energías renovables, hidrógeno
La industria siderúrgica promedio de la UE necesitaría la friolera de 1,2 GW de electrolizadores y 4,5 GW de energía solar para descarbonizarla.
22 julio 2022.- La descarbonización de la industria de acero primaria promedio en la UE requeriría 1,2-1,3 GW de electrolizadores alimentados con energías renovables funcionando a plena carga para producir suficiente hidrógeno verde para extraer hierro del mineral de hierro, según un nuevo informe de la asociación comercial Hydrogen Europe.
“Si se usa electricidad renovable variable y el electrolizador no puede funcionar a plena carga constante, el desafío se vuelve aún mayor”, dice el estudio de 90 páginas. “Cuando se usa exclusivamente energía solar fotovoltaica para la producción de hidrógeno, la potencia de electrólisis requerida crecería a alrededor de 4,5-5,0 GW, elevando el gasto de capital requerido [de 3.300 millones de euros] a casi 7.000 millones de euros [7.130 millones de dólares] para una sola planta de capacidad media. ”
Y eso no incluye la energía renovable que se necesitaría para alimentar los hornos de arco eléctrico que fabrican el acero.
El proceso típico de fabricación de acero "BF-BOF", que produce aproximadamente el 60% del acero en la UE, utiliza coque en un alto horno (BF) para extraer hierro del mineral de hierro, con el "arrabio" líquido (o "metal caliente" ) luego se trasladó a un horno de oxígeno básico (BOF) para producir acero, emitiendo una gran cantidad de CO 2 . De hecho, el sector siderúrgico es responsable de alrededor del 4% de las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) en Europa.
“El total de todas las plantas BF-BOF instaladas en la UE es de alrededor de 103Mt [millones de toneladas] de metal caliente al año”, explica el informe. “Cambiar todas esas plantas a DRI/EAF [horno de arco eléctrico/hierro de reducción directa] basado en hidrógeno podría potencialmente ahorrar hasta 196 millones de toneladas de emisiones de GEI por año, pero para hacerlo se requerirían hasta 5,3 millones de toneladas de energía renovable. hidrógeno y hasta 370 TWh de generación de electricidad renovable adicional (incluido el consumo de electricidad EAF)”.
Tomando un factor de capacidad promedio del 12 % para la energía solar en el norte de Europa (donde se encuentran la mayoría de las plantas siderúrgicas BOF-BF del continente), producir 370 TWh requeriría más de 350 GW de paneles fotovoltaicos, según los cálculos de Recharge . Producir 370 TWh de energía eólica, con un factor de capacidad de la flota europea promedio del 26 % (incluyendo en tierra y en alta mar), requeriría más de 160 GW de turbinas.
Garantizar el acceso a una cantidad suficiente de energías renovables de bajo costo también será un desafío, especialmente en la parte norte de Europa, dice el informe, titulado Steel from Solar Energy: A Techno-Economic Assessment of Green Steel Manufacturing .
La UE tenía 187,5 GW de energía eólica y 160,3 GW de energía solar instalada a fines de 2021, según muestran las cifras de la Agencia Internacional de Energías Renovables. Y actualmente, el mundo tiene solo 256,9 de electrolizadores en funcionamiento, según Rystad Energy.
El estudio también señala, utilizando cifras de la Asociación Mundial del Acero, que mientras Europa fabricó 279,4 millones de toneladas de acero en 2020, Asia produjo 1.400 millones de toneladas, más de cuatro veces. Estas cifras incluyen tanto la producción primaria (utilizando el método BF/BOF) como la producción secundaria (utilizando chatarra de acero reciclada mediante hornos de arco eléctrico).
Costes, abastecimiento y almacenamiento
Según las estimaciones de Hydrogen Europe, para ser competitivo en costes con la producción actual de acero, el H 2 verde tendría que suministrarse en la UE a un precio inferior a 3 €/kg en su escenario de "precios altos" y por debajo de 1,50 €/kg en el Escenario de “precios ajustados”, en comparación con los 5,30 €/kg estimados hoy. El escenario de "precios altos" asume los altos precios actuales de la energía, mientras que el escenario de "precios ajustados" se "ajusta a la baja para reflejar los posibles niveles futuros de precios de los combustibles fósiles a largo plazo".
A los precios actuales del hidrógeno verde, cada tonelada de acero bruto costaría entre 126 y 203 euros más si se produce con el método DRI-EAF, lo que para un coche de gasolina típico se traduce en un coste añadido de entre 100 y 170 euros por vehículo.
Otros desafíos para la descarbonización del sector siderúrgico europeo incluyen dónde se produciría todo el hidrógeno renovable y cómo garantizar un suministro constante del mismo al proceso de DRI.
“Cuando la producción de hidrógeno se basa completamente en energía variable, como la energía solar fotovoltaica o la energía eólica terrestre/marina, se necesita una cantidad significativa de almacenamiento operativo”, dice el estudio. “Si bien el almacenamiento subterráneo de hidrógeno en cavernas de sal ofrece una solución rentable, las formaciones de sal subterráneas no están disponibles de manera uniforme en toda la UE. Además, es posible que se necesiten múltiples cavernas de sal para una sola planta de acero”.
Agrega: “Si bien las importaciones de hidrógeno renovable probablemente sean inevitables para algunos países de la UE, debido al bajo precio de equilibrio del hidrógeno, el sector del acero seguirá siendo un mercado desafiante para el hidrógeno importado. Otra posibilidad, para áreas con escasez de recursos renovables, es producir hidrógeno in situ, con electricidad suministrada a través de la red eléctrica. Sin embargo, en este caso, garantizar un suministro constante de hidrógeno sigue siendo un desafío, ya que las opciones de almacenamiento disponibles son costosas”.
Sin embargo, en su último borrador de la Directiva de Energía Renovable, la Comisión Europea solicitó un requisito de “correlación temporal” hora por hora para la producción de H 2 renovable . En términos simples, esto significa que los productores de hidrógeno tendrían que demostrar que su H 2 solo se producía cuando brilla el sol o sopla el viento.
“[Este requisito] crearía un obstáculo importante [para] el despliegue de DRI-EAF basado en hidrógeno renovable”, afirma el informe.
“Por otro lado, permitir el equilibrio de 24 horas de la producción de energía renovable con su consumo para la producción de hidrógeno, permitiría [al sector] aumentar la participación de RE [energía renovable] en la producción de hidrógeno a más del 80% sin ningún almacenamiento adicional, reduciendo significativamente demandas de capital y, por lo tanto, aumentar el atractivo económico del uso de hidrógeno verde en el sector siderúrgico”.
Hydrogen Europe no es la única organización que critica el plan de correlación temporal propuesto. La empresa de servicios públicos alemana RWE argumenta que la regulación pondría "grilletes innecesarios" en el sector.
“La propuesta de que los electrolizadores solo pueden producir hidrógeno cuando estos nuevos parques eólicos y solares producen electricidad casi simultáneamente también es problemática”, dijo la empresa de servicios públicos en mayo, cuando se publicó el borrador de la directiva. “Esta correlación temporal significa que los electrolizadores tendrían que permanecer inactivos durante cualquier período prolongado de calma. El resultado sería un aumento innecesario del precio del hidrógeno debido a operaciones más complejas, y haría casi imposible asegurar un suministro continuo a la industria”.
El director ejecutivo de Hydrogen Europe, Jorgo Chatzimarkakis, ha declarado anteriormente que la UE debería seguir el ejemplo de la India al permitir que la energía renovable para la producción de hidrógeno verde se "acumule", es decir, se envíe a la red en tiempos de exceso de energía eólica/solar y los desarrolladores tomen la misma cantidad de electricidad de la red en un momento posterior, o derivada de electricidad limpia comprada a través de intercambios de energía.
Pero a pesar de todos los desafíos que enfrenta la industria del acero, Hydrogen Europe señala que el sector está "respondiendo claramente a la presión cada vez mayor para descarbonizar y muchas empresas ya están dando un paso adelante como líderes en la transición".
Varios proyectos en toda Europa, liderados por partes interesadas clave como ArcelorMittal, LKAB, SSAB, Thyssenkrupp, Vattenfall y otros, ya están en desarrollo y desempeñarán un papel importante en el aumento de la tecnología necesaria y en demostrar el caso comercial para acero verde.
Más información: Hydrogen Europe
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