Los electrocombustibles como opciones energéticas complementarias en el futuro (I)

Todos los sistemas energéticos evolucionan impulsados por los continuos adelantos tecnológicos

Dentro de estos cambios se encuentra la revolución eléctrica, la cual se profundizará en el futuro y creará cambios disruptivos en la transición y diversificación energética en el mundo debido a varios factores, como los siguientes:

• El creciente uso directo de la electricidad en muchos usos que en el pasado no eran relevantes como la movilidad pública y privada (vehículos eléctricos de todo tipo, etc.).

• El surgimiento de los electrocombustibles como una opción complementaria a todas las otras opciones que están emergiendo para impulsar y fortalecer la transición dentro de un contexto de diversificación energética.

Para ser carbono neutrales, los electrocombustibles gaseosos y líquidos se producen con electricidad generada con energías renovables, particularmente las fuentes de más bajo costo, como la solar y la eólica. A estos combustibles se les llama también electrocarburantes.

1. Aspectos básicos

Los electrocombustibles buscan convertirse en una opción complementaria de transición energética.

Así como la electricidad se almacena directamente en baterías (en vehículos eléctricos, por ejemplo), ésta se puede almacenar también en la forma de electrocombustibles para ser usada de múltiples maneras.

Estos combustibles sintéticos se fabrican almacenando la energía eléctrica generada con fuentes renovables en los enlaces químicos de líquidos (gasolina, diésel y queroseno sintéticos, entre otros) o gaseosos (gas natural sintético, etc.).

Su producción se realiza con hidrógeno. Si éste se obtiene de la electrólisis del agua utilizando electricidad de fuentes de energía renovable se le llama hidrógeno verde.

El hidrógeno puede ser utilizado de dos maneras:

• Para generar electricidad de nuevo utilizando celdas de combustible (como en el caso de los vehículos de hidrógeno).

• Para producir combustibles sintéticos carbono neutro (líquidos y gaseosos) utilizando hidrógeno y dióxido de carbono (CO2).

El CO2 requerido se puede capturar de varias fuentes puntuales, ya sea directamente del aire hasta de procesos industriales que producen CO2, incluidos la producción de biocombustibles (digestión y fermentación anaeróbica, etc.), las plantas de acero, de vidrio y de cemento, las refinerías de petróleo, la biomasa en plantas de calor y de generación de energía y la combustión en diferentes usos (como en las plantas eléctricas que usan combustibles fósiles).

En los vehículos con motor de combustión interna pueden ser consumidos de manera carbono neutral, razón por la cual son complementarios de los vehículos eléctricos, y podrían usarse en el parque vehicular de motores de combustión interna que todavía estaría en uso en las próximas décadas.

Es muy posible también que los usos finales de la electricidad generada con fuentes renovables se segmenten según evolucionen las innovaciones tecnológicas, ya sea en aquellos usos directos (con baterías como fuente de almacenamiento) o en aquellos usos indirectos (a través de hidrógeno en celdas de combustible o de electrocombustibles en motores de combustión interna).

El desarrollo de los electrocombustibles gaseosos y líquidos busca que éstos sean compatibles con las tecnologías de consumo y la infraestructura existentes actualmente de gas natural y de derivados de petróleo, tales como la infraestructura de transporte (por gasoductos y poliductos), de distribución (tanques de almacenamiento, camiones cisterna, estaciones de servicio, etc.) y de consumo (en vehículos de combustión interna de gasolina y diésel, en aviones, barcos, calderas industriales, etc.).

Los desarrolladores de esta opción buscan utilizar plenamente la infraestructura existente con el fin de reducir los costos hasta el cliente final al utilizar toda la gran infraestructura que ya existe.

Esta importante infraestructura fue desarrollada y financiada en años anteriores con base en las actividades de abastecimiento y distribución de gas natural y de derivados de petróleo.

El desarrollo de los electrocombustibles también busca reducirle los costos al consumidor final en toda la cadena de valor.

Esta fue también la estrategia de desarrollo de los vehículos eléctricos de baterías, la cual buscó utilizar plenamente la red eléctrica existente (líneas de transmisión y distribución, subestaciones eléctricas, etc.) para llevar la electricidad a las baterías de los vehículos.

En el caso del sector transporte, los vehículos eléctricos de baterías y de motor de combustión interna con electrocombustibles carbono neutro le llevan ventaja al vehículo de hidrógeno con respecto a la red de distribución.

No solamente el vehículo de hidrógeno es mucho más caro, sino que su abastecimiento requiere del desarrollo de toda una infraestructura totalmente nueva de transporte y distribución. Lo anterior entre otros factores diferenciadores que existen entre estas tres opciones en toda la cadena de valor, como las diferencias en la eficiencia energética.

Desde la perspectiva del futuro, los vehículos eléctricos de baterías son los que mejor se están posicionando, ya que en muchos países han venido penetrando el parque vehicular y se están convirtiendo en un factor clave que está impulsando la transición energética dentro de un entorno de lucha contra el cambio climático.

Dentro de este entorno de descarbonización y de lucha contra el cambio climático, los tres tipos de vehículos (movidos por electricidad almacenada en baterías, en hidrógeno y en electrocombustibles) buscan utilizar fuentes renovables de energía primaria y preferentemente aquellas que son de más bajo costo actual y futuro (como la solar y la eólica).

La revolución energética que está ocurriendo, la cual se va a profundizar en el futuro, hay que visualizarla en diferentes momentos donde las fuentes de energía emergen, evolucionan, interactúan, compiten y desplazan las unas a las otras. No es un proceso donde las fuentes de energía actúan aisladamente en el sistema energético.

Es dentro de este contexto de visión integral de un sistema, el cual he venido señalando en todas mis columnas anteriores, que los electrocombustibles están emergiendo y evolucionarán como nuevas opciones potenciales adicionales y complementarias a las existentes y a las nuevas que vendrán en el futuro para impulsar aún más la transición y la diversificación energética y la descarbonización.

Como sucede con muchas otras fuentes de energía emergentes, su importancia relativa en la matriz energética y en su transición futura va a depender de los avances de los continuos adelantos tecnológicos que se den en la cadena de valor de cada fuente, particularmente aquellos adelantos que inciden en la reducción de los costos.

Como lo he señalado en múltiples ocasiones, hay que tener claro que la transición energética en los países no está siendo impulsada por una sola fuente de energía en particular (como algunos lo predican en el país). Está siendo impulsada por un conjunto de fuentes de energía cuya participación en el tiempo en la matriz energética va a ir aumentando en detrimento de otras fuentes de energía cuya participación va a ir decayendo, todo en un proceso de cambio que dura décadas.

La evidencia está demostrando que la transición está conduciendo al mundo hacia una matriz energética que será la más diversificada jamás vista en la historia de la humanidad.

En los usos energéticos comerciales masivos, al igual que ocurre con el hidrógeno, los electrocombustibles todavía deben vencer ciertas barreras relacionadas con los costos, aunque los adelantos ya están provocando que se empiecen a producir con fines comerciales (como se expondrá en la siguiente columna).

Se estima que los continuos adelantos tecnológicos continuarán reduciendo sus costos en el futuro, lo que los convertirán en una opción complementaria a todas las otras opciones que emergen en el tiempo para impulsar la transición energética, la diversificación energética y la descarbonización.

2. Contexto de transición dentro del cual los electrocombustibles se desarrollarán

Las transiciones energéticas son procesos complejos que abarcan muchos factores, tales como tecnológicos, económicos, sociales y ambientales.

La matriz energética de los países, que es el mix o la estructura de las fuentes de energía que se usan, está compuesta de varias fuentes cuya composición o participación mayor o menor es evolutiva.

Vaclav Smil, en su libro “Energy Transitions. History, Requirements, Prospects” señala lo siguiente sobre la transición energética:

• “Es el cambio gradual en la composición del suministro de energía primaria, de un patrón específico de suministro hacia un nuevo estado de un sistema energético”.

• “Es una transición en las principales fuentes de energía utilizadas por la sociedad que generalmente toma décadas, incluso con un apoyo amplio generalizado, ya que las innovaciones tecnológicas, los cambios organizacionales y la adaptación social también deben tener lugar”.

En Costa Rica, algunas personas no conocedoras del tema indican, sin ningún fundamento, que una transición energética en un país se puede dar relativamente rápido (una década, por ejemplo), lo cual es erróneo ya que no corresponde a la evidencia que existe sobre la realidad.

Robert Hefner, en su libro “La Gran Transición Energética”, muestra igualmente que las transiciones energéticas son “impulsadas por los avances de la civilización”, dentro de un contexto de adaptación económica, social y organizacional, entre muchos otros factores. Sobre este proceso de cambio señala lo siguiente:

• “Cada fuente de energía es desplazada progresivamente por otra no porque se haya acabado, sino porque los costos para la sociedad, incluidos los costos económicos, ambientales y de seguridad, se hacen tan altos y los riesgos tan grandes que la fuente de energía pierde utilidad para los consumidores y los países”.

• “Durante toda la historia de la civilización, cada fuente de energía nueva que se ha introducido ha sido una fuente superior y más idónea que ha mejorado significativamente a la sociedad de muchas maneras”.

• “Cada fuente nueva de energía inicialmente le ha brindado a la sociedad una gran cantidad de eficiencias nuevas y una explosión de tecnologías nuevas que han llevado a un nuevo crecimiento económico inimaginable previamente, así como a una mejora ambiental y a una mejor calidad de vida en un mundo cada vez más moderno y sofisticado”.

Las fuentes de energía son desplazadas progresivamente por las nuevas que van emergiendo, por lo que no dejan de consumirse inmediatamente, sino que su consumo disminuye con el tiempo conforme avanza la transición.

La transición que se está dando en el Siglo XXI tiene algunas otras características con respecto a las transiciones anteriores. Además de los factores que provocaron las transiciones energéticas disruptivas del pasado (bajos costos, nuevas y mejores fuentes de energía, etc.), la transición que se está dando en este siglo incorpora una diversificación energética sin precedentes y un factor que está influyendo fuertemente: la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero para luchar contra el cambio climático.