Electrification of high temperature heating demand: A techno-economic perspective on decarbonized steel making

Abstract

[ES] Dada la condición de la industria del acero como el sector más intensivo en carbono, se han dirigido esfuerzos significativos hacia su descarbonización, centrándose principalmente en reducir las emisiones durante la fase de producción de hierro, que representa el 70% de las emisiones totales de la industria. En contraste, este estudio aborda la descarbonización de las fases de fabricación de acero y post-procesamiento, que representan el 30% de las emisiones de la industria y que han sido en gran medida desatendidas hasta ahora.

Esta investigación presenta una revisión exhaustiva de la literatura existente sobre la descarbonización de la industria del acero, seguida de un análisis comparativo de varias tecnologías de electrificación y métodos convencionales, específicamente dirigidos a los mini-mills. El estudio evalúa la intensidad energética y el potencial de reducción de emisiones de estas tecnologías de electrificación. Examina la eficacia de las tecnologías de pre-calentamiento para la chatarra que ingresa al Horno de Arco Eléctrico (EAF) y evalúa el impacto de diferentes insumos metálicos en el balance energético del EAF. Además, el estudio investiga el potencial de las tecnologías de electrificación para el horno de recalentamiento y realiza un análisis económico considerando tendencias futuras como el precio del carbono y los costos energéticos.

[EN] Given the steel industry s status as the most carbon-intensive sector, significant efforts have been directed towards its decarbonization, primarily focusing on reducing emissions during the ironmaking phase, which accounts for 70% of the industry s total emissions. In contrast, this study addresses the decarbonization of the steelmaking and post-processing phases, which account for 30% of the industry s emissions and have been largely neglected until now. This research presents a comprehensive review of existing literature on the decarbonization of the steel industry, followed by a comparative analysis of various electrification technologies and conventional methods, specifically targeting mini-mills. The study evaluates the energy intensity and emissions reduction potential of these electrification technologies. It examines the efficacy of preheating technologies for scrap entering the Electric Arc Furnace (EAF) and assesses the impact of different metal inputs on the EAF s energy balance. Additionally, the study investigates the potential of electrification technologies for the reheating furnace and conducts an economic analysis considering future trends such as carbon pricing and energy costs. The findings indicate that electrification technologies offer a viable strategy for decarbonizing the steel industry. However, their effectiveness highly depends on the emissions profile of the electricity used to power the steel plants. Moreover, the economic viability of these technologies remains a significant challenge in the current context, underscoring the need for policy measures to facilitate the transition towards a sustainable steel industry.