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水泥產業鏈
水泥是國家基礎工業之一,也是建設的基本材料,舉凡住宅,公路、橋樑、碼頭等土木建築及國防工事等工程,水泥皆為不可或缺之材料,又水泥業景氣與公共建設的推動及營建業等息息相關,加上水泥業需要龐大的資本支出、機器設備投入與採礦權、土地成本及運輸費用等等,可算是資本密集工業,雖然技術障礙不大,但在龐大的資金需求下,進入門檻頗高,且產業的上、下游變化少,產業相對穩定,故水泥業的廠商家數不多,因而構成了典型的寡占市場,唯國際上的原料價格與終端需求則是影響廠商獲利的主要原因。水泥業可分為上游的水泥原料供應,中游的水泥業者則是再加工為預拌混凝土與水泥製品,再售予下游之公共工程或民間營造商。我國水泥工業主要原料為大理石礦,在台灣東部蘊藏量達2,990億公噸,而經濟部規定自民國100年起停止窯爐之新設或擴增產能,為避免水泥短缺,影響建設,因此國產水泥以供應國內市場為優先,且逐年降低外銷比例。
一、上游
水泥由石灰石、黏土、矽砂、鐵砂為原料混合,最需要的元素是矽鋁鐵鈣,經高溫淬煉化合。水泥業最上游的主要原料就是石灰石,約占77%-82%,再來則是黏土、矽砂、鐵渣、爐渣等,其開採係依「露天礦場採掘面及殘壁安全規範」,採露天寬階平層採掘法,以露天階段方式由上往下布置採掘,台灣的水泥廠現行的採礦方式為豎坑開採法,與世界同步;各階段採掘之石灰石以挖掘機、卡車駁運配合豎井運搬系統,經坑內裂岩機及顎碎機處理後,以皮帶輸送機轉索道運至廠內石灰石堆場;水泥生產中間必須經過很多過程,一般有生料磨製、煅燒和粉磨三個程序,生料磨製法又有乾法與濕法,而熟料鍛燒設備主要有機械立窯和回轉窯兩種。
生料磨製即石灰石(碳酸鈣含80﹪以上)和黏土等原料,進行磨機磨細之工序,生料磨製法又分乾法與濕法,乾法採閉路操作系統,水泥原料經研磨機磨細後,由選粉機分選,粗粉回流再次進行粉磨;而濕法則採用一次性通過磨機不再回流的開路系統。
水泥窯(回轉窯),窯筒帶斜度,能回轉運動,加熱、攪拌,生產過程中巨連續性,質量穩定可靠,但成本高,污染性與耗能性低。立窯則窯筒不轉動,加熱與攪拌難控制,生產過程中連續性較差,產能少、污染性與耗能性都較高;而煅燒 後經過粉磨,就成為水泥。因此水泥窯與煉油一樣,都必須燃燒煤炭及高度用電量;而水泥的成本結構依序分別為煤(40%),石灰石(25%),電力(12%),機器設備的折舊與維修(10%),剩下的則是其他要素。
因水泥業最多的成本是煤,而煤與石油又處於替代性的關係,所以當石油價格過高時,也會牽動煤的價格上升,成本就會提高,因水泥生產成本中,最大宗為煤炭成本,過去佔三成左右;電價上漲確實會讓成本上升,因此當煤礦價格上漲,更會造成水泥業成本壓力大增,除非水泥業的下游需求旺盛,可提高售價,否則石油價格上漲將會使水泥毛利降低。2024年第四季因美、英兩國同意烏國使用長程飛彈攻擊俄國,致使俄軍向烏克蘭發射一枚新型高超音速中程彈道飛彈「榛果樹」,推升烏俄局勢緊張升級,推高了市場地緣政治風險溢價,地緣政治緊張局勢若嚴重加劇,或更糟的是直接影響東歐和俄羅斯的地區石油和天然氣基礎設施,又OPEC+在12月1日的會議上若再次推遲增產,將支撐油價繼續上漲,油價也將回升至80美元以上。
二、中游
水泥原料由石灰質原料、黏土質原料及少量校正原料(有時還加入礦化劑、晶種等,立窯生產時還要加煤)按比例配合,粉磨到一定細度的物料,稱為水泥生料。而水泥熟料則是水泥製作過程中的一個中間產品,原料主要是石灰石和黏土,石灰石、黏土等材料經過高溫加熱達到1,500度的煅燒,形成顆粒狀的小圓球即為水泥熟料。而石膏的主要化學成分是硫酸鈣(CaSO4),主要是古代鹽湖或潟湖的沉積物,可用於水泥緩凝劑、石膏建築製品、模型製作、醫用食品添加劑、硫酸生產、紙張填料、油漆填料、骨折固定等,也能做為黑板用的粉筆。天然二水石膏(CaSO4·2H2O)又稱為生石膏,經過煅燒、磨細可得β型半水石膏(CaSO4·1/2H2O),即建築石膏,又稱熟石膏、灰泥。若煅燒溫度為190°C可得模型石膏,其細度和白度均比建築石膏高。若將生石膏在400~500°C或高於800°C下煅燒,即得地板石膏,其凝結、硬化較慢,但硬化後強度、耐磨性和耐水性均較普通建築石膏為好。
一般路上看到的螺旋狀轉動的水泥車,裝的是「預拌混凝土」。混凝土保鮮期最多就半天,之後就不能用;因此混凝土廠必須在都市附近,不能離基地太遠,更不可能從國外進口。
三、下游
當燒成之熟料經輸送系統儲存於熟料庫後,依照比例加入石膏送入水泥磨內,經研磨成適當細度,讓水泥發展出最大的抗壓強度。當製作好水泥於磨成後,先貯存於水泥儲存庫中,再依顧客需求包裝出貨,水泥包裝可分為袋裝、太空包袋及散裝。另外廠商也會將粉煤灰、煤渣、煤矸石、尾礦渣、化工渣或者天然砂、海塗泥等(以上原料一種或數種)作為主要原料,用水泥做凝固劑,不經高溫煆燒而製造的一種新型牆體材料稱之為水泥磚。而將水泥和砂、石子混合在一起,套入瓦片模型,即可製成水泥瓦。另外,水泥再加上膠凝材料、骨料和水按適當比例配置,即成製成預拌混凝土,是一種經過時間硬化而成的人工石材,通常在設備完善的工廠中先拌合好,再運送至施工地使用,多為一般工程所使用,其硬度高、堅固耐用、原料來源廣泛、製作方法簡單、成本低廉、可塑性強、適用於各種自然環境,是世界上使用量最大的人工建築材料。
水泥因易受潮而硬化變質,無法久存,故不利於長途運輸,且密度高且笨重,故以內銷為主,屬於傳統內需導向型工業,一般國家水泥的自給率約為85%,內需型產業受國際景氣變動的影響較小,其中以民間營建業占水泥使用量約八成左右,二成則用於公共工程,因此水泥業之榮枯,與營建業之景氣及公共工程的推動有著密切的關係,且由於國內營建業習慣於農曆年前趕工,因此每年的11月、12月成為水泥需求較大的月份,而7月、8月因逢雨季與颱風來襲而造成水泥產品的滯銷,成為水泥業之淡季。目前國內水泥市場的佔有率已達八成,產業近飽和,因此價格變化受產業供需影響較小,加上台灣水泥產業屬於寡占產業,產業持續受惠於公共工程及房地產需求強勁,帶動出貨量及價格攀升,水泥雙雄在2024年因房地產大漲推升營運表現優異,而估計2025年在政府基建公共工程及台商回流的建廠需求仍穩定持續;不過央行在2024年下半年第七波打房政策下,房地產充滿不確定性,水泥整體需求恐受壓抑。
煤炭與石油、天然氣互為替代能源,俄烏戰爭持續升溫、印度能源需求增長、以及中國大陸為追求能源安全而重新增加用煤,因此中國大陸開採和消耗掉全球煤產的一半,過去三年的產量增加21%至47億噸後,亞洲的用煤量很大。估計到2026年中、印兩國的煤炭消耗量可能就占全球的逾70%。2024年國際市場煤炭價格走低,但中國更是低價持續大量進口,隨著綠能環保的議題高漲,未來煤炭使用量不易提升,估計煤炭價格易跌難漲。而中國因經濟成長放緩,加上房地產價格崩跌,整體市場需求無法改善,水泥價格低迷,雖中國政府釋出四兆人民幣救房政策,但大陸房市要真正恢復景氣,還需要依賴大眾重新建立起對市場的信心,大陸房市要真正恢復景氣,還需要依賴大眾重新建立起對市場的信心,因此預估2025年中國水泥出貨量將下滑,不過價格會優於2024年。
水泥的生產過程需要在攝氏1,300度以上的高溫窯爐中進行,且通常為不停窯的連續性生產,導致大量的化石燃料消耗及碳排放,因此減少對化石燃料的依賴,成為水泥產業減碳的首要挑戰。也因水泥業生產時需消耗較高能量、環境污染嚴重,在單位耗熱方面,我國的熟料生產加權後的單位耗熱為3,140MJ/公噸熟料,優於全球平均水準(3,510MJ/公噸熟料);而在單位耗電方面,我國水泥生產加權後的單位耗電為92度電/公噸水泥,優於全球平均水準,更超越美國、德國、日本等先進國家。因此大多先進國家將水泥工業逐漸轉移至開發中國家,使得亞洲成為國際水泥企業的主要競爭市場,除日本以外,印尼、越南、菲律賓、印度、土耳其等皆為亞洲主要水泥生產大國,其水泥生產企業多被外國公司大量收購兼併;而中國水泥業者也因家數眾多且規模較小,故產能不易集中易淪於惡性競爭。
水泥的生產原料”石灰石”具有無法再生的特性,而挖取山脈礦石也將造成景觀破壞,且水泥製造時會產生二氧化碳、粉塵及重金屬等有害物質,造成空氣與水質汙染,具有相當龐大的外部成本,國內西部礦區經歷數十年開採已漸枯竭,因此台灣廠商多前往中國大陸設廠開採。不過水泥業者的生產與採礦均有國家監管部門監控,事先皆須經過嚴格的水土保持規劃與審查,加上有環團的重視,因此業者對於採礦與環境保護共榮並存的將更小心重視。
淨零碳排是世界趨勢,目前全球已有133國宣示要達到淨零排放,歐洲聯盟「碳邊境調整機制」已於2023年進入實施前的過渡階段,未來進口的鋼鐵、水泥等國外產品須提具碳排數字報告;但2026年起將落實課徵碳關稅,歐盟進口商將必須報告進口鋼、鐵、鋁、水泥、電力、化肥和氫氣等生產過程中的溫室氣體排放;若超過歐盟溫室氣體排放標準,必須額外繳交「碳關稅」。未來,減碳成為企業另一種競爭力,國內的碳權交易所已成立,碳交易平台已於2024年10月上線,業者取得經環境部核可的減量額度(碳權),屆時將可在碳交所掛牌交易。環境部也正式公告碳費徵收費率,一般費率每公噸新台幣300元,優惠費率A、B分別為50、100元,114年元旦正式生效,台灣正式邁入碳定價時代;而根據「碳費收費辦法」規定,碳費徵收對象在115年5月時,就要依114年全年度的溫室氣體排放量計算並繳交碳費。 碳費制度上路後,如碳費徵收對象都能提出自主減量計畫,推估2030年可減少37百萬公噸CO2e,約相當於2005年排放量的 14%。
水泥業者仍要計畫落實節能減排,才能面對挑戰提升競爭力。而台版碳邊境調整機制(CBAM)也將於2025年啟動規劃討論,先從鋼鐵、水泥等高碳洩漏產品的碳排放強度申報開始。未來環境與溫室氣體的問題,將是製造業的重大課題;政府也訂定2030年減碳目標,《氣候變遷因應法》是台灣邁向氣候治理的一大步,為了要達到2050淨零排放的目標,台灣也訂定2030年減碳目標24%正負1%的階段性目標及行動。
目前國內兩大龍頭台泥和亞泥,已率先通過國際科學基礎減量目標倡議(SBTi)審查,水泥產業積極投入節能減碳製程技術,透過採用高熱值替代燃料、替代原料及循環經濟,預計2030年碳排量可望降至809萬,與2018年碳排量(987萬公噸)相比減少18%,和2005年碳排量(1,803萬公噸)相比則減少55.1%。此外,水泥業者也積極推出低碳水泥與新種建材,且通過廢棄物管理與協同處理能力建置、水泥 + 能源 + 環保三合一運作,讓循環經濟不再只是名詞;積極發展再生能源、儲能和智慧電網,又兼具環境保育與產業發展,導入綠色製程,將製程中產生的汙染物質完全回收再利用,並可利用水泥窯的廢熱回收高溫設備,使用替代能源降低天然資源的耗費。因水泥窯的溫度相當高,可處理各式各樣的生質能,包括一些新生的替代燃料,因此可協助將光電業、半導體業、造紙業、淨水廠、化工廠、鋼鐵廠等產業之事業廢棄物,廢棄物再轉化為資源再利用,作為水泥製程之替代原料,朝著打造「零廢棄、零污染、零排放」之循環經濟,創造永續企業的新價值進行,可兼具產業發展與永續環境的維護。