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Requieren proyectos de acero verde generación eléctrica de fuentes renovables

11 de enero de 2024.- Es probable que la primera ola de iniciativas de hierro y acero verdes se centre en regiones que tienen redes eléctricas dominadas por la generación de electricidad con bajas emisiones.

La variabilidad de las fuentes de energía renovables, como la solar y la eólica, requiere un sobredimensionamiento de la capacidad y la implementación de soluciones de almacenamiento de energía para garantizar un suministro continuo de energía para las acerías. Las redes eléctricas dominadas por la energía hidroeléctrica ofrecen una ventaja.

Si bien aprovechar la red eléctrica limpia (en lugar de construir instalaciones dedicadas a energías renovables) presenta ventajas rentables en el gasto de capital, no ofrece una solución universal para la descarbonización del acero, ya que actualmente no está disponible en todo el mundo.

En el futuro, las plantas verdes de hierro y acero deberán ubicarse en regiones con fuentes de energía renovables de bajo costo. Australia podría convertirse en un importante centro de hierro verde mediante el desarrollo de una infraestructura dedicada a la energía renovable cerca de los centros de producción de mineral de hierro.

Para producir acero verde utilizando tecnología H2-DRI-EAF de bajas emisiones, se requiere una cantidad sustancial de hidrógeno verde y electricidad continua sin emisiones.

H2-DRI-EAF implica el uso de hidrógeno (H2) para producir hierro de reducción directa (DRI) que luego se consume en un horno de arco eléctrico (EAF) para producir acero. Las regiones con fuertes recursos de energía renovable podrán producir hidrógeno verde barato en el futuro, pero requerirán una inversión considerable en instalaciones solares y eólicas específicas.

En el corto plazo, la necesidad de electricidad ininterrumpida y sin emisiones está atrayendo a los fabricantes de acero a regiones donde ya se dispone de electricidad de red con bajas emisiones, incluidas ubicaciones en Noruega, Brasil, el norte de Suecia y la provincia canadiense de Quebec.

Los países nórdicos están liderando el camino en el despliegue de energía renovable y cuentan con algunos de los niveles de intensidad de carbono más bajos en su generación de energía.

Dado que la mayor parte de su electricidad se genera a partir de fuentes hidroeléctricas, países como Noruega o regiones como el norte de Suecia disfrutan de una clara ventaja: la capacidad de proporcionar electricidad continua, ininterrumpida y con bajas emisiones. Este suministro constante de energía puede satisfacer eficazmente las demandas de electricidad las 24 horas del día tanto de las acerías como del proceso de electrólisis necesario para producir hidrógeno verde.

H2 Green Steel (H2GS) está construyendo su primera planta en Boden, al norte de Suecia, donde el acceso a energía limpia, barata y confiable de la red le permite obtener electricidad a través de contratos de compra de energía (PPA) con proveedores de energía renovable. Esta configuración ofrece importantes ahorros de costes en gastos de capital, ya que no es necesario invertir en infraestructura de energía renovable ni en electrólisis excesivamente grande.

En junio de 2022, H2GS firmó un contrato de suministro de siete años por 2 teravatios-hora (TWh) por año de electricidad libre de fósiles con Statkraft , que comenzará en 2026. Statkraft de Noruega, uno de los pioneros en apoyar la transición de la industria, suministrará casi El 30% de la energía que requiere el H2GS para el electrolizador. El acuerdo incluye Garantías de Origen para la energía procedente de las centrales hidroeléctricas de Statkraft en el norte de Suecia.

H2GS y Fortum se han asociado para suministrar electricidad libre de carbono. Esto incluye un PPA basado en índices de 1,3 TWh a partir de 2026, con un horizonte de cobertura de cinco años, y un PPA de precio fijo de 1 TWh que durará hasta nueve años a partir de 2027.

Blastr Green Steel es otra iniciativa nórdica de acero verde. En octubre firmó una carta de intención (LOI) con el proveedor de energía Sogn og Fjordane Energi (SFE) para alimentar su planta de peletización prevista en Noruega. La electricidad limpia se basará en energía hidráulica y eólica.

Durante muchos años, los modelos de localización se han centrado en minimizar la distancia hasta los usuarios finales o las fuentes de materia prima, pero ahora la proximidad a fuentes de energía renovables está configurando un nuevo paradigma en el sector siderúrgico.

H2GS está explorando planes para construir una nueva instalación de hierro verde en Quebec, que goza de una gran capacidad hidroeléctrica. La red eléctrica de Quebec es 94% hidroeléctrica y 5% eólica. H2GS está negociando la asignación de energía hidroeléctrica a su potencial proyecto de hierro verde en Quebec. Si bien los 700 MW de capacidad eléctrica que requiere son sólo el 1.5% de la capacidad total de 46 GW en esa provincia, la demanda máxima durante el invierno es un cuello de botella que puede requerir el consumo de algo de energía a gas. La vicepresidenta ejecutiva de H2GS, Kajsa Ryttberg-Wallgren, subrayó: «Sin energía verde, no hay proyecto».

En su búsqueda por otras geografías, la compañía también firmó un acuerdo con Vale para investigar oportunidades en la cadena de valor del mineral de hierro verde en Brasil y América del Norte, centrándose en ubicaciones que tengan acceso a electricidad verde.

Aunque es ventajoso construir nuevas plantas de hierro o acero ecológico en lugares con plantas hidroeléctricas existentes, no es la solución definitiva para la transición al acero ecológico. La disponibilidad de energía hidroeléctrica ubicada cerca de las reservas de mineral de hierro es limitada, y se necesita más desarrollo renovable basado en la energía solar y eólica para suministrar la energía necesaria para la transición del acero verde.

Para una tonelada de acero producida mediante H2-DRI-EAF, se requieren casi 3.6 MWh de electricidad. Para producir acero ecológico de la misma escala que el H2GS utilizando una instalación solar fotovoltaica (PV) con un factor de capacidad del 20%, independientemente de la ubicación de la planta y sin depender del almacenamiento en baterías para la producción de hidrógeno, el tamaño del electrolizador debe aumentarse en un factor de 3.5, y este aumento debe estar respaldado por una utilidad solar sobredimensionada en un factor de 5. En esta configuración, el almacenamiento de hidrógeno y las baterías son esenciales para garantizar un funcionamiento perfecto. Esto inevitablemente requiere un mayor gasto de capital.

Plantas de acero ecológicas conectadas a la red versus plantas solares fotovoltaicas

Estudios realizados por el Instituto de Investigación de Minerales de Australia Occidental (MRIWA) muestran que ampliar las instalaciones de energía (incluidas 50/50 solares y eólicas más baterías) para 1Mtpa de capacidad de acero bruto requiere A$5.600 millones de dólares australianos (casi $3.600 millones de dólares estadounidenses), lo que es más que el acumulado. Se necesitan inversiones para peletización, planta DRI, EAF e incluso electrolizadores para producir hidrógeno.

La próxima ola de iniciativas de acero verde puede ubicarse estratégicamente en áreas con acceso a fuentes de energía renovables de muy bajo costo. Cada uno de estos proyectos de acero ecológico puede adoptar una configuración personalizada para minimizar las inversiones en infraestructura de energía renovable e hidrógeno, al tiempo que maximiza la utilización de las capacidades existentes.

En la cumbre mundial sobre el clima COP28, 116 países respaldaron el Compromiso Mundial sobre Energías Renovables y Eficiencia Energética, comprometiéndose a triplicar la capacidad de generación de energía renovable para 2030. Si se cumple, este compromiso tiene el potencial de allanar el camino para la producción dedicada de hidrógeno verde para la fabricación de acero verde.

Los países de la región de Oriente Medio y Norte de África (MENA) pueden hacer cada vez más una transición hacia la producción verde de hierro y acero, aprovechando la energía rentable procedente de fuentes solares y eólicas.

Incluso en la actualidad, varias zonas de Australia tienen la capacidad de satisfacer la mayor parte de sus necesidades energéticas a través de fuentes renovables, como Australia del Sur y Tasmania.

Australia del Sur se ha fijado el ambicioso objetivo de lograr un 100 % de energía renovable neta para 2030. Para 2022, había alcanzado casi un 70 % de dependencia de las energías renovables. Es probable que el estado alcance el 100% años antes de su objetivo, manteniendo un suministro renovable promedio del 99,8% durante un período de siete días en octubre. Sin embargo, está surgiendo una oportunidad ya que parte de la electricidad generada se está restringiendo actualmente al mediodía, cuando la generación solar está en su máximo, debido a la baja demanda en el mercado.

El estado tiene una estrategia para aprovechar esta energía para generar hidrógeno, que luego puede utilizarse para producir electricidad cuando surja la demanda. Si bien la generación de electricidad a partir de hidrógeno conlleva una gran pérdida de energía y tiene una eficiencia de ida y vuelta de casi el 30%, dada la proximidad del electrolizador de hidrógeno a la acería de Whyalla (que actualmente está en transición de altos hornos que consumen carbón a la vía DRI-EAF), el hidrógeno se puede emplear. En los procesos de fabricación de hierro de manera más eficiente que la generación de electricidad.

Además, dado su costo cada vez menor, las baterías presentan la capacidad de abordar cualquier brecha de suministro y garantizar la entrega continua de energía verde procedente de energías renovables a los usuarios finales. BHP ha firmado un PPA con Neoen, que garantiza un suministro 24 horas al día, 7 días a la semana de 70 MW de electricidad desde parques eólicos alimentados por baterías hasta la mina Olympic Dam Synergy, una empresa de servicios públicos de propiedad estatal, recibió aprobación para construir la batería más grande de Australia en Australia Occidental, con una importante capacidad de almacenamiento de 500 MW y cuatro horas (2000 MWh).

Tasmania se destaca como otro candidato prometedor para la transición siderúrgica, y cuenta con el suministro de energía renovable más confiable del país. El estado depende principalmente de la energía hidroeléctrica gestionable, sin problemas de confiabilidad durante el próximo año. El estado alberga la mina de mineral de hierro magnetita Savage River y la planta de peletización de 2,2 millones de toneladas en Port Latta, ambas operadas por Grange Resources . Al adoptar la estrategia empleada por H2GS, Tasmania tiene el potencial de convertirse en un productor australiano pionero de hierro verde.

La producción de acero ecológico es un proceso que consume mucha energía, lo que plantea un desafío para los fabricantes de acero que se esfuerzan por adoptar tecnologías de bajas emisiones como H2-DRI-EAF. Se espera que el cambio hacia un acero verdaderamente ecológico que utilice hidrógeno verde comience en regiones donde la red eléctrica ya está dominada por la producción de electricidad limpia. Esto hará que dichos fabricantes de acero establezcan un alto punto de referencia para el acero ecológico con el que otros países y regiones tendrán que competir.

 

 

Reportacero

 

 

 

 

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