Los electrocombustibles como opciones energéticas complementarias en el futuro (II): la estrategia de “Electricidad hacia X”

Roberto Dobles roberto.dobles@gmail.com | Lunes 11 octubre, 2021

En la comuna anterior se señalaron varios aspectos claves relacionados con la opción energética emergente de los electrocombustibles (combustibles sintéticos líquidos y gaseosos carbono neutro), los cuales son parte integral de la estrategia “Electricidad hacia X” (del inglés “Power-to-X”, o las siglas “PtX”).

Estas opciones energéticas son complementarias a todas las otras opciones actuales y las que están emergiendo para la transición y la diversificación energética y la descarbonización de la economía.

1. “Electricidad hacia X”

Esta estrategia contiene muchas actividades y opciones para utilizar la electricidad generada con fuentes renovables de energía en algo más que su uso directo.

Se trata de un conjunto de iniciativas de conversión y almacenamiento de energía eléctrica, así como de reconversión de nuevo en electricidad.

La “X” que se usa en este concepto puede referirse a varias opciones posibles para convertir la electricidad en otros portadores de energía (“energy carriers”), incluyendo las siguientes opciones: electricidad a combustibles líquidos y gaseosos, electricidad a hidrógeno, electricidad a amoníaco, electricidad a productos químicos, electricidad a líquidos, electricidad a metano (gas natural), electricidad a comida, electricidad a gas de síntesis, entre otras opciones.

En el centro de la mayoría de los enfoques de “Electricidad hacia X” (Power-to-X, PtX) está la utilización de electricidad renovable para producir hidrógeno a través de la electrólisis del agua (H2O) y luego, con el hidrógeno producido de esta manera, producir otros productos energéticos y no energéticos.

El hidrógeno que se produce de esta forma se puede utilizar directamente como portador de energía final o se puede convertir en otros productos, por ejemplo, en combustibles líquidos, en gas metano, en gas de síntesis, en electricidad y en productos químicos.

Al hidrógeno producido con electricidad generada con fuentes renovables de energía se le llama hidrógeno “verde” por su origen de energías renovables no por su color, ya que el hidrógeno no tiene color.

Al igual que el gas natural, el hidrógeno es inodoro, incoloro y no tiene sabor, lo que lo hace indetectable para los sentidos humanos.

Con el proceso de transición energética en este siglo, que durará varias décadas, ha empezado una carrera tecnológica para encontrar nuevas opciones energéticas de bajo costo que reduzcan las emisiones de gases de efecto invernadero y que a la vez puedan ser utilizados eficientemente en motores y en otros equipos móviles y estacionarios.

Además del surgimiento de los vehículos eléctricos de baterías, que han venido penetrando el mercado vehicular del transporte público y privado y que se perfilan como la opción de movilidad dominante en el futuro, está surgiendo la opción complementaria de los combustibles sintéticos, que son combustibles líquidos y gaseosos sintéticos que se producen exclusivamente con electricidad generada con fuentes renovables de energía.

Se les llama electrocombustibles (e-combustibles, del inglés e-fuels) porque provienen de la electricidad y son un tipo emergente de combustibles sintéticos neutros en carbono, tales como la e-gasolina, e-diésel y el e-queroseno (para aviones).

Estos combustibles líquidos y gaseosos almacenan la energía eléctrica. Se producen utilizando hidrógeno proveniente del agua producido por la electricidad generada con energías renovables y CO2 (el cual puede provenir de cualquier fuente, ya sea del aire o de otra fuente).

Se pueden almacenar y transportar fácilmente a largas distancias y sin pérdida de energía, como cualquier otro combustible líquido y gaseoso. El hidrógeno es también un electrocombustible.

Los electrocombustibles líquidos y gaseosos son climáticamente neutrales porque no generan gases de efecto invernadero adicionales.

Ya es técnicamente posible producir y usar combustibles sintéticos para los millones de motores de combustión interna existentes, los cuales serían una opción de reemplazo progresivo de los combustibles tradicionales, como la gasolina y el diésel provenientes del petróleo.

La expectativa es que, con los electrocombustibles carbono neutro, muchos de los millones de vehículos actuales y futuros con motores de combustión interna podrán seguir siendo utilizados en el futuro sin causar daño climático al planeta, mientras los vehículos eléctricos de baterías siguen su penetración del mercado de la movilidad.

Un artículo publicado hace poco en el The Wall Street Journal y titulado “Can E-Fuels Save the Combustion Engine?, Proponents say they should be part of a low-carbon future”, señala lo siguiente:

“Los combustibles sintéticos, que son versiones prácticamente neutrales en carbono de la gasolina, el diésel y el queroseno, podrían prolongar la vida útil de la tecnología de los motores de combustión”.

“Quizás el motor de combustión no esté muerto después de todo. Los combustibles sintéticos están atrayendo un interés creciente como una forma de hacer que sectores que van desde aviones hasta barcos y automóviles sean más ecológicos sin tener que reemplazar sus motores tradicionales”.

“Conocidos como electrocombustibles o e-combustibles, estos combustibles sintéticos se fabrican mezclando hidrógeno derivado de fuentes renovables con dióxido de carbono (CO2) capturado, para crear una versión prácticamente neutra en carbono de combustibles como la gasolina, el diésel y el queroseno”.

El principal uso del queroseno sintético sería para los aviones jet, al sustituir el queroseno proveniente del petróleo.

Las empresas fabricantes de vehículos y las empresas energéticas han venido trabajando en los electrocombustibles (que es electricidad generada con fuentes renovables y almacenada químicamente en combustibles líquidos y gaseosos) como una opción complementaria y paralela a la movilidad eléctrica directa (como es el caso de los vehículos eléctricos de baterías).

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, 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 busca reducirle los costos al consumidor final en toda la cadena de valor.

2. Ejemplo de un proyecto de implementación de la estrategia “Electricidad hacia X”

Un artículo titulado “Porsche Working on Synthetic Fuel to Make ICE (Internal Combustion Engine) Cars as Clean as EVs (Electric Vehicles). The hydrogen-based fuel will be ready for testing in 2022, including in the new Porsche 911 GT3 Cup race car”, publicado por Car and Driver, señala lo siguiente:

“Los vehículos eléctricos de baterías son el futuro, pero los vehículos con motores de combustión interna no van a desaparecer pronto, por lo que los combustibles sintéticos podrían proporcionar una opción más ecológica para la gran mayoría de los automóviles que circulan en la actualidad”.

“Los electrocombustibles que Porsche está probando utilizan ingredientes de CO2 e hidrógeno y se fabrican con energía renovable, lo que reduce significativamente las emisiones de gases de efecto invernadero en comparación con los combustibles derivados del petróleo”.

“Porsche está lejos de ser el primero en sumergirse en la investigación de combustibles sintéticos. Audi, Bosch y McLaren han estado trabajando en la tecnología durante años”.

“Comprar un vehículo eléctrico no cambia el hecho de que la gran mayoría de los autos que se venden hoy en día funcionan con gasolina y van a permanecer en la carretera durante mucho tiempo. Como una forma de hacer que la conducción de vehículos existentes sea más sostenible, Porsche ha estado trabajando en combustibles sintéticos que se llaman eFuels que, según la compañía, pueden hacer que un motor de combustión interna sea tan limpio como un vehículo eléctrico de baterías”.

Otro reciente artículo titulado “Porsche inicia la construcción en Chile de la primera planta productora de combustibles ecológicos; ya están en marcha los preparativos para la siguiente gran fase comercial”, publicado por AutoCosmos, señala lo siguiente:

“Porsche y Siemens Energy se han unido a varias compañías para construir una planta productora de combustible prácticamente neutro en CO2 (e-fuel) en Punta Arenas, Chile.

Inicialmente está siendo construida una planta piloto en la Patagonia, misma que se espera produzca alrededor de 130,000 litros de e-fuels en 2022.

Posteriormente, la capacidad será ampliada en dos etapas hasta alcanzar unos 55 millones de litros en 2024 y unos 550 millones de litros en 2026.

Por su parte, Porsche ya se encuentra en fase de pruebas con los e-fuels, que utilizará en sus propios vehículos con motor de combustión interna.

Además de Porsche, Siemens Energy y HIF, también participan en el proyecto Haru Oni las empresas Enel, ExxonMobil, Gasco y ENAP”.

Un artículo publicado por Green Car Congress, titulado “Porsche, Siemens Energy and partners advance climate-neutral eFuels development; Haru Oni pilot in Chile”, señala lo siguiente:

“Los electrolizadores utilizarán la electricidad generada con energía eólica para producir hidrógeno verde. En un segundo paso, el CO2 se obtendrá a través de la filtración del aire para luego combinarlo con el hidrógeno verde para formar metanol sintético”.

“El resultado es metanol renovable, el cual se convertirá luego en un combustible respetuoso con el clima utilizando la tecnología MTG (Metanol To Gasoline), la cual contará con la licencia y el respaldo de ExxonMobil”.

“El proyecto de Haru Oni en la provincia de Magallanes aprovecha las excelentes condiciones del viento en el sur de Chile para producir un combustible (electrogasolina o e-gasolina) climáticamente neutro con la ayuda de energía eólica verde”.

3. Conclusiones

Las tecnologías que se utilizan en la estrategia “Electricidad hacia X” han surgido de los continuos adelantos tecnológicos que se están dando en el sector energético, los cuales se irán acrecentando en el futuro.

Como lo he venido señalando en muchas de mis columnas anteriores, los permanentes adelantos tecnológicos están generando una creciente cantidad de nuevas opciones energéticas, lo que provoca que en el futuro habrá una mayor diversificación energética y una creciente una competencia entre todas las opciones energéticas que tengan una serie características económicas, sociales y ambientales que las hagan atractivas.

Contrario a lo que está ocurriendo en el mundo, en Costa Rica el Gobierno y sus instituciones buscan continuamente limitar y obstaculizar muchas de las opciones energéticas que los adelantos tecnológicos están potenciando, como ha ocurrido con la energía solar, que además es una de las dos fuentes de energía primaria fundamentales de la estrategia “Electricidad hacia X”.

Los electrocombustibles como opciones energéticas complementarias en el futuro (II): la estrategia de “Electricidad hacia X”

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