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Una pieza con neutralidad tecnológica dentro del rompecabezas de la transición energética
Roberto Dobles
roberto.dobles@gmail.com
Junto con otras soluciones en competencia, esta evolución del hidrógeno para convertirse en una pieza del proceso de transición energética se fortalecerá cuando los costos sus costos para el consumidor final (empresas, individuos, etc.) sean competitivos con otras soluciones, como el uso directo de la electricidad (en vehículos eléctricos de baterías, por ejemplo).
El concepto de neutralidad tecnológica que se está usando en el mundo en todos los sectores, incluyendo el sector energético, significa que los Estados no deben imponer ninguna solución tecnológica específica a los ciudadanos y a las empresas por decreto, ley o algún otro mecanismo, ya que los adelantos tecnológicos evolucionan muy rápido y con grandes cambios, muchos de ellos impredecibles y disruptivos.
La ruta del hidrógeno incluye el abastecimiento creciente de los usos tradicionales no energéticos y los usos energéticos en nuevos sectores (transporte, industria, etc.).
Esta ruta se integra y se entrelaza dentro de un proceso mucho mayor y más complejo que es la ruta de la transición energética mundial, la cual incluye una competencia entre muchas fuentes de energía.
Un estudio titulado The Future of Hydrogen, elaborado por la International Energy Agency (IEA), brazo energético de la OCDE, señaló lo siguiente sobre los usos del hidrógeno en el sector energético:
“Hoy en día, el hidrógeno se utiliza mayoritariamente en la refinación de petróleo y en la producción de fertilizantes. Para que pueda hacer una contribución significativa a las transiciones a las energías limpias, el hidrógeno debe adoptarse también en sectores en los que está casi completamente ausente en este momento, como el transporte, los edificios y la generación de electricidad”.
En los usos energéticos del hidrógeno, esta ruta de adopción va a estar marcada por una gran competencia en materia de costos y de reducción de emisiones, donde las mejores tecnologías irán desplazando paulatinamente a las tecnologías inferiores.
Será una ruta de gran evolución e innovación tecnológica continua durante varias décadas y de alta competencia entre los países y las empresas por posicionarse en los mercados internacionales y en la transición interna de la ruta hacia fuentes de hidrógeno de menor costo y de menores emisiones.
Los ámbitos de mayor competencia en la ruta del hidrógeno serán los siguientes:
- Competencia entre empresas y países.
- Competencia interna entre diferentes fuentes de hidrógeno (gas natural, carbón, petróleo, biomasa, electrólisis del agua con electricidad generada con energías renovables, etc.), donde la reducción continua de costos y de emisiones será clave.
- Competencia en el sector energético con otras opciones, particularmente con el uso directo de la electricidad (en vehículos eléctricos de baterías, etc.).
1. El hidrógeno será una parte o una pieza de la solución en la transición energética en el futuro
La adopción progresiva en el sector energético en las décadas a venir convertirá al hidrógeno en una parte o una pieza de la solución en la transición energética en el futuro.
Su participación porcentual en la oferta energética en el mundo será mayor o menor según evolucionen los costos con respecto a los costos de otras de las diversas opciones disponibles (como la opción del uso directo de la electricidad en vehículos eléctricos de baterías, etc.).
Un estudio publicado por la International Energy Agency (IEA), con el título “Global Hydrogen Review 2021”, señaló lo siguiente:
“El hidrógeno es una parte importante del Escenario de Cero Emisiones Netas, pero es solamente una pieza del rompecabezas. Lograr cero emisiones netas para el 2050 requerirá de una amplia gama de tecnologías para transformar el sistema energético.
Los pilares fundamentales para descarbonizar el sistema energético mundial son la eficiencia energética, los cambios de comportamiento en el consumo, la electrificación, las energías renovables, el hidrógeno y los combustibles a base de hidrógeno, y CCUS (captura, uso y almacenamiento de carbono; del inglés Carbon Capture, Usage and Storage).
La importancia del hidrógeno en el Escenario de Emisiones Netas Cero se refleja en su creciente participación en el Consumo Final Total de Energía (CFTE): en el 2020, el hidrógeno y los combustibles a base de hidrógeno representaron menos del 0,1 %, pero para el 2030 alcanzarán el 2 % del CFTE y el 10% en el 2050.
Sin embargo, por sí solo, este aumento de la demanda no es suficiente para hacer del hidrógeno un pilar clave de la descarbonización.
Una barrera clave para el hidrógeno bajo en carbono es la brecha de costos con el hidrógeno proveniente de los combustibles fósiles. En la actualidad, la producción de hidrógeno a partir de combustibles fósiles es la opción más barata en el mundo.
Australia, Chile, Oriente Medio y Norte de África emergen como regiones claves exportadoras en el Escenario de Compromisos Anunciados, beneficiándose del bajo costo de producir hidrógeno a partir de energías renovables y de gas natural con CCS (Carbon Capture and Storage)”.
2. Situación actual de la producción mundial de hidrógeno
El punto de inicio de la ruta del hidrógeno a nivel mundial empieza con el 96% del hidrógeno producido con combustibles fósiles.
Según los datos de la International Energy Agency (IEA), el 96% del hidrógeno producido en todo el mundo se produce con combustibles fósiles: 48% gas natural, 30% petróleo, 18% carbón y solamente un 4% con electrólisis del agua.
De ese 4% del hidrógeno que se produce actualmente mediante la electrólisis del agua, un estudio del World Economic Forum señala que “el hidrógeno verde, producido con energías renovables, actualmente representa solo el 0,1% de la producción mundial de hidrógeno”.
Los porcentajes de esta estructura de producción actual en el mundo son un reflejo de varios factores, tales como la disponibilidad en cada país de cada una de las materias primas para producir hidrógeno y los costos asociados a su producción.
Cada país aprovecha la disponibilidad, la producción y las reservas de sus propios recursos naturales para producir hidrógeno, por lo que los porcentajes varían mucho de país a país. Tal es el caso de los principales productores a nivel mundial:
- En China, que es el principal productor de hidrógeno del mundo y que tiene grandes reservas de carbón, el 62% del hidrógeno proviene actualmente de esta fuente, 19% del gas natural, el 18% de otros hidrocarburos y alcoholes y el 1% de electrólisis del agua. China es actualmente el principal productor de carbón y el décimo productor de gas natural del mundo.
- En los EE.UU., que es el segundo productor de hidrógeno del mundo, y que tiene grandes reservas de gas natural, el 95% del hidrógeno proviene de esta fuente. Los EE.UU. son actualmente el cuarto productor de gas natural el mundo.
La materia prima de menor costo en este momento es el gas natural, seguido por el petróleo, el carbón y finalmente la electrólisis del agua (que es la fuente más cara actualmente).
Al tener el costo más bajo, los países que tienen altas reservas de gas natural producen hidrógeno mayoritariamente con este recurso como materia prima.
Se espera que las emisiones asociadas a la producción de hidrógeno vayan bajando a través de la migración hacia procesos y tecnologías que reduzcan y finalmente eliminen las emisiones.
3. La importancia del hidrógeno verde y del hidrógeno azul
Para poder convertirse en una solución de peso en la transición energética mundial, la producción de hidrógeno debe migrar paulatinamente hacia tecnologías y procesos industriales que generen menos emisiones al ambiente y que sean simultáneamente competitivas en costos.
La producción de hidrógeno mediante la electrólisis del agua con electricidad generada por fuentes renovables de energía (para producir hidrógeno verde) y la producción a partir del gas natural y del carbón con las tecnologías CSS y CCUS (para producir hidrógeno azul) se están perfilando como las dos tecnologías que van a competir más y a convivir o coexistir por décadas en el futuro. Las siglas CCS se refieren a la tecnología Carbon Capture and Storage.
Están surgiendo otras tecnologías para producir hidrógeno verde, como la fotocatálisis. Esta tecnología divide foto electroquímicamente el agua, y el hidrógeno se produce utilizando la luz solar y semiconductores especializados llamados materiales fotoelectroquímicos, que utilizan la energía de la luz para disociar directamente las moléculas de agua en hidrógeno y oxígeno.
En relación con el hidrógeno azul, un artículo titulado “Grey, blue, green – why are there so many colours of hydrogen?”, publicado por el Foro Económico Mundial, señala lo siguiente:
“El hidrógeno se etiqueta en azul cada vez que el carbono generado a partir del reformado con vapor (del gas natural o del carbón) se captura y almacena bajo tierra a través de la captura y almacenamiento de carbono (CCS).
Por lo tanto, a veces se hace referencia al hidrógeno azul como neutro en carbono, ya que las emisiones no se dispersan en la atmósfera. Sin embargo, algunos argumentan que ‘bajo en carbono’ sería una descripción más precisa”.
4. Importancia de la neutralidad tecnológica en la ruta del hidrógeno
La neutralidad tecnológica está siendo un factor clave en la estrategia en la ruta del hidrógeno, por lo que los países no se están “casando” con una sola tecnología y con un solo proceso para producir hidrógeno.
Contrario a lo que el Gobierno busca en Costa Rica, sin ningún estudio técnico, los países en el mundo están adoptando una estrategia multicolor con neutralidad tecnológica para ir avanzando en la ruta del hidrógeno.
Estos países buscan una estrategia de neutralidad tecnológica para producir simultáneamente hidrógeno a partir de diferentes fuentes según la disponibilidad de sus recursos naturales nacionales y según la evolución de los continuos adelantos tecnológicos para ser competitivos a través del tiempo y tener éxito en el desarrollo nacional de la ruta del hidrógeno.
En la transición energética evolutiva que está ocurriendo en el mundo, la ruta mundial del hidrógeno va a ir desenvolviéndose dentro del marco de una estrategia multicolor tecnológicamente neutra, la cual conlleva a múltiples fuentes y tecnologías de producción de hidrógeno en una evolución continua de reducción de costos y de emisiones.
Según la disponibilidad de sus recursos naturales nacionales, muchos países producirán así simultáneamente hidrógeno proveniente de varios de sus recursos naturales locales como, por ejemplo, la radiación solar, el viento, el gas natural con CCS y el carbón con CCS.
Se irán construyendo instalaciones industriales para producir hidrógeno verde con energías renovables (particularmente con energía solar y eólica conforme los adelantos tecnológicos vayan reduciendo los costos), pero también paralelamente se irán instalando las tecnologías de CCS y CCUS en las grandes instalaciones industriales actuales de producción de hidrógeno con gas natural (EE.UU., etc.) y con carbón (China, Australia, etc.) para producir simultáneamente hidrógeno azul.
Sin perjuicio del futuro del hidrógeno verde, el estudio indicado anteriormente titulado “Global Hydrogen Review 2021” de la International Energy Agency señaló lo siguiente con respecto a las tecnologías y procesos para producir hidrógeno azul:
“La captura, el uso y el almacenamiento de carbono (CCUS, por sus siglas en inglés) es un facilitador de la producción de hidrógeno con bajo contenido de carbono y de menor costo.
CCUS también puede proporcionar una vía de menor costo para producir hidrógeno bajo en carbono a partir de gas natural o carbón en países con recursos de bajo costo. El CO2 capturado se puede utilizar de varias maneras, incluso para producir combustibles limpios de aviación”.
5. Conclusiones
En el mundo se tiene claro que la ruta del hidrógeno en el futuro estará caracterizada por una gran y creciente competencia internacional en un mercado global donde la competitividad de clase mundial con neutralidad tecnológica (en términos de costos bajos, calidad y reducción de emisiones) es vital para poder tener éxito.
Dentro de este contexto de un gran mercado global y de alta competencia internacional, esta ruta tendrá una transición interna paulatina de décadas donde interactuarán diversos procesos industriales y tecnologías que permiten extraer el hidrógeno de diversas materias primas.
Las tecnologías, las materias primas y los procesos industriales de mayor costo y mayores emisiones irán siendo desplazados progresivamente por las opciones de menor costo y menores emisiones.
Contrario a lo que está ocurriendo en el mundo, en Costa Rica el Gobierno piensa que dentro de este contexto de mercado global y creciente competencia internacional, el desarrollo del hidrógeno en el país no debe tener neutralidad tecnológica, y lo hace sin acreditar estudios.
El Gobierno ha buscado iniciar el desarrollo del hidrógeno en el país con una estrategia de alto costo basada en el mercado local, sin visualizar ninguna transición interna dentro de la ruta del hidrógeno y sin considerar la imperante necesidad de neutralidad tecnológica y de competitividad internacional con respecto a otros países.
Como era de esperar cuando no hay estudios rigurosos, no ha ocurrido nada relevante en el país relacionado con el desarrollo comercial del hidrógeno para usos energéticos y no energéticos desde que el Gobierno hizo su propuesta, incluyendo el desarrollo del mercado nacional e internacional y el desarrollo de la infraestructura de transporte, almacenamiento, distribución, comercialización y exportación.
Muchos países cercanos con los que tenemos tratados de libre comercio y que serán también competidores nuestros en la ruta del hidrógeno (como los EE.UU., México, Colombia, Perú y Chile) tienen una estrategia muy competitiva de neutralidad tecnológica multicolor para producir y exportar competitivamente hidrógeno proveniente de diferentes fuentes en un proceso de cambio permanente hacia el futuro para reducir continuamente los costos y las emisiones.
Existe además un proyecto de ley, ya aprobado por la Comisión de Asuntos Agropecuarios de la Asamblea Legislativa, para subsidiar fiscalmente la producción de hidrógeno de alto costo sin neutralidad tecnológica.
La Contraloría General de la Republica ha objetado este proyecto de ley ante los diputados porque carece de estudios.
Además, en un momento de severa crisis fiscal y de carencia de recursos, los subsidios fiscales a la producción de hidrógeno para compensar parcialmente los altos costos generan dudas.
Ante la carencia de estudios, no se sabe tampoco si este proyecto de ley de subsidios fiscales a la producción nacional de hidrógeno infringe las disposiciones contenidas en los tratados de libre comercio que tiene Costa Rica con muchos países y que serían productores y exportadores de hidrógeno.
Entre muchas otras cosas, no se tiene claro que el desarrollo energético de un país debe ser para crear competitividad, progreso y riqueza nacional, y que no puede darse ningún desarrollo energético comercial relevante si no es competitivo desde el punto de vista internacional.
