Hidrógeno: AUTORES€¦ · HINICIO ATIN AERICA 2 Crrer 5 7A 74 O: 32 OOTA COOIA ineriiniio.o 57 1 24 442 e: 24 .iniio.o Corig Hiniio S.A. Un átomo, miles de posibilidades El hidrógeno

HINICIO LATIN AMERICA | Carrera 5 #70A - 74 Of: 302 | BOGOTA, [email protected] | (+57 1) 248 4420 ext: 204 | www.hinicio.com © Copyright - Hinicio S.A.

AUTORES

Patrick Maio Julián González Carlos Andrés LópezHINICIO S.A.

1

Hidrógeno:

Desde la conferencia COP21 celebrada en el 2015, el cambio climático ha estado en el tope de prioridades de la agenda política, económica y científica a nivel internacional. El hidrógeno y las celdas de combustible pueden, sin duda, ser parte de la solución a la crisis climática y convertirse en una piedra angular de los sistemas de energía y transporte del mañana, al igual que ser una pieza clave para descarbonizar varias industrias estratégicas. En Europa, Asia y América del Norte la revolución ya comenzó. En Hinicio pensamos que el 2020 será el año en el que América Latina active la adopción del hidrógeno. Con nuestros expertos en Hinicio y algunas personalidades que lideran este cambio en la región, les contamos el porqué y cómo.

A nivel global, las energías renovables y la movilidad eléctrica han sido dos de los más grandes ejes para la transformación de los sectores de la electricidad y el transporte, y América Latina no es la excepción. La reducción de costos en las energías renovables no convencionales (solar y eólica principalmente) ha facilitado la penetración de estas tecnologías en las redes eléctricas latinoamericanas dominadas tradicionalmente por una fuente que de por sí ya es bastante baja en emisiones: la hidráulica. Por otro lado, la reducción en costos de las baterías ha tenido un impacto considerable en los precios de venta de vehículos eléctricos, los cuales poco a poco han abierto promisorios caminos en los mercados regionales.

Si bien es cierto, en el corto y mediano plazo se prevé una acelerada diversificación de las matrices energéticas y la electrificación del transporte, el hidrógeno para uso energético también ha empezado a tomar fuerza como un vector energético creíble en varias economías desarrolladas como la Unión Europea, Japón, Corea del Sur, y en estados americanos como es el caso de California. Viendo esto ¿Cómo puede América Latina beneficiarse del auge de esta tecnología? Según las tendencias de los últimos años, un futuro a base de hidrógeno como vector energético para la región puede estar más cerca de lo que uno cree.

Una revolución para impulsar los sectores de energía y transporte sostenible en América Latina

Since the COP21 conference in 2015, climate change has been a top priority in the political, economic and scientific agenda at international level. Certainly, hydrogen and fuel cells could be part of the solution to the climate crisis, becoming a keystone for energy and transportation systems in the future, and turning into a key asset to decarbonize several strategic industries. In Europe, Asia and North America this revolution already started. At Hinicio, we consider that 2020 will be the year when Latin America will actively adopt hydrogen. Hinicio’s experts and some regional leaders of this sector provide insights as to why and how this change will take place.

Hydrogen: A revolution to impulse the sustainable energy and transport sector in Latin America


2

Un átomo, miles de posibilidades

El hidrógeno es el elemento más abundante del universo. Sin embargo, el hidrógeno libre no se encuentra en estado natural; comúnmente se halla en compuestos orgánicos como los hidrocarburos y también en el agua.

En el presente el 95% del hidrógeno libre comercializado se obtiene a partir de su “extracción” por medio de combustibles fósiles, siendo el reformado con vapor del gas natural (SMR, por sus silgas en inglés) el predominante. Al hidrógeno que se obtiene por estas vías se le denomina comúnmente “hidrógeno gris” y en la actualidad los mercados que demandan hidrógeno en importantes cantidades incluyen:

• La refinación del petróleo para producir hidrocarburos cortos (hidrocracking).

• La producción de fertilizantes, siendo el amoniaco (NH3) el más relevante.

• El enfriamiento de generadores en centrales de producción eléctrica.

• La producción de grasas y aceites hidrogenados.

• La estabilización de moléculas y atmósferas controladas para la producción de semiconductores, vidrio flotado, y aleaciones de acero.

No obstante, existen varios procesos para producir “hidrógeno verde”, es decir, hidrógeno generado en procesos de carbono neutro. Algunos de estos incluyen su producción a través de la gasificación o fertilización de biomasa, la termólisis (disociación del agua a muy alta temperatura) apoyada con energía solar, el SMR del biogás, y la electrólisis del agua. Éste último se percibe como la solución comercial más viable en la actualidad y con el potencial de cerrar la brecha que existe en la descarbonización simultánea de la energía y el transporte.

La electrólisis es un proceso mediante el cual es posible disociar la molécula de agua (H2O) en sus dos componentes constitutivos: hidrógeno diatómico (H2) y oxígeno (O), usando energía eléctrica como agente separador. Comercialmente, este proceso se lleva a cabo en equipos conocidos como electrolizadores, de los cuales existen varios fabricantes europeos, asiáticos y norteamericanos.

La electrólisis del agua también es un proceso reversible, es decir, que es posible recombinar el hidrógeno libre con oxígeno para formar nuevamente agua y como subproducto de ello se puede generar energía eléctrica. Este proceso se realiza en equipos que se denominan celdas de combustible, las cuales tienen varias similitudes con los electrolizadores a nivel de configuración, y que también son relativamente asequibles a nivel comercial en rangos de potencia que van desde pocos watts hasta megawatts de potencia instalada.

Figura 1. Fuentes para la producción de hidrógeno y usos finales. Fuente: Hinicio


3

Relación Costo/Beneficio en una economía del hidrógeno

La producción costo-eficiente de hidrógeno verde, acoplada a la creación de capacidades e infraestructura que permita su aprovechamiento en múltiples sectores productivos, es la base de lo que durante ya dos décadas se ha denominado “la economía del hidrógeno”. El término hace referencia a la construcción de sociedades que utilizan el hidrógeno como su vector energético fundamental, sirviendo como base para facilitar la construcción de matrices energéticas basadas en energías renovables, fomentar la industria basada en insumos de bajo carbono, reducir las emisiones asociadas al transporte liviano y pesado, y generar ciudades sostenibles.

La manera como se soporta una economía basada en hidrógeno es a través de cuatro pilares:

1. Vector energético para la integración de energías renovables y distribución de energía de carbono-neutro: Este pilar contempla un suministro de energía a través de infraestructura eléctrica. Se trata de unos electrolizadores acoplados a redes eléctricas que permiten almacenar excesos de generación renovable, permitiendo así una mayor penetración de fuentes no convencionales. Además, estos pueden prestar servicios auxiliares a la red para mejorar su confiabilidad.

2. Un combustible idóneo para descarbonizar el transporte pesado: Desde hace más de dos décadas, fabricantes reconocidos (Toyota, Hyundai, Honda, Daimler, BMW y General Motors) han realizado prototipos e incluso incluido en sus portafolios vehículos eléctricos con celda de combustible a hidrógeno (FCEV, por sus siglas en inglés). Los FCEV ofrecen hoy día autonomías superiores a los 700 kilómetros con un tanque lleno de hidrógeno, se recargan de 4 a 5 minutos y tienen un menor peso que los vehículos eléctricos a batería. Si bien para el transporte liviano los eléctricos a batería posiblemente terminarán siendo la mejor opción (al menos en el mediano plazo), los pronósticos indican que la tecnología del hidrógeno podría jugar un papel más importante en las aplicaciones de transporte pesado.

3. Un insumo renovable para descarbonizar la industria: Industrias de difícil electrificación como el vidrio, las grasas y aceites, los semiconductores, las refinerías, los fertilizantes y los químicos industriales, entre otras, son importantes consumidores de hidrógeno. En la actualidad, las grandes empresas de gases industriales (Air Liquide, Linde, Air Products) suministran este hidrógeno a las industrias, y unas pocas lo generan in-situ a través de reformadores SMR alimentados con gas natural. La generación, ya sea in-situ o centralizada de hidrógeno verde y su consumo dentro de estas industrias reducirá drásticamente su huella de carbono. Adicionalmente, generar calor desde los procesos y energía para autoconsumo, a través de turbinas, calderas y motores a combustión con hidrógeno ya es posible, habiendo experiencias exitosas documentadas de su mezcla con diésel y gas natural para combustión dual y ahorro de energía primaria. Por otro lado, el hidrógeno verde puede recombinarse con CO2 recapturado para producir metano, metanol verde u otros combustibles sintéticos limpios.

4. Sirve como un pilar para ciudades sostenibles: Al igual que para la industria, la distribución de hidrógeno a través de ductos urbanos se perfila como “el gas natural del futuro”. Empresas a nivel global productoras de electrodomésticos y gasodomésticos se encuentran en fase de pruebas de calentadores, estufas, y hornos que funcionen a base de hidrógeno puro. Así mismo, el hidrógeno puede utilizarse en co-generadoras residenciales y comerciales, pudiendo suplir así la necesidad de calor y energía en ámbitos urbanos de manera simultánea.

América Latina, un escenario perfecto para la producción de hidrógeno verde

América Latina cuenta con excepcionales condiciones para la producción de hidrógeno verde, ligadas principalmente a su abundancia de recursos renovables y fuentes hídricas que contribuyen a tener condiciones de producir el gas a precios altamente competitivos en mercados internacionales.


4

Figura 2. Economía a base de hidrógeno. Fuente: Hinicio

El hidrógeno es una apuesta complementaria al fomento de las energías renovables, la movilidad eléctrica, e incluso, al uso del gas natural como fuente energética de transición, condiciones que a nivel regional se están alineando dado el interés y los procesos de transformación de los sectores de energía y transporte que se vienen generando en distintos países de la región.

Algunas iniciativas a nivel regional que están empezando a posicionar el hidrógeno energético en la región son:

• Hidrógeno como eje para descarbonizar la minería chilena: La Corporación de Fomento a la Producción (CORFO) de Chile está trabajando con varios consorcios internacionales como ENGIE, Hydrogenics y Ballard en la investigación y promoción del uso de hidrógeno verde en procesos productivos, energización de campos, y transporte en las fuentes mineras del norte de Chile, la cual goza de una radiación solar muy favorable. Chile quiere convertirse en el primer productor de cobre verde del mundo y ser un exportador internacional de hidrógeno verde.

“América Latina se encuentra entre las regiones de más rápido crecimiento en el mundo para el desarrollo de energías renovables y la mayoría de sus países han implementado políticas públicas activas para las dichas energías. En Chile por ejemplo se están definiendo esquemas para favorecer el desarrollo del hidrógeno renovable. ENGIE está

a la vanguardia de la transición energética cero-carbono y estamos convencidos que el hidrógeno tiene un papel clave que desempeñar para el desarrollo de todo el potencial de las energías renovables y las soluciones de energía libre de carbono.

ENGIE está desarrollando activamente proyectos de hidrógeno renovable en el área. Chile por ejemplo es un país privilegiado en cuanto a recursos naturales, el espacio disponible que tiene y una concentración de demanda de alto potencial, lo que permite generar en gran escala hidrógeno verde. En cuanto a las primeras aplicaciones del hidrógeno renovable que vemos, estas están dirigidas a la industria química que necesita hidrógeno como materia prima, y al sector logístico y al sector minero, concretamente en la sustitución del diésel en el transporte y la disminución de emisiones de CO2.”

Nils GrobetGreen Hydrogen Business Development Manager in Latam - ENGIE

• El hidrógeno para reinventar una industria de oil and gas: ANCAP, la empresa de petróleos nacional de Uruguay inició en 2018 el proceso de investigar el uso de hidrógeno para


5

descarbonizar el transporte en Uruguay, y convertirse en la empresa líder a nivel nacional en la promoción y despliegue de la tecnología. Para 2021, se espera que entre en operación una flota piloto de 10 vehículos a hidrógeno (buses y/o camiones) para transporte inter-urbano. ANCAP no es la única empresa petrolera nacional en la región que está investigando aplicaciones de hidrógeno energético.

“La transición energética que estamos viviendo, como todas las disrupciones tecnológicas, son una oportunidad para que regiones emergentes asuman el liderazgo. En Uruguay ya demostramos que es posible una matriz de generación eléctrica 98%+ renovable y ahora aspiramos a ser pioneros en la descarbonización del transporte. Utilizar hidrógeno verde es una gran oportunidad para un país que no produce hidrocarburos, cuenta con excedentes de electricidad y una fuerte demanda en el transporte pesado.”

Marta Jara Presidente de ANCAP - Uruguay

• Planta experimental de hidrógeno en Costa Rica: Ad-Astra Rocket y RECOPE, empresa de petróleos de Costa Rica, pusieron en marcha en 2013 una planta de producción de hidrógeno vía electrólisis en la provincia de Guanacaste, para su utilización en un piloto de vehículos livianos y buses; además de poner en circulación los primeros Toyota Mirai en América Latina.

“En Siemens aprovechamos la matriz de generación eléctrica de Costa Rica, cuyas fuentes son mayormente renovables, para incorporar nuestras soluciones en producción de hidrógeno verde. Este vector energético es un combustible alternativo que mediante el acoplamiento entre los sectores eléctrico con el transporte, agrícola e industrial, reduciremos nuestra huella de carbono en las emisiones de CO2 totales del país, para una economía completamente descarbonizada.”

Jose Pablo RibaGerente GeneralSiemens S.A. - Costa Rica

• Producción de hidrógeno con excedentes de energía eólica: Hychico, una empresa privada argentina, desarrolló un proyecto de generación de energía eólica y generación de hidrógeno verde en la Patagonia (provincia de Chubut) del grupo petrolero CAPSA en el año 2011. El hidrógeno es mezclado con gas natural para alimentar motores de combustión que incrementan la potencia y disponibilidad para el proyecto.

“Nuestra región cuenta con uno de los mejores recursos renovables (eólicos y solar) a nivel mundial. En Patagonia y ciertas regiones de la cordillera de Los Andes, se combinan además adecuadas condiciones topográficas, demográficas, de recursos e infraestructura que son propicias para el desarrollo a gran escala de generación eólica y fotovoltaica. Estas condiciones resultan esenciales para la producción de Hidrógeno a partir de energías renovables y lograr costos de producción muy competitivos. Consideramos de vital importancia que los países de la región adopten políticas de estado que promuevan el desarrollo a nivel privado. Al presente no observamos interés suficiente y consideramos que en muchos casos se debe al desconocimiento sobre el tema. Esta primera barrera de desconocimiento implicaría difundir más las oportunidades y beneficios en el ámbito político que conllevaría el mercado de hidrógeno renovable.”

Sergio RaballoGerente General de Hychico S.AArgentina

El momento del hidrógeno empieza ahora

América Latina cuenta con excelentes perspectivas para ser el productor del combustible del mañana más importante a nivel global: matrices energéticas renovables, energía de bajo costo, acceso a recurso hídrico, y una ubicación geográfica que facilita la exportación de hidrógeno a los mercados de Asia y Europa.


6

La proliferación de proyectos piloto y estrategias nacionales de hidrógeno verde en la región denotan que las entidades de planeación energética nacional han identificado una oportunidad de apertura de un nuevo mercado para el aprovechamiento de un commodity de bajo carbono, y en el 2020 se prevé que el número de iniciativas se continuará en aumento en todo el continente.

“Observamos un creciente interés en materia de hidrógeno como energético en América Latina, en particular del H2 verde a partir de energías renovables. América Latina cuenta con la generación eléctrica de menor factor de emisión de gases de efecto invernadero y con alto potencial para un mayor aprovechamiento de las renovables. Desde el Grupo BID estamos muy complacidos de estar apoyando con cooperación técnica a países como Uruguay, Paraguay y Costa Rica en generar conocimiento y capacidades para un aprovechamiento de esta fuente de energía. Las iniciativas de polos de desarrollo con economías basadas en H2 que se están planteando en Europa y Asia, entre otras, son muy prometedoras.”

Roberto G. AielloEspecialista Principal Regional de EnergíaBanco Interamericano de Desarrollo - BID

“La región no solo tiene recursos naturales y materias primas, sino que cuenta con grandes potenciales en recursos energéticos sustentables, tales como eólica, solar e hidro, económicamente competitivos, que junto a la disponibilidad de espacio físico para proyectos, habilitarían el hidrógeno en un mercado local que está demandando soluciones sustentables para la industria, el transporte y la energía. Sin embargo, para su desarrollo se necesita fortalecer la inversión pública y mejorar el acceso al financiamiento, tanto local como internacional, por medio de visibilización de su potencial, certeza jurídica y promoción de la región en mercados internacionales.”

Rodrigo Vásquez TorresAsesor del Programa Energías Renovables y Eficiencia Energética, GIZ - Chile

El interés de las empresas del sector eléctrico y de gas y petróleo en tecnologías a base de hidrógeno ha incrementado notablemente desde el 2018 a medida que éstas se empiezan a posicionar como un eje para diversificación de portafolios hacia ecosistemas de bajo carbono, en conjunto con las energías renovables y la movilidad eléctrica.

Desafíos visibles para mayores avances

Para un despliegue gradual de proyectos y tecnologías del hidrógeno, tanto la región como la industria completa tiene varios desafíos pendientes por trabajar. En primer lugar, es necesario que tanto las iniciativas privadas como los entes de planeación nacionales aúnen esfuerzos para poder diseñar e implementar proyectos piloto en hidrógeno para movilidad, industria y almacenamiento de energía. Chile, Uruguay y Costa Rica demuestran cómo esta estrategia de combinar las capacidades y reactividad del sector privado con la creación de condiciones favorables a nivel de políticas públicas resulta en una adopción más rápida de éstas tecnologías, generando tracción de mercado. Adicionalmente, consideramos que si bien la tecnología del hidrógeno energético ya ha alcanzado madurez tecnológica, al igual que otras tecnologías innovadoras, sus costos iniciales siguen siendo aún elevados y por ende requieren de mecanismos financieros especiales, exenciones y subvenciones para facilitar su adquisición. Los donantes internacionales, quienes han jugado un rol fundamental para lograr la adopción de energías renovables en la región, pueden ahora igualmente tener un papel muy importante en apoyar la descarbonización de otros nichos de la economía donde el hidrógeno es una de las pocas soluciones que se percibe como realizable en el mediano plazo. Así mismo, se requiere seguir difundiendo conocimiento y creando capacidades institucionales para que éstas tecnologías se perciban como seguras, eficientes y banqueables.

Hinicio, empresa consultora con más de 12 años de experiencia en el sector del hidrógeno en Europa, cuenta también con una sólida trayectoria en América Latina y con el interés de seguir acompañando a empresas, autoridades públicas y organizaciones multilaterales a abordar los nuevos desafíos de esta transición energética.


7

Patrick MaioPatrick Maio es el fundador y CEO de HINICIO. Patrick tiene una Maestría en Ingeniera de Sistemas, un MBA, especializado en estrategia internacional y finanzas graduado de Solvay Business School, en Bélgica, y tiene un diplomado de «Leading Profesional Service Firms» de Harvard Business School. Con 20 años de experiencia en el campo de energía y movilidad sostenibles, y asumiendo el liderazgo de más de 150 proyectos en 19 países, Patrick posee un amplio rango de conocimientos, una sólida experiencia liderando de forma exitosa equipos y proyectos internacionales. Anteriormente Patrick fue gerente en EY y director del “European Hydrogen and Fuel cells Technology Platform” durante 3 años.

Julián González:Julian es ingeniero mecánico y ambiental y es Consultor Senior en Hinicio. Tiene una maestría con honores en Tecnología de Energía Sostenible de la Universidad Técnica de Delft en los Países Bajos y cuenta con más de cinco años de experiencia en eficiencia energética, energía renovable, hidrógeno y celdas de combustible, movilidad eléctrica, estudios de mercado y análisis de políticas públicas.

Carlos Andrés López Carlos es arquitecto y especialista en comunicaciones. Trabaja como Manager Global de Comunicaciones en Hinicio y posee una doble maestría en Economía, Desarrollo urbano y Cooperación internacional de la Universidad de Roma Tor Vergata y TU Darmstadt en Alemania. Carlos tiene amplia experiencia como consultor de comunicaciones para el desarrollo y manejo estratégico de proyectos sostenibles.

Acerca de los autores

Figura 3. Caminos de producción, acondicionamiento, almacenamiento y distribución del hidrógeno, tanto verde como gris. Fuente: Hinicio

Documents

Hidrógeno: AUTORES€¦ · HINICIO ATIN AERICA 2 Crrer 5 7A 74 O: 32 OOTA COOIA ineriiniio.o 57 1 24 442 e: 24 .iniio.o Corig Hiniio S.A. Un átomo, miles de posibilidades El hidrógeno