La ruta del hidrógeno tiene también su propia transición interna (VI): la competitividad internacional y la estrategia multicolor como factores clave

Roberto Dobles roberto.dobles@gmail.com | Martes 01 febrero, 2022

La competencia internacional, asociada a una continua reducción de los costos y de las emisiones de carbono y a un desarrollo continuo de la infraestructura de transporte, almacenamiento y distribución nacional e internacional, está moldeando fuertemente las estrategias en la ruta del hidrógeno en el mundo.

El concepto delos códigos de origen de la paleta evolutiva de colores, descrita en una columna anterior, ha resultado ser un buen instrumento descriptivo que asocia estratégicamente los costos de producción a la huella de carbono de cada una de las materias primas, tecnologías y procesos industriales que pueden utilizarse en la producción de hidrógeno.

Cada color que conforma esta paleta se refiere a un conjunto diferente de materia prima, tecnología y proceso industrial que se utiliza en la producción y no al color del hidrógeno producido (H2).

Cada uno de estos diferentes conjuntos de producción de hidrógeno, que está asociado a un código de color diferente, tiene un costo y una huella de carbono diferente.

El hidrógeno producido con cualquier conjunto (de materia prima, proceso industrial y tecnología) es el mismo: un gas incoloro (invisible) que no tiene tampoco olor y sabor y que no es tóxico, lo que lo hace indetectable para los sentidos humanos. Es también un gas más ligero que el aire. Todas estas características son parecidas a las del gas natural.

Los costos y la huella de carbono varían significativamente según la materia prima, el proceso industrial y la tecnología de producción y evolucionarán en el futuro de conformidad con los adelantos tecnológicos que vayan surgiendo.

Los procesos de producción de hidrógeno más favorables desde el punto de vista del binomio costos y emisiones de carbono irán progresivamente desplazando a aquellos binomios de producción menos favorables.

La producción y exportación de hidrógeno es, y será cada vez más, una actividad comercial global donde habrá mucha competencia en términos de reducción de los costos y de las emisiones de carbono.

Al igual que la reducción de las emisiones, la reducción de los costos del hidrógeno está siendo también vital.

Como bien lo señala el Foro Económico Mundial en un estudio titulado “Energy as a Competitive Advantage”, “la economía básica domina las políticas energéticas”. Por lo tanto, no se podrá competir y surgir en la ruta futura del hidrógeno con costos altos.

1. Costos actuales del hidrógeno según los principales procesos de producción

En cuanto a los costos de producción, un artículo titulado “The transition from blue to green hydrogen: an energy revolution has begun”, publicado por CEENERGY News, señala lo siguiente:

“En este momento, la versión más barata del hidrógeno es el hidrógeno gris (0,9 - 1,7 dólares estadounidenses / kilogramo), el azul es dos veces más caro que el gris, mientras que el costo del hidrógeno verde es 5 a 7 veces mayor (según la ubicación, el método de producción, la escala, entre otros factores)”.

El hidrógeno gris proviene en su mayor parte del gas natural, el azul del gas natural con captura y almacenamiento de emisiones (con la tecnología de Carbon Capture and Storage, o CCS por sus siglas en inglés) y el verde de la electrólisis del agua con electricidad generada con fuentes renovables de energía.

De acuerdo con el artículo “Hydrogen: Clearing up the Colours, From green hydrogen to black — what hydrogen colours mean for the climate”, publicado por Enapter, “el hidrógeno verde actualmente representa menos del 1% de la producción total de hidrógeno en el mundo”. Lo anterior debido a los altos costos actuales.

Sin embargo, hay que tener en cuenta los adelantos tecnológicos en los años a venir van a ir reduciendo los costos de producción del hidrógeno verde, cuyos costos dependen fundamentalmente del volumen de la electricidad necesaria para el proceso de producción, del costo de la electricidad suministrada, del costo de los electrolizadores y su sistema, y de los gastos financieros y de operación.

2. La estrategia del hidrógeno multicolor evolutivo en la transición de la ruta mundial futura del hidrógeno

La ruta del hidrógeno (para usos energéticos y no energéticos) estará caracterizada por una transición progresiva de diversos procesos industriales, tecnologías y materias primas.

En esta transición, los procesos industriales de más alto costo y más altas emisiones irán siendo desplazados paulatinamente por los de menor costo y menores emisiones.

Los continuos adelantos tecnológicos irán reduciendo los costos y las emisiones en el futuro y en esta evolución muchos procesos de producción coexistirán en el futuro.

Hay que tener claro que, en su ruta evolutiva, la producción de hidrógeno evolucionará a través de diferentes materias primas o fuentes que coexistirán en varios momentos y evolucionarán en el tiempo.

En el artículo titulado “Hydrogen: Clearing up the Colours, From green hydrogen to black — what hydrogen colours mean for the climate”, indicado anteriormente, se señala lo siguiente:

“La transición al hidrógeno en diferentes partes del mundo ya ha comenzado con un enfoque que abarca la paleta de colores del hidrógeno. En esta etapa crítica debemos tener cuidado de que la exageración en torno al hidrógeno no permita que los tomadores de decisiones se adhieran a un color de hidrógeno particular, porque estamos viendo cada vez más que alguna gente considera que solo el hidrógeno verde es dorado”.

Otro artículo titulado “Our Hydrogen Future Requires A 'Colorful' Transition”, publicado por la revista Forbes, señala siguiente:

“El futuro ideal del hidrógeno es el llamado hidrógeno verde, que se produce mediante electrólisis a partir de fuentes renovables, como la eólica y la solar. Pero llevará tiempo que Europa produzca de forma fiable suficiente energía renovable para que el hidrógeno verde sea la única opción.

Mientras tanto, se pueden utilizar otras fuentes de hidrógeno para reducir las emisiones hoy en día mientras se construye la infraestructura que necesitamos para la economía del hidrógeno predominantemente verde del futuro. El hidrógeno producido a partir de gas natural sin CCS (gris) va a ir reduciéndose gradualmente, por lo que el gas natural con CCS (azul) y de biomasa con CCS (amarillo) y la electrólisis de energía de emisiones casi nulas (verde) tienen un papel que desempeñar en una transición exitosa.

Las tecnologías de captura, transporte y almacenamiento de carbono (CCS) pueden eliminar las emisiones dañinas de CO2 de la producción de hidrógeno a base de gas natural junto con el aumento del hidrógeno a base de electrólisis, lo que permite que el enfoque esté en el desarrollo de la infraestructura y los mercados futuros”.

Con respecto a las prioridades complementarias en la ruta del hidrógeno de desarrollo de la infraestructura, mientras la variedad verde se vuelve más competitiva en costos, este artículo señala también lo siguiente sobre la estrategia multicolor:

“Hasta entonces, debemos aprovechar el tiempo que tenemos para centrarnos en el rápido desarrollo de la infraestructura que se requiere para hacer realidad el futuro del hidrógeno para Europa, algo que un enfoque multicolor de la estrategia del hidrógeno ayudará a habilitar”.

Un artículo titulado “Multi-coloured Hydrogen in the Global Energy Transition”, publicado por la International Gas Union (IGU), señala lo siguiente sobre la estrategia multicolor del hidrógeno:

“Como establece la Estrategia del Gobierno del Reino Unido, ´el hidrógeno solo se puede considerar como una opción de descarbonización si está fácilmente disponible, al precio correcto, en el volumen correcto y con la confianza suficiente de que es bajo en carbono´.

Es por estas razones que la IGU ve el desarrollo de una economía global del hidrógeno como un proceso de múltiples etapas (múltiples colores) que es parte de la trayectoria más amplia hacia la descarbonización y hacia el logro de una transición energética justa.

La IGU aboga por la innovación energética y la tecnología limpia que implique el uso eficiente y sostenible de todas las moléculas gaseosas (gas natural, hidrógeno, biometano) y que no favorezca ningún método de producción en particular, siempre que sea bajo en emisiones y tecnológicamente efectivo para cumplir con las necesidades del mercado y, en última instancia, de los consumidores.

Mientras que el H2 verde (electrólisis) es el emisor más bajo de CO2, tanto el azul (reformado de gas natural con vapor de agua y CCS) como el turquesa (pirolisis del gas natural) tienen un bajo costo de carbono, en comparación con otras fuentes de energía, y a un precio más asequible.

Para que el H2 verde se convierta en un vector de energía global viable, tiene que haber un aumento masivo en la generación de energía renovable. No se debe pasar por alto la escala de la ingeniería y del desarrollo y el desafío financiero para lograrlo. Por ejemplo, Japón tendría que duplicar con creces la capacidad actual de generación de energía renovable solo para satisfacer las necesidades de su industria siderúrgica.

Eso es todo para decir que el hidrógeno verde por sí solo aún no tiene la capacidad técnica o financiera para llevar al mundo el suministro que se necesita para cumplir con las ambiciones de la economía mundial del hidrógeno. El hidrógeno azul, producido a partir de gas natural descarbonizado, es un componente necesario y mucho más disponible para escalar la producción.

El hidrógeno azul podría aumentar rápidamente la proporción de hidrógeno de bajas emisiones. Puede actuar como una incubadora industrial para una industria global del hidrógeno y, por lo tanto, convertirse en uno de los catalizadores energéticos más importantes para un sistema energético más sostenible y más confiable, con un valor particularmente fuerte en las aplicaciones de transporte, industriales y de calefacción.

El gas natural está disponible a nivel mundial en volúmenes significativos, la tecnología de reducción de carbono está probada y en servicio en varios proyectos en operación, y la gran mayoría del hidrógeno que el mundo usa hoy en día se produce con gas natural. Este es un proceso maduro y bien conocido.

La incorporación de la tecnología CCS en las plantas de producción de hidrógeno existentes, el uso de depósitos de petróleo y gas natural abandonados como almacenamiento y la conversión de tuberías existentes a rutas de suministro crean el potencial para una producción significativa en un plazo más rápido y de manera más rentable que el hidrógeno verde, el cual puede aumentar posteriormente, una vez que el hidrógeno azul haya demostrado su valor más amplio y el potencial industrial de un mercado global de hidrógeno.

Al igual que ocurre con el hidrógeno verde y turquesa, el desarrollo tecnológico continuo y la innovación juegan un papel crucial en el hidrógeno azul.

La Agencia Internacional de Energía y muchas otras organizaciones han dejado claro que el hidrógeno azul crea beneficios ambientales significativos sobre las consideraciones actuales y que las innovaciones tecnológicas constantes en las operaciones de exploración y producción de gas natural y de CCS deben tenerse en cuenta al crear métricas para analizar objetivamente el valor de sostenibilidad del hidrógeno azul.

Finalmente, el costo importa. Esto es especialmente importante cuando se consideran soluciones globales.

El hidrógeno azul es hoy una opción de costo significativamente más bajo que las alternativas y los desafíos de ingeniería inherentes a una nueva fuente de energía se pueden gestionar con mayor rapidez. Si el mundo quiere desarrollar una economía global del hidrógeno, no se puede subestimar el papel del hidrógeno azul”.

Un artículo titulado “From Grey and Blue to Green Hydrogen”, publicado por TNO Innovation for Life, señala lo siguiente:

“Como paso intermedio, el hidrógeno bajo en CO2 (azul) juega un papel importante, ya que la mayoría de las emisiones de CO2, hasta el 90 %, se capturan durante la producción de hidrógeno gris y se almacenan, por ejemplo, en los campos de gas natural vacíos en el Mar del Norte (Captura y Almacenamiento de Carbono, CCS).

En el proyecto H (Hydrogen) Vision, iniciado por TNO y desarrollado con diversas partes en el área del puerto de Rotterdam, las partes están trabajando en esta solución. Esto es un gran paso adelante para lograr que la industria de nuestro país sea baja en CO2.

La electrólisis es una tecnología probada pero aún no lo suficientemente madura como para ser utilizada a gran escala. La capacidad de las plantas de electrólisis debe incrementarse considerablemente para que las aplicaciones descritas sean posibles a gran escala”.

Un artículo titulado “The difference between green hydrogen and blue hydrogen”, publicado por Petrofac, señala lo siguiente:

“¿Es el futuro es multicolor? El futuro es una transición del gris al hidrógeno verde, pasando por el azul. Una cosa que está clara es el importante papel que jugará el hidrógeno en la transición energética.

Tomemos como ejemplo el Reino Unido. El sistema energético nacional del país está cambiando rápidamente a medida que el Reino Unido hace planes para alcanzar el objetivo para el 2050.

Aunque es poco probable que el Reino Unido produzca cantidades suficientes de hidrógeno verde para cumplir con los objetivos y la demanda, es probable que veamos un período de transición de 20 a 30 años en el que el hidrógeno azul desempeñe un papel clave.

Y aquí es donde la industria del petróleo y el gas natural puede ayudar utilizando el conocimiento y la capacidad transferibles existentes para producir hidrógeno azul a través del uso y almacenamiento de captura de carbono (Carbon Capture Usage and Storage, CCUS). Podemos utilizar la infraestructura marina existente en el Reino Unido para canalizar el CO2 de regreso a los depósitos marinos. Ya sea como EOR (Extended Oil Recovery o Recuperación Extendida de Petróleo) para ayudar a mantener la presión de los yacimientos, o en yacimientos agotados, para un almacenamiento seguro.

Para satisfacer la demanda mundial de energía y al mismo tiempo alcanzar los objetivos nacionales y mundiales de eficiencia energética, la industria está analizando todas las tecnologías posibles. Existe un gran potencial tanto en el hidrógeno azul como en el verde y ambos jugarán un papel importante en la transición energética”.

Un artículo titulado “Warming to a Multi-Colored Hydrogen Future” visualiza el hidrógeno azul como puente en la ruta del hidrógeno:

“El desarrollo de la producción de hidrógeno azul, que utiliza el gas natural y la tecnología de captura y almacenamiento de carbono, es considerado comúnmente como un puente en la transición hacia una economía de hidrógeno verde. A nivel mundial, se espera que la capacidad de producción de hidrógeno azul crezca significativamente durante la próxima década”.

El hidrógeno azul utilizando el carbón como materia prima y la tecnología de Carbon Capture and Storage (CCS), está también tomando auge entre otros países con grandes reservas de carbón.

Un ejemplo es el caso de Australia (que tiene grandes reservas de carbón) y Japón (con una enorme demanda de hidrógeno) que están invirtiendo fuertemente en este tipo de producción.

Un reciente artículo titulado “Australia enviará el primer cargamento de hidrógeno licuado a Japón” señala lo siguiente:

“Australia exportará su primer cargamento de hidrógeno licuado fabricado a partir de carbón.

Se utilizará la captura y el almacenamiento de carbono para intentar reducir las emisiones de carbono asociadas a la fabricación del hidrógeno y al sobreenfriamiento del gas hasta que se convierta en líquido antes de cargarlo a bordo del buque suizo Frontier.

El proyecto está dirigido por un consorcio japonés-australiano que incluye a la empresa japonesa J-Power, Kawasaki Heavy Industries, Shell y AGL.

‘El éxito de la industria australiana del hidrógeno se traduce en una reducción de las emisiones, una mayor producción de energía y más puestos de trabajo locales’, afirmó el Primer Ministro Morrison en un comunicado.

También señaló que ‘el proyecto HESC (Hydrogen Energy Supply Chain) sitúa a Australia en la vanguardia de la transición energética mundial para reducir las emisiones mediante el hidrógeno limpio” (con carbón como la fuente de hidrógeno y con la tecnología CCS).

3. Conclusiones

En su transición evolutiva, la ruta mundial del hidrógeno va a ir desenvolviéndose dentro del marco de una estrategia multicolor y de una actividad cada vez más global, donde el logro de niveles de alta competitividad internacional, asociada a una reducción continua de los costos y de las emisiones, es clave para tener éxito.

En Costa Rica, los dogmas, sin ninguna base técnica y científica, están provocando que no se visualice ninguna transición en la ruta nacional del hidrógeno ni ninguna estrategia multicolor, como está ocurriendo en el mundo.

Todo esto ha provocado que, a pesar del discurso político, en el país no esté ocurriendo nada comercialmente relevante con respecto al hidrógeno por los altos costos que los dogmas están introduciendo.

La ruta del hidrógeno tiene también su propia transición interna (VI): la competitividad internacional y la estrategia multicolor como factores clave

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