Los hornos eléctricos produjeron el 85.4% del acero crudo de México en 2022, frente a 14.6% de los convertidores al oxígeno, según las cifras de la World Steel Association en World Steel in Figures 2023. Eso hace parecer al acero mexicano un problema de electricidad. Lo es solo a medias.
Conviene tomar las cifras etapa por etapa. La guía ENERGY STAR de 2010 del Lawrence Berkeley National Laboratory para la industria siderúrgica de Estados Unidos ubica el consumo eléctrico del horno de arco eléctrico entre 304 y 525 kWh por tonelada corta de producto, con un promedio de 401. Las cifras siguientes están en esa misma base de tonelada corta estadounidense. Ubica el combustible del horno de recalentamiento entre 0.7 y 1.4 millones de Btu por tonelada, con un promedio de 1.1, equivalente a unos 320 kWh de energía de combustible por tonelada. La electricidad del laminador de banda en caliente añade de 90 a 152 kWh por tonelada. Un contrato de energía renovable alcanza la primera línea y la tercera. No hace absolutamente nada por la segunda.
Esa es la separación con la que un productor siderúrgico mexicano tiene que planear. El lado del combustible y el lado de la electricidad se compran a contrapartes distintas, en calendarios distintos y bajo reguladores distintos. Tratarlos como un solo programa es la vía por la que una planta termina con un contrato de energía limpia, un recibo de gas sin cambios y una cifra de emisiones que apenas se mueve.
Cómo es en realidad la siderurgia mexicana
La World Steel Association ubicó la producción de acero crudo de México en 18.1 millones de toneladas en 2022 en World Steel in Figures 2023. Su comunicado de producción del 25 de enero de 2024 corrige 2022 a 18.4 millones de toneladas y da una estimación de 16.3 millones de toneladas para 2023. La mezcla de procesos importa más que el tonelaje. Un horno eléctrico funde chatarra y hierro de reducción directa con electricidad y energía química. Todo lo que está aguas abajo de la colada continua, el horno de recalentamiento, los calentadores de olla y las líneas de recocido, opera con gas natural.
La planta tiene entonces dos bases de costo separadas. La electricidad se compra a un suministrador o en un nodo, se factura cada mes y queda expuesta a cargos por demanda y a obligaciones de potencia. El gas llega mediante un contrato de gasoducto con su propio índice y su propio costo de transporte. Una cobertura sobre uno no es una cobertura sobre el otro.
Qué alcanza un contrato de energía renovable y qué no
Una planta siderúrgica supera sin dificultad el umbral de Usuario Calificado. La Ley de la Industria Eléctrica, publicada en el Diario Oficial de la Federación el 11 de agosto de 2014, fija el nivel de calificación en 1 MW de demanda en un centro de carga una vez transcurridos los años de transición. El artículo 48 deja el suministro calificado a términos libremente negociados. Una planta puede entonces contratar su electricidad en lugar de tomar la tarifa de suministro básico de CFE, y puede abastecerse de generación renovable si así lo decide.
Ese contrato cubre la acería, los motores del laminador, los auxiliares y el aire comprimido. Según los rangos del LBNL citados arriba, eso corresponde a la mayor de las dos líneas eléctricas más la menor. Es dinero real, y la estructura de la operación define qué parte de él queda fija. Los productores que evalúan esta ruta deberían revisar cómo se estructuran los PPA corporativos en México antes de tomar el precio anunciado como el precio entregado.
Lo que no cubre es ninguno de los equipos de combustión. Ningún contrato de electricidad cambia el horno de recalentamiento, y el horno de recalentamiento es donde se va el combustible. La opción en sitio tiene el mismo límite. La energía solar en azotea o montada en piso detrás del medidor desplaza kilowatts hora comprados y deja intactos los quemadores, algo que conviene tener presente al comparar la elección entre generación en sitio y fuera de sitio.
El lado del combustible paga primero
La amplitud del rango del LBNL es el argumento. El combustible del horno de recalentamiento va de 0.7 a 1.4 millones de Btu por tonelada. La diferencia entre un horno bien operado y uno mal operado llega a 0.7 millones de Btu por tonelada de producto laminado. Según nuestra aritmética, una planta que lamina un millón de toneladas al año se ubica en algún punto dentro de un rango de 700,000 millones de Btu que definen el tipo de quemador, el aislamiento, el control de combustión y la práctica de carga, no su suministrador de electricidad.
Las medidas que cierran esa diferencia están enumeradas en la misma guía del LBNL para laminación en caliente. Quemadores recuperativos o regenerativos en lugar de quemadores de aire frío. Aislamiento del horno. Control del oxígeno en los gases de combustión con variadores de velocidad en los ventiladores de aire de combustión. Temperatura de recalentamiento correcta en lugar de un punto de ajuste fijo. Carga en caliente donde la colada continua y el laminador pueden secuenciarse. Nada de esto es tecnología nueva y nada de esto depende de un cambio regulatorio.
El calor residual es el segundo renglón del lado del combustible, y conviene precisar qué tiene realmente una planta siderúrgica para recuperar. Las corrientes recuperables son los gases de salida del horno de arco eléctrico y los gases de combustión del horno de recalentamiento. Están calientes, son continuas y ya están canalizadas. Una planta siderúrgica no genera una corriente de residuos orgánicos, de modo que la conversión de biomasa no es la ruta. La recuperación de calor de los gases de salida sí lo es. Quien construya el caso debería partir de la medición de la propia planta, que es lo que plantea la eficiencia energética para el crecimiento industrial en México.
El Código de Red es un problema específicamente siderúrgico
La Comisión Reguladora de Energía emitió el Código de Red como RES/151/2016, publicada en el DOF el 8 de abril de 2016, y lo reexpidió como RES/550/2021, publicada en el DOF el 31 de diciembre de 2021 y en vigor desde el 1 de enero de 2022. Aplica a los centros de carga conectados en media tensión, por encima de 1 kV y hasta 35 kV, y en alta tensión, de 35 kV en adelante, con independencia de la demanda contratada o del esquema de suministro. Las plantas siderúrgicas están en el grupo de alta tensión, y ese grupo carga con tres requisitos que el grupo de media tensión no tiene: factor de potencia, distorsión armónica de corriente y parpadeo de tensión (flicker).
Un horno de arco eléctrico es la fuente clásica de los tres. El arco es inestable por diseño, la carga oscila con fuerza dentro del ciclo de fusión y la perturbación sale hacia la red. Los estudios de cumplimiento tienen que usar instrumentos de medición Clase A conforme a la NMX-J-610/4-3-ANCE o a la IEC 61000-4-30. Los centros de carga conectados antes del 8 de abril de 2016 tuvieron hasta el 9 de abril de 2019 para cumplir, y se exigía un plan de trabajo firmado por el representante legal antes de esa fecha cuando el sitio aún no cumplía.
La autoridad de vigilancia y sanción en esta materia es la CRE, no el CENACE, y no autoriza ni certifica a inspectores para estos estudios. La planta puede realizarlos por su cuenta o contratar a una empresa especializada. Para una planta que nunca ha medido el flicker en el punto de acoplamiento común, esa medición es el renglón más barato de esta lista y aquel cuyo plazo ya quedó atrás.
Qué cambió el CBAM el 1 de octubre de 2023
El Reglamento (UE) 2023/956 del 10 de mayo de 2023, publicado en el Diario Oficial de la Unión Europea el 16 de mayo de 2023, estableció el mecanismo europeo de ajuste en frontera por carbono. El hierro y el acero figuran entre los bienes cubiertos, junto con el cemento, el aluminio, los fertilizantes, la electricidad y el hidrógeno. El Reglamento de Ejecución (UE) 2023/1773 de la Comisión, del 17 de agosto de 2023 y publicado el 15 de septiembre de 2023, fijó las reglas de reporte del periodo transitorio, que inició el 1 de octubre de 2023.
Durante ese periodo los importadores de la Unión Europea reportan las emisiones incorporadas de lo que ingresan. No pueden generar esas cifras sin la planta productora, de modo que un exportador mexicano hacia la Unión Europea ya es la fuente de los datos, haya decidido o no algo sobre inversión de capital. Las emisiones directas de los equipos de combustión y las emisiones indirectas de la electricidad comprada se reportan por separado. La separación que este artículo plantea hacia dentro de la planta es la misma que pide el reporte.
Qué hacer primero
Mida antes de comprometerse. Establezca la electricidad por tonelada y el combustible por tonelada por etapa, durante al menos doce meses, con la acería, el horno de recalentamiento y el laminador separados. La mayoría de las plantas tiene los datos de electricidad y estima el lado del gas a partir de un solo medidor de servicio, lo cual no basta para jerarquizar las reconversiones.
Después atienda primero el lado del combustible, porque es la línea que ninguna decisión de abastecimiento va a tocar y porque las reconversiones no dependen de una contraparte. Lleve el abastecimiento de electricidad como una vía separada, con su propio calendario, y valore el contrato por costo entregado y no solo por el componente de energía. Mantenga los dos registros separados al reportar resultados. Un ahorro medido en millones de Btu no es un ahorro en kilowatts hora, y presentar uno como el otro es la forma más rápida de perder la confianza del consejo en todo el programa.
Conozca qué mitad de su gasto de energía conviene atender primero
Mexico Energy Partners separa el consumo de electricidad y de combustible por tonelada de la planta e identifica qué hornos y qué etapas concentran la carga. El resultado nombra las reconversiones que vale la pena costear y señala cuáles de ellas van antes de cualquier decisión de abastecimiento renovable. Usted aporta doce meses de facturas de CFE, doce meses de facturas de gas, el tonelaje de producción mensual y la lista de hornos con capacidad nominal y tipo de quemador.
Utilice el formulario que aparece abajo para solicitar una evaluación de la separación energética de su planta, o comuníquese con el equipo a través de la página de contacto de Mexico Energy Partners o al 55 8652 8023. Mexico Energy Partners no vende equipos y solo recibe honorarios del cliente.
Fuentes
- World Steel Association, World Steel in Figures 2023, 2023. Producción de acero crudo de México por proceso, 2022.
- World Steel Association, producción de acero crudo de diciembre de 2023 y totales globales de 2023, 25 de enero de 2024. Producción de acero crudo de México, 2023.
- E. Worrell, P. Blinde, M. Neelis, E. Blomen y E. Masanet, Energy Efficiency Improvement and Cost Saving Opportunities for the U.S. Iron and Steel Industry, guía ENERGY STAR del Lawrence Berkeley National Laboratory, octubre de 2010. Uso de energía por proceso y medidas de laminación en caliente.
- Ley de la Industria Eléctrica, Diario Oficial de la Federación, 11 de agosto de 2014, artículo 48 y los umbrales de demanda transitorios.
- Comisión Reguladora de Energía, RES/151/2016, Código de Red, DOF, 8 de abril de 2016, y RES/550/2021, Código de Red, DOF, 31 de diciembre de 2021, junto con la guía de la CRE sobre los requisitos técnicos aplicables a los Centros de Carga.
- Reglamento (UE) 2023/956 del 10 de mayo de 2023 por el que se establece un mecanismo de ajuste en frontera por carbono, Diario Oficial de la Unión Europea, 16 de mayo de 2023.
- Reglamento de Ejecución (UE) 2023/1773 de la Comisión, del 17 de agosto de 2023, sobre las obligaciones de reporte durante el periodo transitorio del CBAM, Diario Oficial de la Unión Europea, 15 de septiembre de 2023.