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Respalda Biden dos proyectos de hidrógeno limpio para producir hierro

22 de mayo de 2024.- La administración Biden respalda dos proyectos que utilizan hidrógeno limpio, no carbón, para producir hierro. Un nuevo análisis estima cuánta energía renovable necesitarán esas instalaciones.

Cuando la administración Biden prometió hasta mil millones de dólares en subvenciones para dos» acero verde» a principios de este año, marcó un paso importante en el esfuerzo emergente para descarbonizar una de las industrias más sucias del mundo. Antes del anuncio, Estados Unidos era visto en gran medida como un rezagado a nivel mundial, y los fabricantes de acero en Europa y China ya estaban llevando a cabo sus propios proyectos de acero ecológico.

Inicialmente, muchos de los detalles más finos sobre los nuevos proyectos estadounidenses no estaban claros. Desde entonces, sin embargo, ha surgido más información, lo que ha permitido a los analistas comenzar a evaluar las enormes necesidades energéticas de las instalaciones, que se construirán en Ohio y Mississippi.

Se espera que ambos funcionen con hidrógeno limpio, cuya producción requiere grandes cantidades de electricidad y agua renovables.

En Ohio, el fabricante Cleveland-Cliffs está planeando una instalación de fabricación de hierro a base de hidrógeno en su complejo siderúrgico existente en Middletown, justo al norte de Cincinnati. Mientras tanto, la siderúrgica sueca SSAB está construyendo una instalación en un nuevo emplazamiento en el condado de Perry, Mississippi. Estos proyectos de demostración comerciales tienen como objetivo reducir significativamente las emisiones que calientan el planeta provenientes de la fabricación de acero, no solo en las dos instalaciones individuales sino también en sitios futuros que repliquen sus enfoques pioneros.

«Estamos hablando de gigavatios de hidrógeno y gigavatios de energías renovables» para las instalaciones, dijo Nick Yavorsky, asociado senior del programa de industrias alineadas con el clima de RMI , quien dirigió un análisis reciente de los requisitos energéticos del proyecto Cleveland-Cliffs. (Canary Media es una filial independiente de RMI).

Hacer funcionar plenamente la planta de Cleveland-Cliff con hidrógeno limpio podría significar duplicar la cantidad de energía eólica y solar instalada en Ohio. Mississippi potencialmente necesitaría el equivalente a cinco veces más energías renovables para la planta de SSAB. Esto se suma a la capacidad adicional que se necesitará para satisfacer la creciente demanda de electricidad de nuevos centros de datos, fábricas de semiconductores, automóviles eléctricos y edificios electrificados, todos los cuales, casualmente, requieren acero para su fabricación.

“Estas son cifras grandes”, dijo Yavorsky sobre las necesidades energéticas del acero verde.

Muchos otros detalles aún no se han decidido ni se conocen públicamente, dado que Cleveland-Cliffs y SSAB todavía están negociando contratos de adjudicación con el Departamento de Energía de Estados Unidos. Aún así, es probable que el resultado se mantenga sin cambios: la industria siderúrgica estadounidense necesitará dramáticamente más capacidad de energía renovable, y pronto.

Frenar el CO 2 y los contaminantes tóxicos en el suroeste de Ohio

Cleveland-Cliffs dijo que planea construir un Planta de fabricación de hierro“ lista para hidrógeno” en su complejo siderúrgico existente en el suroeste de Ohio. La compañía reemplazará un alto horno antiguo alimentado con carbón por una nueva instalación capaz de producir 2.5 millones de toneladas métricas de hierro al año. El proyecto completo podría costar alrededor de 1.3 mil millones y se completará en 2029.

Los altos hornos son responsables de la mayor parte de las emisiones relacionadas con el acero. Los recipientes abrasadores utilizan mineral de hierro, carbón purificado y piedra caliza para producir lava fundida, un paso que crea dióxido de carbono. Posteriormente, un horno separado convierte el hierro en acero, que se utiliza en todo, desde vigas de construcción y buques de carga hasta estructuras de automóviles, bastidores de paneles solares y electrodomésticos de cocina.

En total, la producción de acero genera hasta el 9% de las emisiones globales de CO 2 cada año, más que cualquier otro sector industrial.

Alto horno convencional de SSAB en Luleå, Suecia. (SSAB)

Un método alternativo para fabricar el metal es Horno de “hierro de reducción directa” (DRI ). En pocas palabras, el proceso implica el uso de un gas reductor para convertir el mineral de hierro en briquetas de hierro calientes, sin necesidad directa de carbón.

Cleveland-Cliffs dijo que inicialmente planea operar la nueva planta DRI con gas fósil, mezclando gradualmente hidrógeno limpio a medida que haya suministros disponibles. Pero usar sólo hidrógeno limpio generaría beneficios climáticos mucho mayores, reduciendo potencialmente las emisiones de CO 2 procedentes de la fabricación de hierro hasta en un 90%, según RMI.

Para hacer funcionar la planta de Ohio exclusivamente con hidrógeno, la siderúrgica necesitaría aproximadamente 160 kilotones de H2 al año. A su vez, producir ese hidrógeno limpio podría requerir 8.3  teravatios-hora de energía renovable por año, estimó RMI . Potencialmente, esto podría producirse en Ohio con 1.5  gigavatios de nueva capacidad eólica y 2 GW de capacidad solar.

Ohio tenía alrededor de 3.5 GW de capacidad renovable instalada total a febrero de 2024 , según datos federales. Aún así, Yavorsky señaló que todos los activos de energía renovable no necesariamente tendrían que construirse en Ohio.

“No esperamos que todo caiga del cielo”, dijo Yavorsky sobre el hidrógeno limpio, del cual hoy en día se produce comercialmente muy poco en Estados Unidos. Pero, dijo, el objetivo debería ser alejar la instalación del gas fósil y» llevarlos al hidrógeno lo más rápido posible», para que el acero producido sea más limpio.

Aún no está claro quién construirá las energías renovables o instalará los electrolizadores necesarios para producir hidrógeno, aunque Cleveland-Cliffs dijo que está considerando fabricar su propio hidrógeno en su complejo siderúrgico de Middletown.

Se espera que el lucrativo crédito fiscal para la producción de hidrógeno de 45V , financiado por la Ley de Reducción de la Inflación, anime a los productores de acero y otros fabricantes industriales a invertir en la producción de hidrógeno in situ.

«Esperamos que sea un proceso mucho mejor para la gente de Middletown, que ha estado lidiando con la contaminación del alto horno», dijo Marilyn Wall, líder del Sierra Club en la región desde hace mucho tiempo. Además de emitir CO2 , los hornos a carbón arrojan una sopa tóxica de metales pesados y contaminantes del aire, que a menudo aterrizan directamente en los hogares y propiedades de los residentes que viven cerca de las acerías.

«Todavía hay muchas preguntas sobre cuáles podrían ser las emisiones reales», dijo sobre las instalaciones planificadas de Cleveland-Cliff.» Pero esperamos que este proyecto demuestre que se puede fabricar acero sin utilizar carbón».

La necesidad estimada de 8.3 TWh de electricidad renovable representan solo la energía para hacer funcionar los electrolizadores de hidrógeno, no otras operaciones, por lo que los requisitos energéticos reales serán aún mayores. Por ejemplo, Cleveland-Cliffs planea instalar dos hornos de fusión eléctricos de 120 megavatios en el lugar. Las briquetas de hierro de las instalaciones de DRI se dirigirán a los hornos para fundirse y luego pasarán a un horno de oxígeno básico existente para finalmente convertirse en acero.

La configuración es única para la industria siderúrgica mundial. Por lo general, se utilizan hornos de fusión eléctricos para fabricar lotes relativamente más pequeños de aleaciones metálicas. La idea es hacer uso de parte de la infraestructura existente de la compañía en Middletown y al mismo tiempo cerrar el mayor culpable de CO2: el alto horno.

Debido a que este enfoque es novedoso, RMI no incluyó los hornos de fusión eléctricos en su análisis. Pero es posible que consuman tanta electricidad como el horno de arco eléctrico más convencional, que necesita entre 0.4 y 0.5 megavatios-hora de electricidad para producir 1  tonelada métrica de acero, dijo Yavorsky.

Lanzamiento de la primera planta de hidrógeno de Estados Unidos, con tecnología sueca

En Mississippi, la siderúrgica sueca SSAB planea prescindir por completo del gas fósil y pasar directamente al uso de hidrógeno limpio.

Hoy en día, sólo una operación comercial de fabricación de hierro en el mundo utiliza hidrógeno obtenido a partir de energías renovables: la planta piloto Hybrit en Suecia, en la que participa SSAB.

Como parte de su proyecto estadounidense, SSAB implementará la tecnología Hybrit en una nueva instalación de DRI en el sureste de Mississippi, que está previsto que comience a funcionar a finales de 2027. SSAB también firmó una carta de intención exclusiva para que Hy Stor Energy suministre​Hidrógeno “ renovable sin emisiones de carbono”. Esa empresa planea utilizar energía eólica, solar y geotérmica fuera de la red para producir H2, que luego almacenará en cavernas de sal subterráneas para suministrar energía las 24 horas del día.

«Cuando nos fijamos en las cantidades de energía que los grandes sectores industriales, como el del acero, necesitan para descarbonizarse, el almacenamiento en cavernas de sal será realmente clave para conseguir esa escala y una duración de 24 horas al día , 7 días a la semana», afirmó Claire Behar, directora comercial de Hy. Stor Energy, con sede en Jackson, Mississippi.

SSAB no ha especificado qué tamaño tendrá la instalación DRI , aunque una planta típica produce 2 millones de toneladas métricas de material cada año. La empresa dijo que planea invertir 3.5 mil millones para la producción de hierro libre de fósiles y una expansión relacionada de su planta de fabricación de acero en Montpelier, Iowa, donde SSAB actualmente funde chatarra en un horno de arco eléctrico.

Por su parte, Hy Stor Energy pretende comenzar a producir y almacenar hidrógeno limpio a finales de 2026. La empresa está trabajando con socios para desarrollar más de 4 GW de capacidad renovable fuera de la red y más de 2  GW de capacidad de electrolizadores en la región, no sólo para la planta de fabricación de hierro de SSAB sino también para otros clientes potenciales, incluidos productores de productos químicos y plásticos y empresas pesadas. -operadores de transporte de servicio.

Mississippi ha instalado alrededor de 730  MW de capacidad de energía limpia hasta febrero, principalmente de energía solar, según muestran datos federales.

Yavorsky dijo que RMI no ha realizado un análisis detallado para el proyecto de Mississippi. Aún así, espera que la instalación DRI de SSAB requiera cantidades similares de hidrógeno limpio y electricidad renovable que la planta de Ohio.

Algunos de los detalles sobre estos megaproyectos financiados con fondos federales aún» Sigue siendo un poco vago», señaló. Cleveland-Cliffs, por ejemplo, no ha identificado sus planes para almacenar hidrógeno para el complejo de Middletown, un paso que influirá en las necesidades energéticas generales del proyecto de Ohio.

“ En el futuro, intentaremos responder preguntas como,’ ¿De dónde vendrá toda esta energía renovable e hidrógeno?’”, dijo Yavorsky.» Y,’ ¿Cómo podemos ayudar a facilitar la obtención de permisos y la ubicación más rápida de estos activos en estos estados específicos?’”

 

 

Reportacero

 

 

 

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