Energy Transition

El 85% oculto: Cómo hacer que el hidrógeno sea rentable

Una estación de carga de hidrógeno True Zero para vehículos de pila de combustible en San Diego, California, EE.UU., el 9 de noviembre de 2021.  REUTERS/Mike Blake

El hidrógeno puede contribuir a descarbonizar el 25% de las emisiones mundiales de CO2 relacionadas con la energía, según el Departamento de Energía de Estados Unidos. Image: REUTERS/Mike Blake

Ted McKlveen
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Hydrogen

  • El hidrógeno es la solución más prometedora para afrontar varios sectores difíciles de descarbonizar, como la producción de acero y el transporte pesado.
  • Pero debemos actuar para reducir los costos en toda la cadena de valor del hidrógeno y garantizar que sea competitivo.
  • Si nos centramos en el 85% de los "gastos ocultos" del hidrógeno, que a menudo se pasan por alto, podemos conseguir que alcance la paridad económica con el diésel.

El hidrógeno es la solución más prometedora para descarbonizar varios sectores de difícil descarbonización, como la producción de acero (8% de las emisiones mundiales de dióxido de carbono, o CO2) y el transporte pesado (12% de las emisiones mundiales de CO2).

De hecho, el Departamento de Energía de EE. UU. cree que el hidrógeno puede contribuir a descarbonizar el 25% de las emisiones mundiales de CO2 relacionadas con la energía. Pero hay que seguir trabajando para reducir sus costos.

Esto es lo que hay que tener en cuenta para desarrollar toda la cadena de valor del hidrógeno y garantizar que su precio sea competitivo con el del diésel.

Esfuerzos para abaratar la producción de hidrógeno

Se ha hecho especial hincapié en abaratar la producción de hidrógeno para que sus aplicaciones sean económicamente viables.

En Estados Unidos, la Ley de Reducción de la Inflación introdujo una lucrativa reducción fiscal -de 3 dólares por kilogramo de hidrógeno sin emisiones- para fomentar la construcción de nuevas instalaciones de producción de hidrógeno.

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En todo el mundo, los inversores han invertido más de mil millones de dólares en nuevas empresas de electrolizadores como Electric Hydrogen, Ohmium, Verdagy y EvolOH, que prometen reducir el costo de la producción ecológica de hidrógeno mediante la innovación y los avances científicos.

Y más recientemente, el "hidrógeno geológico" de origen natural ha recibido importantes inversiones, ya que promete otra vía para reducir el costo de la producción de hidrógeno.

Las inversiones en la producción de hidrógeno son importantes: los precios actuales del hidrógeno limpio son demasiado elevados y variables para su adopción por los usuarios finales.

Sin embargo, invertir únicamente en la producción de hidrógeno no es suficiente para convertirlo en una opción viable en sectores como el transporte pesado. Hay que abordar toda la cadena de suministro -desde la producción hasta el uso final- para minimizar el costo del hidrógeno.

Dónde reside el 85% oculto de los costos del hidrógeno

Investigadores del Laboratorio Nacional de Argonne determinaron en 2019 que los costos de producción del hidrógeno representan solo el 15% del precio final "en el surtidor" del hidrógeno utilizado en el transporte.

El 85% restante -u "oculto"- de los costos del hidrógeno a menudo se pasa por alto, pero dichos costos también deben reducirse para que el transporte pesado impulsado por hidrógeno alcance la paridad económica con el diésel.

El 15% oculto de los costos del hidrógeno.
La producción sólo representa el 15% de los costos del hidrógeno. Image: Datos del Laboratorio Nacional Argonne, gráfico de Verne

En el momento del estudio del Laboratorio Nacional Argonne, el hidrógeno costaba entre 13 y 16 dólares por kilogramo en las estaciones de servicio de California.

En términos de precio por kilogramo, sólo el 15% de éste se debe a la producción (~2USD/kg). Aproximadamente el 50% del precio del hidrógeno procede de la estación (equipos como compresores y almacenamiento in situ) y el 35% de la distribución. Esto significa que un asombroso 85% del precio final del hidrógeno se debe a factores ajenos a la producción.

Los grupos de interés del transporte pesado, desde los propietarios de flotas hasta los fabricantes de equipos originales (OEM), suelen citar entre 4 y 5 dólares por kilogramo como el precio del hidrógeno necesario para que el transporte por carretera con hidrógeno alcance la paridad de rentabilidad con el diésel. Por tanto, es evidente que reducir el costo de producción no basta para alcanzar el objetivo de precio necesario para impulsar el uso del hidrógeno.

Invertir para reducir los costos del hidrógeno

Aunque el proceso de producción de hidrógeno puede variar -y variará- en función de una serie de factores, la conclusión es clara: tenemos que invertir en la reducción de los gastos de suministro y de recarga de hidrógeno.

Afortunadamente, existen vías claras para reducir los costos del suministro de hidrógeno y de las estaciones de servicio.

1. El transporte del hidrógeno (35%)

Hay dos factores que influyen en los costos de suministro: la densificación del hidrógeno en las instalaciones centrales de producción (por ejemplo, la licuefacción del hidrógeno) y el suministro de hidrógeno a las estaciones de servicio mediante camiones.

La licuefacción centralizada del hidrógeno puede añadir 2,75 USD/kg al costo del hidrógeno: una cifra significativa en el contexto del objetivo de un costo total de 4-5 USD/kg.

Nuestra empresa, Verne, identificó este condicionante del precio y construyó un sistema que puede alcanzar densidades de hidrógeno equiparables a un costo un 65% inferior, desbloqueando las altas densidades necesarias para la distribución con unos costos energéticos mucho más bajos.

Los costos de transporte del hidrógeno por camión también se reducirán con el tiempo: a medida que se construyan más plantas de producción de hidrógeno, la distancia promedio entre los lugares de producción y las estaciones de servicio disminuirá, lo que reducirá las distancias y los costos de entrega.

También se está innovando para aumentar la cantidad de hidrógeno que puede transportar cada camión, maximizando la eficiencia de cada viaje y disminuyendo el número de viajes de reparto necesarios.

2. Los costos de la estación de hidrógeno (50%)

Costos de una estación de hidrógeno
Detalle de los costos de la estación de hidrógeno, incluidos el compresor, el almacenamiento, la refrigeración y el surtidor. Image: Datos del Laboratorio Nacional Argonne, gráfico de Verne

La tecnología de las estaciones de hidrógeno también presenta claras posibilidades de reducción de costos. Varios componentes, como los compresores y los surtidores, pueden alcanzar un costo inferior simplemente aumentando el volumen de producción. La innovación en compresores puede reducir aún más los costos y aumentar la confiabilidad.

Verne también está estudiando los costos de las estaciones con una nueva tecnología que disminuye la presión necesaria para el repostaje de hidrógeno, reduciendo el costo de los compresores de alta presión. La utilización de una presión más baja también aumenta la fiabilidad y el tiempo de funcionamiento del compresor, una de las principales fuentes de frustración para los usuarios de hidrógeno en la actualidad.

Además del compresor, también es fundamental reducir el costo de los surtidores de combustible (>10% de los costos de las estaciones). La innovación y la normalización de los surtidores pueden reducir costos y optimizar al máximo las flotas y los conductores de camiones.

Reducir el costo del hidrógeno

Para que el hidrógeno alcance el potencial prometido en sectores difíciles de descarbonizar, como el transporte pesado, el costo total del hidrógeno debe disminuir.

Esta reducción de costos será posible gracias a una mayor inversión: al igual que en la producción de hidrógeno, se necesitan nuevos enfoques y tecnologías para optimizar el reabastecimiento y la distribución.

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La coordinación entre los desarrolladores de infraestructuras, los fabricantes de equipos originales, los gobiernos, los laboratorios de investigación y las start-ups también será importante para garantizar la estandarización y comercialización de los equipos y métodos más innovadores y rentables.

Invertir en la reducción de costos en toda la cadena de valor del hidrógeno, y no sólo en su producción, permitirá que el hidrógeno desplace al diésel e inaugure una nueva era del transporte pesado.

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