elektrycznej.

W polskich warunkach każda jednostka energii elektrycznej z OZE wprowadzona bezpośrednio do sieci elektroenergetycznej redukuje emisje ok. czterokrotnie skuteczniej niż ta sama jednostka skierowana do produkcji zielonego wodoru zastępującego wodór szary^[40]. Oznacza to, że dopóki polski miks elektroenergetyczny pozostaje wysokoemisyjny, alokacja OZE do produkcji H₂ może spowalniać dekarbonizację gospodarki jako całości.

Alternatywą może być tzw. wodór niebieski. Produkcja wodoru z gazu ziemnego z wychwytem CO₂ (wodór niebieski) kosztuje ok. 4 euro/kg^[41], ale ślad węglowy 1 kg tak wytworzonego H₂ wciąż może przekraczać 3 kg CO₂ (IEA, Global Hydrogen Review 2025). Rozwiązanie utrzymuje również zależność od importu gazu oraz dziedziczy bariery infrastrukturalne CCS (konieczność budowy systemu transportu i geologicznego składowania CO₂).

W analizie MACC założono, że cena zielonego wodoru w 2024 r. wynosi ok. 11 euro/kg, a cena energii elektrycznej z sieci elektroenergetycznej kształtuje się na poziomie ok. 142 euro/MWh. W horyzoncie roku 2040 ramy te ulegną zmianie. Cena zielonego wodoru może spaść do 4 euro/kg (przy założeniu zakupu przez hutę z zewnątrz od niezależnego podmiotu posiadającego elektrolizer zasilany energią elektryczną z OZE), natomiast cena energii elektrycznej z sieci elektroenergetycznej obniży się do ok. 117 euro/MWh^[42].

Średni koszt uniknięcia emisji 1 tony CO₂ dla ścieżki DRI-H₂ wyznaczono na ok. 425 euro/t CO₂ w 2024 r. z perspektywą obniżenia do 150 euro/t CO₂ w 2040 r. wraz ze spadkiem cen energii i pojawieniem się rynku zielonego wodoru. Decyzja o wyborze DRI-NG czy bezpośrednio DRI-H₂ powinna być podejmowana z uwzględnieniem dostępności i ceny wodoru niskoemisyjnego w horyzoncie inwestycyjnym (15–25 lat).

7.5. Rozcieńczanie złomu w produkcji elektrycznej

Opisane wyżej technologie bezpośredniej redukcji żelaza nie muszą być wdrażane wyłącznie jako samodzielne ścieżki produkcji stali. Żelazo gąbczaste w handlowej formie sprasowanych brykietów HBI (ang. Hot Briquetted Iron), łatwiejszych w transporcie i magazynowaniu niż reaktywne, luźne zredukowane żelazo (DRI), może również trafiać jako dodatek do wsadu istniejących pieców łukowych, dotychczas pracujących wyłącznie na złomie (ESTEP, Improve EAF scrap route roadmap). Dla wyrobów stalowych wymagających najwyższej czystości metalurgicznej rozcieńczanie pierwiastków śladowych poprzez dodanie pierwotnych jednostek rudy żelaza w procesie elektrycznym EAF będzie wręcz konieczne do osiągnięcia odpowiednich parametrów.

W warunkach polskich oznacza to, że inwestycja w krajową instalację DRI nie musi być od razu uzasadniana skalą zapotrzebowania na pełną produkcję pierwotną. Już sama dostępność DRI/HBI na rynku krajowym może wspierać istniejące moce pieców łukowych w przesuwaniu produkcji w stronę bardziej zaawansowanych segmentów rynku, w których Polska jest dziś importerem netto. Przetapianie złomu z dodatkiem jednostek żelaza oraz pełna ścieżka DRI-EAF stanowią uzupełniające się elementy strategii dekarbonizacji, w których proporcje wsadu należy dobierać w zależności od wymaganej jakości wyrobu i lokalnej dostępności surowca.

Rozcieńczanie pierwiastków śladowych łagodzi problem, ale go nie eliminuje ze względu na akumulację miedzi w obiegu. Nawet rosnący udział HBI może okazać się niewystarczający dla utrzymania dostępu do najbardziej wymagających gatunków stali^[43]. HBI jest więc skutecznym wsparciem ścieżki wtórnej, ale nie zastąpi równoległej pracy nad jakością złomu.

 

8.    Podsumowanie

Branża metalowa to strategiczny sektor gospodarki, który stanowi wyzwanie transformacji energetycznej przemysłu. Wysokie emisje procesowe, duże konieczne nakłady inwestycyjne na modernizację i strukturalny problem deficytu produkcyjnego sprawiają, że transformacja hutnictwa powinna stanowić istotny element strategii przemysłowej kraju. Metale podstawowe są materiałem wejściowym dla wielu sektorów decydujących o konkurencyjności, bezpieczeństwie i transformacji energetycznej kraju.

Modernizacja branży metalowej nie jest wyłącznie realizacją polityki klimatycznej. Jest to równocześnie polityka przemysłowa, materiałowa, energetyczna i bezpieczeństwa państwa.

Analiza wykresów MACC wykazała, że zakłady w procesie modernizacji mogą znajdować nie tylko koszty, ale również oszczędności (słupki ujemne). Pełna transformacja wymaga kapitałochłonnych inwestycji i decyzji o wyborze metod produkcji stali w średnim i długim horyzoncie czasowym. Wymaga to zmiany samego procesu produkcji stali, rozwoju gospodarki złomem oraz podjęcia decyzji o przyszłości krajowej produkcji stali wysokiej jakości.

Transformacja branży metalowej (przede wszystkim sektora metali nieżelaznych) będzie kapitałochłonna. W przeciwieństwie do sektorów, w których barierą bywa głównie relacja ceny energii elektrycznej do gazu, w przypadku metali równie ważną barierą jest skala nakładów inwestycyjnych. Branża ma słabą rentowność, wysokie koszty energii i ograniczoną bankowalność projektów. Bez wsparcia publicznego, instrumentów ograniczających ryzyko, dostępu do konkurencyjnej cenowo energii elektrycznej i stabilnej polityki popytowej ryzyko dalszej utraty zdolności produkcyjnych pozostanie wysokie.

Strategiczny wybór dotyczy tego, czy Polska pozostanie głównie importerem stali wysokiej jakości, czy wykorzysta transformację energetyczną do odbudowy krajowej bazy hutniczej. To drugie wymaga nie tylko redukcji emisji, lecz także rozwoju mocy EAF, poprawy jakości złomu, decyzji o instalacji bezpośredniej redukcji żelaza, zabezpieczenia dostaw rudy, dostępu do taniej energii elektrycznej i w dłuższym horyzoncie – do wodoru niskoemisyjnego.

 

9.    Rekomendacje

Modernizacja branży metalowej wymaga nie tylko inwestycji po stronie samych zakładów, ale również zmian w otoczeniu regulacyjnym i energetycznym. Priorytetem powinny być rozwiązania, które poprawiają konkurencyjność sektora, ograniczają zależność od importu i trwale redukują emisje.

• Transformacja branży metalowej powinna być fundamentem strategii przemysłowej państwa. Transformację należy traktować jako program modernizacji technologicznej, wsparcia konkurencyjności oraz odporności i bezpieczeństwa państwa (przez redukcję uzależnienia od importu), a nie wyłącznie politykę redukcji emisji. W dokumentach strategicznych należy połączyć cele klimatyczne z odbudową krajowych zdolności produkcji stali wysokiej czystości.
• Konkurencyjna cena energii elektrycznej jest warunkiem elektryfikacji. Obniżenie stosunku ceny energii elektrycznej do gazu ziemnego jest główną barierą. Poza rewizją mechanizmu taryfowania i przeglądem opodatkowania obu nośników konieczne jest przede wszystkim zapewnienie dostępu do tańszej energii elektrycznej. W praktyce oznacza to m.in. ułatwienie dostępu do linii bezpośredniej, aby stała się powszechnie wykorzystywanym narzędziem, czy rozwijanie dynamicznych taryf dystrybucyjnych dla odbiorców przemysłowych oraz takiego sposobu kształtowania opłat (np. opłaty mocowej), które premiują elastyczny pobór energii i wykorzystanie magazynów energii lub ciepła.
• Wsparcie publiczne powinno być celowane i ograniczać ryzyka w finansowaniu niezbędnych, kapitałochłonnych modernizacji. Środki z ETS, CISAF, Funduszu Innowacji oraz Funduszu Konkurencyjności należy kierować na projekty inwestycji w efektywność energetyczną, elektryfikację, własne moce OZE oraz magazyny energii elektrycznej i ciepła.
• Lepsza gospodarka złomem powinna stać się jednym z filarów transformacji hutnictwa. Najtańsza redukcja emisji w produkcji stali zaczyna się od lepszej gospodarki złomem. Należy wspierać inwestycje w zaawansowane sortowanie i monitoring jakości czy standardy klasyfikacji jakości złomu. Państwo powinno premiować stal wtórną o odpowiednich parametrach w zamówieniach publicznych oraz podejmować działania zmierzające do ograniczenia eksportu złomu.
• Wodór powinien być kierowany przede wszystkim do procesów, których nie da się ekonomicznie bezpośrednio zelektryfikować. DRI-H₂ może być docelową ścieżką niskoemisyjnej produkcji stali czystej metalurgicznie, ale wymaga taniego niskoemisyjnego wodoru oraz dużej podaży bezemisyjnej energii elektrycznej.
• Biometan i biomasa powinny odgrywać w branży metalowej jedynie rolę uzupełniającą. Ze względu na ograniczoną podaż paliw biogenicznych oraz dużą konkurencję o te zasoby nie mogą one stanowić podstawy transformacji całego sektora. Niemniej jednak istotny jest rozwój m.in. rynku biometanu, ponieważ w niektórych zastosowaniach jest i pozostanie on jedną z najtańszych ścieżek dekarbonizacji.

Polityka dla branży metalowej powinna obejmować także metale nieżelazne. Polska ma silną pozycję w produkcji miedzi, srebra, cynku, ołowiu i aluminium wtórnego. Są one kluczowe dla transformacji energetycznej, szczególnie dla sieci, elektroniki, elektromobilności i OZE. Ich dekarbonizacja wymaga elektryfikacji procesów, poprawy efektywności energetycznej, odzysku ciepła, zwiększenia udziału recyklingu oraz selektywnego wykorzystania biometanu lub biomasy tam, gdzie bezpośrednia elektryfikacja jest trudna. W przypadku metali nieżelaznych szczególnie ważne jest utrzymanie konkurencyjnych cen energii elektrycznej, ponieważ produkcja i rafinacja wielu metali jest bardzo wrażliwa na koszt energii.

 

Bibliografia

[1] World Steel Association, Steel Statistical Yearbook 2025. W 2023 r. było to 3,28 mln t stali z wielkiego pieca (51,2%) oraz 3,12 mln t z pieców elektrycznych (48,8%).

[2] Wskaźnik ten jest ok. dwukrotnie wyższy niż wartości wynikające bezpośrednio ze sprawozdawczości emisji dla działu PKD 24 (Produkcja metali). Rozbieżność ta wynika ze specyfiki klasyfikacji statystycznej przemysłu. Jedyny działający w Polsce zakład wielkopiecowy (ArcelorMittal Polska S.A.) jest zasilany przez elektrociepłownię „Nowa” należącą do odrębnego podmiotu prawnego (TAMEH Polska Sp. z o.o.).

[3] Emisje z zakresu 2 (ang. scope 2) to pośrednie emisje gazów cieplarnianych powstałe na zewnątrz organizacji, ale wynikające bezpośrednio ze zużycia przez nią zakupionej energii. Emisje zakresu 1 to emisje bezpośrednie wynikające ze spalania paliw kopalnych w źródłach należących i kontrolowanych przez zakłady produkcyjne.

[4] Dane dotyczą miedzi rafinowanej nieobrobionej plastycznie, niestopowej; cynku technicznie czystego, niestopowego; ołowiu rafinowanego, nieobrobionego plastycznie; aluminium nieobrobionego plastycznie, niestopowego – dotyczy aluminium wtórnego produkowanego z recyklingu odpadów i złomu, w Polsce nie produkuje się aluminium niestopowego pierwotnego; srebra o wysokiej czystości.

[5] Dotyczy zakupu energii elektrycznej, wodnej, cieplnej i innych form, np. węgla kamiennego, koksu, oleju napędowego, oleju opałowego, gazu ziemnego, benzyny, odnawialnych źródeł energii. Nie obejmuje nośników energii wykorzystywanych jako surowce do produkcji lub jako towar do odsprzedaży. Brakuje danych dezagregujących „koszt energii” na poszczególne nośniki, w tym energię elektryczną.

[6] Darmowe uprawienia i zweryfikowane emisje zostały obliczone na podstawie danych Union Registry (MAT 1, MAT 20 i MAT 23-28). Emisje przyporządkowano do branży metalowej na podstawie przeważającego kodu PKD przedsiębiorstwa. Jest to uproszczenie, ponieważ część emisji danego przedsiębiorstwa może dotyczyć działalności spoza sektora metalowego lub spoza branż narażonych na tzw. ucieczkę emisji.

[7] Bezpłatne uprawnienia są wyliczane na podstawie benchmarków. W praktyce, jeżeli dana instalacja ma bardziej emisyjną produkcję, a zatem wyższy wskaźnik emisji, otrzyma mniej uprawnień niż potrzebuje i będzie musiała dokupić dodatkowe uprawnienia.

[8] Więcej na temat mechanizmu CBAM w analizie L. Wojtal, K. Grotowska, CBAM – klimat, energia, handel. Nowe reguły gry, Forum Energii, 2026.

[9] European Commission, Directorate-General for Climate Action, Proposal for a DIRECTIVE OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND OF THE COUNCIL amending Directive 2003/87/EC and Decision (EU) 2015/1814 as regards driving competitiveness and cost-effective decarbonisation.

[10] Obecny współczynnik CBAM wynosi: 97,5% w 2026 r., 95% w 2027 r., 90% w 2028 r., 77,5% w 2029 r., 51,5% w 2030 r., 39% w 2031 r., 26,5% w 2032 r., 14% w 2033 r., a od 2034 r. – 0%, proponowany współczynnik w rewizji ETS wynosi: 97,5% w 2026 r., 95% w 2027 r., 91,5% w 2028 r., 81% w 2029 r., 59% w 2030 r., 48% w 2031 r., 37,5% w 2032 r., 27% w 2033 r., od 2034 r. do 2037 - 15%, a od 2038 r. – 0%.

[11] Do obliczeń założono, że po 2030 r. dla podsektorów z listy sektorów narażonych na ucieczkę emisji darmowe uprawnienia będą liniowo wycofywane do 0% w 2039 r. Pula uprawnień do emisji CO₂ możliwych do kupienia w systemie EU ETS spadnie do 0 w 2039 r. (źródło: M. Pahle et al., The Emerging Endgame: The EU ETS on the Road Towards Climate Neutrality, 2024).

[12] Przykładem jest instalacja pieca zawiesinowego i pieca elektrycznego w hucie miedzi „Głogów”, która przyczyniła się do spadku emisji pośrednich i bezpośrednich o 25%. Źródło: https://kghm.com/pl/inwestorzy/esg.

[13] Szacunek własny na podstawie danych produkcyjnych UE za 2024 r. Europejskie huty wyprodukowały 118 mln t wyrobów stalowych (71 mln t płaskich, 47 mln t długich). Z 71 mln t wyrobów płaskich 35 mln t (ok. 49%) stanowiło stal walcowaną na zimno lub powlekaną, co przyjęto jako przybliżenie dla unijnego zapotrzebowania na stal czystą metalurgicznie.

[14] Oparcie szacunków dla Polski na strukturze rynku unijnego jest uzasadnione głęboką integracją handlową. Polski przemysł metalowy jest ściśle powiązany z UE: w 2024 r. aż 78% polskiego eksportu produktów tej branży (o wartości 15 mld euro) trafiło do krajów UE, a z tego samego kierunku pochodziło 78% importu (o wartości 20,4 mld euro).

[15] Koszt ten może być różny dla różnych firm nawet w obrębie tego samego sektora ze względu na różny udział darmowych uprawnień w portfelu uprawnień do umorzenia.

[16] Analiza własna na podstawie danych GUS Gospodarka paliwowo-energetyczna w latach 2023 i 2024, tabl. 3(72). Dolną wartość przedziału uzyskano poprzez odjęcie od ceny energii elektrycznej szacunkowej wartości rekompensaty kosztów ETS dla przedsiębiorstw energochłonnych na poziomie 209 zł/MWh.

[17] Za pomocą elektrycznych pieców łukowych nie można obecnie w pełni zdekarbonizować produkcji stali, mimo że powstająca w tej technologii stal może być wytworzona niemal bezemisyjnie. Na przeszkodzie stoi fakt, że proces wtórny nie jest w stanie zagwarantować odpowiednich parametrów jakościowych stali ze względu na zanieczyszczenia w złomie. Z tego powodu w sekcji „Elektryfikacja” w potencjale nie uwzględniono elektryfikacji produkcji stali pierwotnej (czyli stali produkowanej w wielkim piecu z rudy żelaza) poprzez wykorzystanie elektrycznego pieca łukowego do przetapiania złomu.

[18] Szacunkowe nakłady inwestycyjne na technologie elektryfikacyjne polskich branż przemysłowych wynoszą 67 mld zł (od 14 do 120 mld zł). Prawie połowa z tych inwestycji dotyczy branży metalowej. Więcej na ten temat w raporcie M. Dusiło, A. Rogożyńska, S. Buchholtz, Modernizacja albo marginalizacja. Jak elektryfikacja przemysłu może zapewnić Polsce bezpieczeństwo, konkurencyjność i wzrost gospodarczy?, Forum Energii, 2026.

[19] Climate Change Committee, The Seventh Carbon Budget Advice for the UK Government, 2025. Z powodu braku precyzyjnych danych kosztowych wielkość redukcji z efektywności energetycznej jest w publikacji z góry przyjętym odsetkiem, wyliczonym jako punkt środkowy między brakiem dodatkowych działań a maksymalnymi możliwościami technicznymi przemysłu.

[20] Wartość –110 euro/t CO₂ została oszacowana na podstawie bazy danych DEEP i bazuje na zbiorze danych historycznych w krajach UE27 + UK (filtry w bazie danych: Industry oraz Manufacturing – 13 607 obserwacji). Ze względu na brak innych danych rynkowych na wykresach MACC wartość jest stała w czasie. Przyjęto tylko obszary powiązane z ciepłem – 4745 obserwacji (patrz wykres 21: Czas zwrotu z działania modernizacyjnego).

[21] D. Trzeciak, M. Zaniewicz, Molekuły niezależności. Szanse związane z wykorzystaniem polskiego potencjału biometanu, Forum Energii, 2026.

[22] Wartość została oszacowana jako aktualny udział branży produkcji metali w rynku gazu ziemnego. Założono, że gdy biometan pojawi się na rynku, będzie on rozliczany gwarancjami pochodzenia w istniejącej sieci gazowej.

[23] O. Bazaluk et al., Metallurgical Coke Production with Biomass Additives: Study of Biocoke Properties for Blast Furnace and Submerged Arc Furnace Purposes, 2022; C. DiGiovanni, T. Echterhof, Progress Toward Biocarbon Utilization in Electric Arc Furnace Steelmaking: Current Status and Future Prospects | Journal of Sustainable Metallurgy | Springer Nature Link, 2024.

[24] Opracowanie własne na podstawie danych KPEiK – scenariusz WAM (wersja z czerwca 2026 r.). Udział procentowy przemysłu metalowego w rynku biomasy został obliczony jako iloraz wykorzystania węgla energetycznego, gazu ziemnego oraz oleju opałowego do produkcji ciepła w branży metalowej (licznik) oraz wykorzystania tych paliw ogółem w polskim przemyśle (mianownik) i stanowi ogólne przybliżenie. Mianownik powiększono dodatkowo o ok. 3% zużycia węgla koksowego w Polsce. Wartość stanowi koks możliwy do zastąpienia biomasą bez znaczącej utraty właściwości fizycznych produktu. Źródło: O. Bazaluk et al., Metallurgical Coke Production with Biomass Additives: Study of Biocoke Properties for Blast Furnace and Submerged Arc Furnace Purposes, 2022.

[25] Poland CCUS Roadmap, ERM we współpracy z Forum Energii, 2026, materiał nieopublikowany.

[26] Department for Business and Trade, Materials Processing Institute: UK primary steelmaking review 2025.

[27] R. Su, A. Assous, Starting from scrap. The key role of circular steel in meeting climate goals, 2022.

[28] Ibidem. Koszty oraz oszczędności pochodzą z publikacji z 2022 r. Nie dostosowano wartości do kwot realnych w 2024 r., ponieważ nie wchodzą one do modelu obliczeń MACC. Koszty lub oszczędności ponoszone są poza branżą C24 i w tekście przytoczono zalety rozwiązania jako studium przypadku.

[29] Podane wartości określają jawne zużycie stali (ASU, ang. Apparent Steel Use). Według metodologii worldsteel to suma dostaw krajowych producentów (wyrobów opuszczających zakłady) oraz importu netto bezpośredniego wyrażona w tonach metrycznych. Różnica między zużyciem jawnym a rzeczywistym odzwierciedla zmiany stanu zapasów w łańcuchu dystrybucji (ich przyrost lub upłynnianie). Źródło: World Steel in Figures 2025.

[30] Według informacji prasowej ArcelorMittal firma do produkcji stali w Polsce wykorzystuje 100% koksu ze swojej koksowni w Zdzieszowicach, 90% topników od krajowych producentów oraz 80% węgla z polskich kopalń. Źródło: ArcelorMittal, Huta Katowice to dziedzictwo. Dziś ArcelorMittal Poland produkuje i inwestuje napędzając polską gospodarkę.

[31] P. Sobierajski, Nowoczesny system odzysku ciepła w ArcelorMittal Poland w Dąbrowie Górniczej. Jakie przyniesie korzyści?; ArcelorMittal, ArcelorMittal Poland rozpoczął prace przy wielkim piecu nr 3 w swoim dąbrowskim oddziale.

[32] ArcelorMittal, Wielki piec nr 2 w dąbrowskiej hucie po remoncie. Gigantyczna inwestycja zakończona sukcesem.

[33]Założenia własne na podstawie JRC oraz X. Wu et al., Technological pathways for cost-effective steel decarbonization, 2025; Agora Industry, Low-carbon technologies for the global steel transformation. A guide to the most effective ways to cut emissions in steelmaking, 2024.

[34] Poland CCUS Roadmap, ERM we współpracy z Forum Energii, 2026, materiał nieopublikowany.

[35] Poland CCUS Roadmap, ERM we współpracy z Forum Energii, 2026, materiał nieopublikowany

[36] A. Devlin et al., Global green hydrogen-based steel opportunities surrounding high quality renewable energy and iron ore deposits, 2023.

[37] European Hydrogen Observatory, Hydrogen Production.

[38] IEA, Towards hydrogen definitions based on their emissions intensity, 2023; IEA, Executive summary. Towards hydrogen definitions based on their emissions intensity.

[39] European Hydrogen Observatory, Cost of hydrogen production.

[40] Zużycie energii elektrycznej do produkcji 1 kg zielonego wodoru: ok. 50 kWh/kg (IEA). Uniknięte emisje względem produkcji wodoru szarego: (9 kg CO₂) / (50 kWh) = 180 kg CO₂/MWh. Wskaźniki emisji dla energii elektrycznej wyprodukowanej w instalacjach do spalania paliw: 717 kg CO₂/MWh. 717 / 180 ≈ 4.

[41] Clean Air Task Force, Getting Hydrogen Right for Poland’s Industrial Decarbonisation.

[42] Założenia na podstawie KPEiK WAM z czerwca 2026 r. oraz European Hydrogen Observatory, Levelised Cost of Hydrogen Calculator.

[43] T. Maury et al., Analysis of the EU Steel supply chain: current trends and circularity opportunities, 2025; K.E. Daehn et al., How Will Copper Contamination Constrain Future Global Steel Recycling?, 2017.