La siderurgia verde basada en hidrógeno no solo implica bajas emisiones de carbono, sino que también podría convertirse en una "unidad de almacenamiento flexible" para sistemas eléctricos con alta proporción de energías renovables en el futuro. El equipo del profesor Cheng Lin de la Universidad de Tsinghua lideró una investigación que estableció por primera vez la arquitectura de un sistema de acoplamiento entre una acería con cero emisiones de carbono basada en reducción directa de hierro con hidrógeno-horno de arco eléctrico y la producción de metanol, y desarrolló un modelo de despacho de respuesta a la demanda con conocimiento del proceso, proporcionando una base teórica para la coordinación intersectorial "siderurgia-energía eléctrica-industria química".

Ante el desafío de la escasez de flexibilidad en los sistemas eléctricos derivado de los objetivos globales de neutralidad de carbono y la alta proporción de integración de energías renovables en la red, el modelo tradicional de producción siderúrgica rígida necesita urgentemente una transición hacia la flexibilidad inteligente.

Esta investigación fue liderada por el equipo del profesor Cheng Lin de la Universidad de Tsinghua, en colaboración con académicos de múltiples áreas de investigación del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica Aplicada y del Instituto de Innovación en Redes Energéticas de la misma universidad.

Miembros clave del equipo: Qiang Ji, Lin Cheng, Yue Zhou, Ning Qi, Kaidi Huang, Jianzhong Wu, Ming Cheng, todos ellos investigadores de departamentos afines de la Universidad de Tsinghua.

El profesor Lin Cheng es profesor y supervisor de doctorado en el Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica Aplicada de la Universidad de Tsinghua, dedicado desde hace mucho tiempo a la investigación en planificación y fiabilidad de sistemas eléctricos, redes energéticas e integración de nuevas energías en la red. Posee una sólida acumulación académica y experiencia en ingeniería en el campo de la intersección entre el uso eficiente de energías renovables y la transformación verde industrial. El Dr. Qiang Ji es el primer autor de este artículo.

Arquitectura del sistema: primer modelo de acoplamiento entre acería con cero emisiones y metanol

El equipo de investigación estableció por primera vez la arquitectura del sistema de acoplamiento entre la acería con cero emisiones de carbono basada en reducción directa de hierro con hidrógeno-horno de arco eléctrico y la producción de metanol (H₂-DRI-EAF-MeOH), caracterizando claramente las relaciones de acoplamiento de energía y flujo de materiales entre electricidad, hidrógeno, energía térmica, hierro, acero, dióxido de carbono y metanol.

Para capturar con precisión las restricciones operativas del horno de arco eléctrico manteniendo la solubilidad de la optimización, el equipo desarrolló un modelo de región factible operativa y lo validó con datos de campo de una planta de reducción directa de hierro con hidrógeno puro-horno de arco eléctrico, con un error relativo promedio de solo el 4,1%.

Rendimiento principal: capacidad de regulación de picos de 275.4 MW, reducción del costo operativo en un 17,78%

Los casos de estudio muestran que, en un escenario de precios eléctricos en tiempo real, este sistema de acería con cero emisiones de carbono logró una capacidad de respuesta a la demanda promedio de 275,4 MW, mejorando el índice de coincidencia entre energías renovables y carga de 0,262 a 0,508, y reduciendo el costo operativo total en un 17,78% en comparación con el plan de despacho de referencia.

La investigación relacionada se publicó en la revista internacional de referencia en el campo energético, Applied Energy (número 4 de 2026), y el artículo fue seleccionado como uno de los resultados destacados de la edición.

Valor industrial: la industria siderúrgica pasa de ser una "carga rígida" a un "regulador flexible de la red"

Este avance tecnológico implica que las acerías con cero emisiones de carbono ya no serán consumidores pasivos del sistema eléctrico, sino recursos activos de regulación flexible. Mediante el acoplamiento coordinado de la siderurgia basada en hidrógeno y la producción de metanol, la acería puede utilizar el excedente de electricidad renovable para producir hidrógeno verde y metanol, y reducir su consumo eléctrico cuando la red tiene escasez, proporcionando una valiosa flexibilidad a las redes con alta proporción de energías renovables. Este estudio proporciona una base teórica para la coordinación intersectorial entre "energías renovables, siderurgia e industria química".

Esta investigación recibió apoyo financiero de la Fundación Simons, entre otras entidades.