Hidrógeno verde en Chile: un aporte a la transición energética global

Hoy en día, estamos viendo gobiernos de todo el mundo que adoptan políticas de descarbonización para alejar sus economías de la generación de electricidad con altas emisiones y la fabricación/producción de bienes y servicios contaminantes. El enfoque principal ha sido a través de la promoción de las energías renovables (en particular, la energía solar y eólica) y diversas políticas de eficiencia energética. Los resultados han sido razonablemente exitosos hasta ahora en términos de emisiones de CO2 relacionadas con la energía en el sector de generación de energía. También ha habido un consenso reciente sobre el importante papel que puede desempeñar el hidrógeno, especialmente el hidrógeno verde, en el sistema energético del futuro y su contribución a un ciclo completo de producción de bienes y servicios más sostenible.

Teniendo en cuenta lo anterior, los objetivos actuales de descarbonización se centran principalmente en la adopción de criterios para lograr emisiones netas de carbono cero para 2050. Parece que ahora hay suficiente evidencia científica del Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (IPCC) para sugerir que el Carbono las emisiones de dióxido de carbono caerán a cero neto alrededor de 2050. Esto está en línea con el objetivo del Acuerdo de París y, como tal, actualmente nos enfrentamos a un consenso casi universal sobre la acción de la política climática. Por ejemplo, el Reino Unido y Francia comenzaron 2019 con objetivos para lograr cero neto para 2050. Pero quizás el acontecimiento más importante en 2020 ocurrió cuando China se comprometió a lograr cero neto para 2060. Chile también se comprometió en 2019 a lograr cero neto para 2050.

¿Dónde nos encontramos a nivel mundial en términos de suministro de energía?

• La producción de electricidad es la mayor fuente individual de emisiones de dióxido de carbono, y la reducción de las emisiones en los últimos 10 años se ha logrado principalmente reemplazando los combustibles fósiles con fuentes de energía renovable en la electricidad (principalmente solar y eólica). Los países, incluido Chile, están avanzando hacia la electrificación de sectores económicos completos basados ​​en energías renovables (también llamada descarbonización por electrones).
• Existe fuerte evidencia de que la electricidad basada en energías renovables puede no ser factible, por razones técnicas y/o económicas, en sectores que son difíciles de mitigar. Estos incluyen industrias pesadas que requieren mucho calor y tienen emisiones de proceso significativas (por ejemplo, producción de hierro y acero, productos químicos y cemento). Entonces, existe la posibilidad de que algunos de los sectores que podrían quedar descarbonizados se queden atrás en la transición energética.
• Hay grandes esperanzas en otros métodos de descarbonización que puedan usarse para acercar las emisiones de la industria al cero neto (también llamado descarbonización de partículas); Por ejemplo, a través del uso ampliado de hidrógeno y, especialmente, de hidrógeno verde, y la captura y almacenamiento de carbono (CCS).

Formas alternativas de aumentar la descarbonización para cumplir con los objetivos de carbono cero neto

En primer lugar, el concepto tradicional de economía circular, utilizado en la economía de la producción y la gestión de recursos en general, puede considerarse un medio adicional para aumentar la descarbonización a través de medios no energéticos. En una economía circular, los materiales y productos se mantienen en el circuito durante el mayor tiempo posible, con pérdidas mínimas, lo que brinda una forma de lidiar con la descarbonización parcial.

En segundo lugar, como se describió anteriormente, el hidrógeno como método de descarbonización tiene varias características atractivas, además de la obvia de ser un elemento común y de combustión limpia (aunque a menudo se asocia con otros elementos como el oxígeno o el carbono). Es relativamente portátil y se puede almacenar durante mucho tiempo. De hecho, el hidrógeno tiene muchos beneficios como componente de la transición energética global. Puede usarse para descarbonizar actividades que son difíciles de mitigar en sectores como la industria pesada y el transporte que podrían estar en riesgo de quedar neutrales en carbono. La función de almacenamiento de hidrógeno también es compatible con la infraestructura de gas natural existente que se puede utilizar para este fin en un futuro próximo. En definitiva, el hidrógeno puede sustituir a los hidrocarburos en la aviación, el transporte marítimo, el transporte pesado por carretera y en las industrias química, siderúrgica y cementera. La pregunta apropiada es de dónde proviene el hidrógeno para satisfacer estas necesidades energéticas futuras, y ha surgido una colorida variedad de términos para describir las opciones tecnológicas, según la forma de energía primaria de la que se derivan: negro para carbón, gris para gas, azul para gas con CCS, y verde para electricidad renovable por electrólisis.

Es importante comprender los intereses comerciales detrás del hidrógeno y, desde esta perspectiva, los proveedores de electricidad renovable, las compañías de gas y los gobiernos deberían, en principio, apoyar la transición del hidrógeno. Por ejemplo, para las empresas de gas natural, los subsidios al hidrógeno estarán impulsados ​​por las preocupaciones sobre la disminución a largo plazo de la demanda de gas natural y las emisiones cada vez más reguladas. En este escenario, el hidrógeno ofrece una alternativa que combina la posibilidad de mantener la infraestructura gasista como activo, convirtiendo al hidrógeno en una oportunidad de negocio estratégica para estas empresas.

Motores de la política de hidrógeno de Chile

En noviembre de 2020, Chile publicó un importante documento en el que se esboza el llamado Estrategia Nacional de Hidrógeno Verde.

De la estrategia se desprende claramente que Chile ve un papel importante a largo plazo para el hidrógeno verde, que se produce mediante electrólisis utilizando electricidad renovable. No está claro en este momento si hay espacio para el hidrógeno azul, utilizando gas natural como materia prima con CO2 probablemente capturado y almacenado en la región de Magallanes.

Hoy en día, el hidrógeno se produce principalmente a partir de combustibles fósiles, acompañado de la generación de grandes cantidades de emisiones de dióxido de carbono y, dado que se produce cerca del consumo, no hay necesidad de transporte a gran escala. Sin embargo, hay muchas opciones para reemplazar este hidrógeno intensivo en carbono y expandir la producción para producir hidrógeno verde o azul. La principal tecnología baja en carbono es la electrólisis del agua utilizando energía renovable o posiblemente gas natural. Actualmente, el hidrógeno derivado de la electrólisis del agua no es apto en términos de producción en Chile. Sin embargo, dadas las ambiciones de descarbonización y la importante expansión de las energías renovables, el potencial de producción futuro es muy alto. Además, se pueden distinguir dos opciones para las fuentes de electricidad: el suministro de electricidad fuera de la red desde plantas dedicadas (como la energía eólica marina o las plantas de energía solar dedicadas) y el suministro de electricidad desde la red. La principal ventaja de suministrar electricidad desde estaciones dedicadas es que la red eléctrica no tiene que estar conectada, y podría ser una alternativa viable para futuras estaciones en Chile en las regiones extremas del país.

La estrategia se basa en informes de expertos que muestran que Chile tiene ventajas competitivas en la producción de hidrógeno verde y podría convertirse en un importante exportador mundial. Sin embargo, son muchos los retos que se vislumbran en el horizonte y que serán fundamentales para alcanzar los objetivos que la estrategia propone:

• Produce: Aproximadamente el 60-80% del costo del hidrógeno verde es el suministro de electricidad. Esta es la región donde Chile tiene importantes ventajas comparativas por el bajo costo de producción de energía renovable – solar en el norte y eólica en la región de Magallanes. El costo actual de producir hidrógeno verde está en el rango de US $ 5 por kilogramo, pero para ser competitivo en todo el mundo, debe reducirse a US $ 1,5 o menos por kilogramo. Para lograrlo se requieren costos de generación muy bajos, así como una logística de transporte eficiente.
• RegulaciónSe necesita una regulación integral de la producción, el almacenamiento y el transporte de hidrógeno verde para reducir la incertidumbre del mercado, proporcionar señales claras y transparentes y reducir la burocracia para el desarrollo de nuevos proyectos.
• Desalinización del aguaLa necesidad de agua dulce para hacer hidrógeno verde es un desafío de costos, particularmente en áreas donde la desalinización puede aumentar la carga de costos.
• Recursos humanosPara desarrollar esta industria a la escala que prevé la estrategia, Chile necesitará una importante unidad de capital humano especializado.
• Almacenamiento y transporte: La posible necesidad de aplicar un proceso adicional que permita comprimir (licuar) el hidrógeno verde requeriría un gasto energético elevado. Por el lado del transporte, existen serios desafíos para el desarrollo inicial del mercado interno. La exportación, hasta donde se sabe a día de hoy, será mediante la conversión de hidrógeno verde en amoníaco para ser transportado por grandes barcos. Pero la escala de producción debe ser lo suficientemente grande y la logística de transporte (incluidos los puertos) lo suficientemente eficiente para ser competitivo con otros países.

Como muestra la experiencia en otras industrias, si bien la publicación de un documento que describe la estrategia es un primer paso simple, probablemente será más desafiante implementar los incentivos y las estructuras organizativas necesarias para permitir que las inversiones requeridas avancen dentro de los plazos. La buena noticia es que Chile está dando los pasos correctos para desarrollar su industria de hidrógeno verde y posicionar al país como un centro de excelencia con el objetivo de convertirse en un exportador global, contribuyendo significativamente a la transición energética global.