Blog

20 marca Ministerstwo Przemysłu i Technologii Informacyjnych, Narodowa Komisja Rozwoju i Reform, Komisja Nadzoru i Zarządzania Aktywami Państwowymi przy Radzie Państwa oraz Narodowa Administracja Energetyczna wspólnie opublikowały “Plan wdrożeniowy na rzecz wysokiej jakości rozwoju energooszczędnego sprzętu (2026–2028)” (zwany dalej “Planem realizacji”). Plan ten wyraźnie zakłada przełom w zakresie kluczowych materiałów wykorzystywanych w urządzeniach energooszczędnych, wśród których wysokowydajna stal krzemowa – ta pozornie zwyczajna cienka blacha stalowa – staje się wyznacznikiem zdolności produkcyjnych danego kraju w segmencie produktów z najwyższej półki oraz bezpośrednio ogranicza modernizację i rozwój chińskiego przemysłu urządzeń energooszczędnych.

Jako “chip” branży energetycznej, niezastąpiona rola wysokowydajnej stali krzemowej w silnikach i transformatorach od dawna stanowi “bolączkę” chińskiego przemysłu wytwórczego. Dlaczego ta ’cienka blacha‘ ma tak kluczowe znaczenie? Dlaczego od tak dawna pozostajemy pod kontrolą innych? Jaka hegemonia technologiczna i droga do przełomu przemysłowego kryją się za tym zjawiskiem?

Hegemonia technologiczna i niezastąpioność stali krzemowej – króla materiałów
Stal krzemowa, czyli stop żelaza z krzemem o wyjątkowo niskiej zawartości węgla i zawartości krzemu wynoszącej od 1,0% do 4,5%, jest znana jako “klejnot koronny” przemysłu stalowego. Charakteryzuje się wysoką przenikalnością magnetyczną, niską koercją i wysokim współczynnikiem oporu, co pozwala zmniejszyć zużycie energii przez transformatory o 45% do 50%. Jest to niezbędny materiał magnetyczny stosowany w silnikach, transformatorach, urządzeniach elektrycznych i przyrządach elektrycznych. Jej zawartość krzemu wynosi zazwyczaj ponad 3%, przy czym charakteryzuje się ona wyjątkowo niskimi stratami żelaznymi i wysokim natężeniem indukcji magnetycznej, co czyni ją podstawą wydajnej konwersji energii elektrycznej na magnetyczną i odwrotnie.

W branży stali krzemowej dwie kategorie charakteryzujące się najwyższymi barierami technologicznymi to stal krzemowa zorientowana oraz wysokiej jakości stal krzemowa nieorientowana. Ziarna stali krzemowej zorientowanej przypominają dobrze wyszkolonych żołnierzy – charakteryzują się wysoce spójnym układem oraz doskonałą przenikalnością magnetyczną i niskimi stratami w kierunku walcowania, w którym materiał łatwo ulega namagnesowaniu. Materiał ten jest wykorzystywany głównie do produkcji różnych rdzeni transformatorowych, zwłaszcza stali krzemowej o wysokiej orientacji magnetycznej, która stała się dominującym typem produktu na rynku ze względu na niższe straty bez obciążenia i wyższą efektywność wykorzystania energii.

Stal krzemowa nieorientowana to zupełnie inna kategoria – charakteryzuje się nieuporządkowanym rozmieszczeniem ziaren i jednolitymi właściwościami magnetycznymi we wszystkich kierunkach. Zawartość krzemu wynosi od 0,5% do 3%; materiał ten wyróżnia się wyższą wytrzymałością mechaniczną oraz łatwością tłoczenia i formowania, co sprawia, że jest podstawowym materiałem do produkcji różnego rodzaju silników. W zależności od poziomu strat żelaznych gotowego produktu można ją podzielić na stal krzemową nieorientowaną niskiej, średniej i wysokiej jakości, przy czym wyższe klasy odpowiadają niższym poziomom strat żelaznych.

Produkcja wysokowydajnej stali krzemowej to najnowocześniejsza dziedzina łącząca technologię metalurgiczną, materiałoznawstwo i precyzyjną produkcję. Wytwarzanie stali krzemowej zorientowanej wymaga złożonego łańcucha procesów – od wytapiania, walcowania na gorąco, normalizacji i walcowania na zimno po wyżarzanie; każdy etap wymaga precyzyjnej kontroli mikrostruktury. Wysokiej jakości stal krzemowa nieorientowana stawia surowe wymagania w zakresie kluczowych technologii, takich jak precyzyjna kontrola składu, wytapianie stali czystej oraz stosowanie specjalnych powłok. Te bariery technologiczne stanowią technologiczną fosę, której stal krzemowa o wysokiej wydajności nie jest w stanie pokonać.

Krajobraz monopolistyczny: pozycja Chin w globalnej konkurencji
Na światowym rynku wysokowydajnej stali krzemowej absolutną pozycję lidera od dawna zajmują firmy Nippon Steel & Sumitomo Metal (obecnie znana jako Nippon Steel), JFE Steel oraz południowokoreańska firma POSCO. Giganci ci stworzyli niepodważalny model monopolu rynkowego dzięki wieloletniemu gromadzeniu wiedzy technologicznej, kompletnym barierom patentowym, rygorystycznej wiedzy na temat procesów oraz silnym zdolnościom w zakresie premii za markę.

Szczególnie w dziedzinie produktów z najwyższej półki za znaczną przewagę uważa się zaawansowane możliwości przetwórcze japońskich przedsiębiorstw stalowych. Zgodnie z odpowiednimi analizami Japonia odniosła niezwykły sukces w przemyśle stalowym dzięki swojemu wyjątkowemu duchowi rzemiosła i umiejętności pracy zespołowej. Zainwestowano 80 miliardów jenów i w ciągu trzech lat zakończono prace badawczo-rozwojowe nad sześcioma technologiami procesowymi, co bezpośrednio wyniosło japońską technologię wytapiania stali do czołowej trójki na świecie.

W obliczu takiej globalnej konkurencji chińskie przedsiębiorstwa nieustannie nadrabiają zaległości. Wiodące przedsiębiorstwa krajowe, reprezentowane przez China Baowu i Shougang Corporation, osiągnęły znaczący postęp w dziedzinie stali krzemowej. Dane wskazują, że do 2024 r. produkcja stali krzemowej w Chinach osiągnie 16,1 mln ton, co oznacza wzrost o 9% w ujęciu rok do roku. Z perspektywy przedsiębiorstw dominującą pozycję zajmuje Baosteel Group z udziałem w rynku wynoszącym 52%, natomiast Shougang Group plasuje się na drugim miejscu z udziałem wynoszącym 11%.

Jednak za tymi obiecującymi danymi kryje się wyzwanie strukturalne. Chociaż Chiny zajmują pierwsze miejsce na świecie zarówno pod względem mocy produkcyjnych, jak i wielkości produkcji, w segmencie produktów z najwyższej półki nadal istnieje znaczna luka. Według danych z pierwszej połowy 2024 r. Chiny wyprodukowały 1,385 mln ton stali krzemowej orientowanej, z czego produkcja stali krzemowej o wysokiej orientacji magnetycznej wyniosła 969 600 ton, co stanowiło 701 TP3T. Chociaż udział ten wzrósł, w przypadku najwyższej jakości stali krzemowej zorientowanej oraz stali krzemowej nieorientowanej o ultra wysokiej jakości, przeznaczonych do silników o wysokiej sprawności, nadal w znacznym stopniu polegamy na imporcie.

Stabilność jakości produktów stanowi również poważne wyzwanie. Istnieje rozbieżność między spójnością partii, jednolitością parametrów, jakością powierzchni itp. a poziomem czołowych producentów. Chińskie przedsiębiorstwa wciąż muszą pokonać wąskie gardła technologiczne w zakresie podstawowych badań teoretycznych, kluczowych urządzeń procesowych oraz opracowywania oryginalnych produktów. Co ważniejsze, wejście do międzynarodowego łańcucha dostaw dla klientów z segmentu premium, takich jak znani producenci samochodów i producenci sprzętu z najwyższej półki, wiąże się z długim cyklem i dużymi trudnościami. Ta bariera w postaci certyfikacji aplikacyjnej ogranicza dostęp chińskich produktów ze stali krzemowej do światowego rynku.

Czy ta polityka odniesie sukces? —— Droga i wyzwania związane z substytucją krajową
Opublikowanie „Planu wdrożeniowego na rzecz wysokiej jakości rozwoju urządzeń energooszczędnych (2026–2028)” stworzyło historyczną szansę na lokalizację produkcji stali krzemowej. Plan ten, wydany wspólnie przez Ministerstwo Przemysłu i Technologii Informacyjnych, Narodową Komisję Rozwoju i Reform oraz cztery inne departamenty, wyraźnie zakłada osiągnięcie do 2028 r. przełomowych osiągnięć w zakresie kluczowych materiałów i komponentów do urządzeń energooszczędnych oraz osiągnięcie wiodących na skalę międzynarodową poziomów efektywności energetycznej w przypadku urządzeń energooszczędnych, takich jak silniki i transformatory.

Wsparcie polityczne na szczeblu krajowym realizowane jest głównie poprzez kilka kanałów: po pierwsze, dotacje na badania i rozwój oraz wsparcie projektowe, kierujące fundusze i zasoby na badania i rozwój kluczowych materiałów; Następnie wspieranie zastosowań i gwarancje rynkowe, które pośrednio zapewniają krajowej stali krzemowej o wysokiej wydajności możliwości wczesnego wejścia na rynek i weryfikacji zastosowań poprzez promowanie wydajnego i energooszczędnego sprzętu; Po trzecie, ustanawianie norm oraz certyfikacja i badania, promujące tworzenie i udoskonalanie systemu wysokich standardów dostosowanego do warunków krajowych oraz pomagające produktom krajowym zdobyć uznanie na rynku.

Warto zauważyć, że Wang Peng, dyrektor Departamentu Oszczędzania Energii i Kompleksowego Wykorzystania Zasobów w Ministerstwie Przemysłu i Technologii Informacyjnych, stwierdził podczas konferencji prasowej, że “Plan wdrożeniowy” kładzie nacisk na innowacje technologiczne. W oparciu o promowanie poprawy ogólnej efektywności energetycznej plan ten skupia się na niezależnych badaniach i rozwoju materiałów podstawowych oraz kluczowych komponentów, modernizacji ekologicznych procesów produkcyjnych oraz optymalizacji eksploatacji urządzeń. Wskazuje to, że na szczeblu politycznym uznano znaczenie podstaw materiałowych.

Aby osiągnąć prawdziwe przełomy, konieczna jest współpraca w zakresie badań nad łańcuchem przemysłowym oraz budowania ekosystemu. Kluczowe znaczenie ma pionowa integracja obejmująca przedsiębiorstwa stalowe, producentów silników i transformatorów oraz użytkowników końcowych, co wymaga wspólnego definiowania produktów, wspólnych badań i rozwoju oraz wymiany danych. Nieodzowne jest również poszukiwanie innowacyjnych modeli, a głęboka integracja przemysłu, środowiska akademickiego, badań naukowych i zastosowań praktycznych stanowi klucz do pokonania podstawowych wyzwań związanych z materiałoznawstwem oraz kluczowych wspólnych wyzwań technologicznych.

Jednak droga przed nami wciąż jest pełna wyzwań. Substytucja krajowa wymaga przezwyciężenia krótkoterminowej presji kosztowej, przełamania międzynarodowych blokad patentowych, budowania zaufania użytkowników i wyrobienia u nich nawyku korzystania z materiałów krajowych, a także radzenia sobie z potencjalnym ryzykiem związanym z iteracją technologiczną. Zwłaszcza w kontekście nadwyżki mocy produkcyjnych w obecnej branży stali krzemowej, ważnym wyzwaniem stojącym przed branżą stało się to, jak zwiększyć moce produkcyjne przy jednoczesnej poprawie jakości.

Refleksja i perspektywa: decyzja dotycząca drogi ku autonomii
Nie ulega wątpliwości, że krajowa substytucja stali krzemowej o wysokiej wydajności jest sprawą pilną, a postępy osiągnięte w Chinach zasługują na uznanie. Nie można jednak ignorować luki, którą należy zniwelować. Z danych wynika, że udział wysokiej jakości i wysokowydajnej stali krzemowej nieorientowanej w całkowitej produkcji stali krzemowej nieorientowanej wzrósł w 2024 r. do 31,21 TP3T, co stanowi wzrost o 12,3 punktu procentowego w porównaniu z 2016 r., co wskazuje na stały postęp w modernizacji przemysłu.

W dziedzinie materiałów z najwyższej półki osiągnięcie przełomu to długotrwała walka. Wymaga to zarówno praktycznych, niezależnych badań i rozwoju, ciągłych inwestycji, jak i gromadzenia know-how; konieczne jest również kierowanie międzynarodowymi fuzjami, przejęciami i współpracą, aby szybko pozyskać kluczowe technologie i kanały dystrybucji. Nie chodzi tu o wybór jednej z tych opcji, lecz o uzupełniające się połączenie strategii. Proces rozwoju chińskiego przemysłu stali krzemowej – od wprowadzenia w 1974 r. japońskiego systemu walcowni “1,7 metra” po dzisiejszy eksport produktów na cały świat – stanowi żywy przykład tego modelu “wprowadzania, przyswajania, wchłaniania i innowacji”.

Grubość stali krzemowej produkowanej przez Wuhan Iron and Steel zmniejszyła się z 0,35 milimetra do 0,1 milimetra, co nie tylko pozwala na zmniejszenie rozmiarów, ale także niweluje czterdziestoletnią lukę technologiczną. Ten postęp technologiczny nie tylko pobił światowy rekord, ale także pokazuje zdolność Chin do nadrobienia zaległości w dziedzinie materiałów wysokiej klasy. Masowa produkcja ultracienkiej, wysokowytrzymałej stali krzemowej o grubości 0,1 mm stanowi przełomowe osiągnięcie w zakresie lokalizacji produkcji “chipów” w branży energetycznej.

W przyszłości tylko dzięki opanowaniu podstaw materialnych we własnym zakresie chiński przemysł urządzeń energooszczędnych, a nawet cały sektor zaawansowanego przemysłu wytwórczego, będzie mógł naprawdę umocnić swoją pozycję i osiągać stały postęp. Wraz z wdrożeniem Planu Realizacji oczekuje się, że chiński przemysł stali krzemowej poczyni większe postępy w zakresie przełomów technologicznych, unowocześniania produktów i ekspansji rynkowej, wnosząc chińską mądrość i rozwiązania do globalnej transformacji w kierunku zielonej energii.