Nuestro país sigue de cerca la agenda mundial en materia de descarbonización, fundamentalmente por los compromisos asumidos en materia ambiental. En ese escenario, el hidrógeno aparece en el horizonte como la molécula protagonista del las combustiones del futuro. Los ingenieros, los economistas y los abogados argentinos ya trabajan en las posibilidades de desarrollo del primer elemento de la tabla periódica el más ligero y abundante que existe.
En la física como en la economía la imaginación choca con el principio de realidad: los recursos financieros para su desarrollo se muestran tan volátiles como el propio hidrógeno. Este extenso pero interesantísimo trabajo elaborado por dos nombres de larga trayectoria en el sector energético y publicado en la Carta Energética que edita Montamat&Asociados resulta un verdadero tour virtual del camino hacia el futuro.
Por Ing. Julieta Rabinovich y Lic. Sebastián Scheimberg
A juzgar por el espacio que ha tenido en la discusión estratégica nacional y los nuevos marcos institucionales creados para su investigación y desarrollo, el hidrógeno está llamado a ser el nuevo protagonista del sector energético, ya no de largo sino, dependiendo del observador, de mediano plazo. En efecto, en los últimos días el Consejo Nacional Económico Argentino ha presentado paneles de discusión y propuestas de armado de un Plan Estratégico que acercan a nuestro país a la frontera internacional del conocimiento y el planeamiento energético más avanzado globalmente[1].
Si bien la propuesta de mirar hacia el mundo en pos de descarbonizar la matriz energética nacional es una estrategia loable, la posibilidad de adoptar mejores prácticas internacionales en un contexto de desequilibrio macroeconómico no parece más que un objetivo aspiracional (y que evita cualquier tipo de roce en el terreno ideológico con quienes ejecutan las políticas públicas en tiempo presente), particularmente cuando la opción de utilizar el hidrógeno como combustible requiere de un uso intensivo del factor más escaso que hoy dispone la Argentina: el capital.
No deja de llamar la atención cierta disociación entre objetivos de corto y largo plazo en materia energética, donde han vuelto a insinuarse errores del pasado, vinculados a la definición de incentivos a hundir recursos privados que no se percibe fueran a recuperarse con fuentes genuinas por el lado del uso de dichos recursos, llámese tarifas o subsidios compatibles con un régimen de baja inflación. Aunque esto no desmerece el esfuerzo presupuestario relativo y la iniciativa, en materia de investigación aplicada, que ha recuperado la presente Administración.
Habida cuenta de esta contradicción, o doble vara local, nos parece de todos modos interesante describir los aspectos más salientes de la economía del hidrógeno, que se presenta como uno de los vectores energéticos con mayor potencial de desarrollo encadenado productivamente al aprovechamiento de las fuentes abundantes de energía que dispone nuestro país; así como de los avances tecnológicos que han impactado de lleno en el sector energético reduciendo notablemente sus costos en lo que va del siglo XXI. Avances que potenciales acuerdos globales podrían contribuir, acelerando la transferencia tecnológica en favor de Argentina, al tiempo que procuran asegurar la disponibilidad del recurso para el país que haga de contraparte. De hecho, el Instituto Fraunhofer de Alemania es una de las instituciones que está realizando alguno de los acuerdos más importantes con provincias de nuestro país para lograr ambas metas, en un plazo de diez años vista. Y en este sentido la oportunidad de desarrollar el H2 localmente aparece más como una opción de aumentar el valor agregado en las exportaciones argentinas que en un proyecto energético en sí mismo.
Tanto la Comunidad Europea (CEE) como otros países desarrollados han movilizado grandes recursos para el aprovechamiento del H2, y han señalado la potencialidad de la expansión de su uso como combustible para el transporte (sobre todo fluvio marítimo), sujeto a la reducción de los costos de generación y separación molecular, particularmente en el caso en que su origen resultara de fuentes renovables, como lo señala el reporte realizado por la Agencia Internacional de Energía, a pedido del G20[2]. No obstante el avance en el camino de la reducción de costos desde la publicación de dicho reporte, 2 años atrás, nos acerca más (desde una mirada global) a la concreción del sueño utópico planteado en el siglo XIX, en que el agua vendría a ser la fuente energética del futuro3.
¿Qué es el hidrógeno y cómo se obtiene?
El hidrógeno es el elemento más simple de la naturaleza y el gas más abundante en el universo. Se encuentra en el sol y en la mayoría de las estrellas. También naturalmente en la tierra unido a otros elementos en estados líquidos, gases o sólidos. Siendo un elemento esencial para la vida, está presente en el agua y en casi todas las moléculas de los seres vivos. Sin embargo, el hidrógeno solo, no desempeña un papel particularmente activo. Permanece unido a los átomos de carbono y oxígeno, y combinado con el carbono forma diferentes compuestos, o hidrocarburos, entre los que se encuentran el gas natural, el carbón y el petróleo. La principal ventaja del hidrógeno es que es un gas cuya combustión produce simplemente agua.
El hidrógeno al igual que la electricidad, es un portador de energía o vector energético que debe producirse a partir de otra fuente. Los métodos de producción son varios y para su obtención se pueden usar sustancias que lo contengan, como el agua, los combustibles fósiles o la biomasa. Los vectores energéticos permiten el transporte de energía en una forma utilizable de un lugar a otro. Para ello es preciso almacenarlo, o bien transportarlo en una mezcla con otros gases, para luego, al producirse la separación utilizarlo como insumo final[3].
Figura 1. Fuentes y procesos para la obtención de H2
Otra de las propiedades del hidrógeno es que almacena mucha energía por unidad de masa, pero muy poca por unidad de volumen. Por esta razón, el almacenamiento de hidrógeno es uno de los grandes desafíos que enfrenta un desarrollo a escala de este tipo de energía.
Puede almacenarse en tanques a granel como gas presurizado y recuperarse cuando los suministros son bajos. También se puede convertir en otros portadores de energía. Otra forma de almacenamiento a destacar es el uso de grandes cavidades subterráneas similares a las que actualmente se usan para almacenar gas natural.
Actualmente se utiliza H2 en procesos petroquímicos, principalmente para la obtención de fertilizantes donde es convertido en amoníaco. Las refinerías, acerías y las plantas químicas son consumidores intensivos de H2.
El compuesto de hidrógeno y nitrógeno más importante es el amoníaco (NH3). Técnicamente, el amoníaco se obtiene a gran escala mediante el proceso de Haber-Bosch. Este proceso combina hidrógeno y nitrógeno por síntesis. Para este fin, primero se deben obtener los materiales de partida: nitrógeno e hidrógeno. En el caso del nitrógeno, esto se logra mediante la separación del aire a baja temperatura, mientras que el hidrógeno se origina hoy en día a partir del reformado con vapor de gas natural.
Una gran parte del amoníaco se convierte en sales fertilizantes sólidas o, después de la oxidación catalítica, en ácido nítrico (HNO3) y sus sales (nitratos). Debido a su alta energía de evaporación, el amoníaco también se utiliza en las plantas de refrigeración como refrigerante respetuoso con el medio ambiente y de bajo costo.
Las aplicaciones industriales donde se utiliza hidrógeno incluyen la metalurgia (principalmente en aleaciones metálicas), la producción de vidrio plano (hidrógeno utilizado como gas de protección), la industria electrónica (utilizada como gas protector y transportador, en procesos de deposición, para limpieza, grabado, en procesos de reducción, etc.), y aplicaciones en la generación de electricidad, por ejemplo, para enfriamiento de generadores o para la prevención de la corrosión en tuberías de centrales eléctricas.
El hidrógeno se utiliza para procesar petróleo crudo en combustibles refinados, como la nafta y el diesel, y también para eliminar contaminantes como el azufre de estos combustibles. Aproximadamente el 75% del hidrógeno actualmente consumido en todo el mundo por las refinerías de petróleo es suministrado por grandes plantas de hidrógeno que lo generan a partir de gas natural u otros combustibles hidrocarbonados.
El H2 es una sustancia indispensable para la producción de metanol (CH3OH). La producción de metanol (síntesis de metanol) se realiza mediante la hidrogenación catalítica del monóxido de carbono. El metanol se puede utilizar directamente como combustible en los motores de combustión interna. También se usa en celdas de combustible de metanol directo o, después de reformar, en celdas de combustible PEM.
El hidrógeno molecular puro (H2) se puede usar directamente en medios de transporte, es decir, sin conversión adicional, como fuente de energía. En este caso, el hidrógeno se podría utilizar tanto en motores de combustión interna previamente adaptados como en celdas de combustible.
En el uso indirecto, el hidrógeno se utiliza para producir fuentes de energía finales o se convierte por medio de pasos de conversión adicionales en combustibles gaseosos o líquidos que contienen hidrógeno. Dichos combustibles utilizados en el P2G (Power-to-Gas) y P2L (Power-to-Liquids) pueden usarse a su vez en motores térmicos.
Dado que este elemento requiere un proceso de separación, bien sea a través de electrólisis, reformado de hidrocarburos, u otra tecnología energo-intensiva, la eficiencia energética neta aun es relativamente baja.
Uno de los usos donde existen ventajas relativas para el hidrógeno como sustituto de los combustibles fósiles es en el transporte. Sobre todo, en el transporte pesado, donde se requiere mayor autonomía que en el uso de los vehículos livianos, donde los motores con baterías eléctricas parecieran correr con ventaja en la movilidad urbana. En el caso del transporte liviano el auto de celdas de combustible (FCEV, por sus siglas en inglés) no viene a sustituir el camino allanado por el auto eléctrico a baterías (BEV, por sus siglas en inglés) sino que a complementarse. El FCEV es una subcategoría del vehículo eléctrico. El combustible que se carga en el auto es hidrógeno gaseoso a una alta presión entre 350 a 700 bar dependiendo el segmento del vehículo. La batería se recarga con la energía de la celda de combustible.
El BEV es un automóvil en el que las ruedas giran impulsadas por un motor eléctrico que obtiene la energía necesaria de un acumulador que la almacena, normalmente una batería, aunque también podría ser un condensador, y que se puede recargar una y otra vez conectando el vehículo a una toma de corriente, convencional o específica, o bien mediante recarga inalámbrica.
El FCEV es un automóvil en el que las ruedas giran igualmente impulsadas por un motor eléctrico que obtiene la energía necesaria de un acumulador que la almacena (normalmente también una batería), y de una pila de combustible alimentada por hidrógeno, que, al combinarlo con oxígeno tomado del aire, genera energía eléctrica a bordo del automóvil que se transfiere al motor o a la batería, según el caso[4].
En la figura 2 se ve cada segmento del sector del transporte, desde scooters o autoelevadores hasta buques portacontenedores oceánicos y aviones. El tamaño de las burbujas representa aproximadamente el consumo anual de energía por tipo de vehículo en el año 2050 y el color de burbuja representa la cuota de mercado de los vehículos de hidrógeno que se espera en 2050.
Como se puede apreciar el hidrógeno es ventajoso para vehículos con largo alcance, kilometraje y cargas pesadas. Los FCEV son más eficientes cuantos más km se requiera recorrer. Por esto los camiones y los buses son el target perfecto para el uso de H2 como combustible.
Figura 2. Ventajas relativas del H2 en función de la carga y recorrido
Los colores del hidrógeno
Como señalamos previamente existen diferentes maneras de producir hidrógeno. Lo que varía en cada caso es el impacto ambiental que tiene cada proceso. De esta manera existen diferentes colores para clasificar el hidrógeno. El “hidrógeno gris” es el que es producido a partir de gas natural o metano usando el proceso de reformado de metano (SMR, por sus siglas en inglés). El “hidrógeno azul” es aquel que se produce a partir de reformado de metano, pero que las emisiones durante la producción se capturan y almacenan, o se reutilizan. El “hidrógeno verde” es aquel que se produce por medio de una fuente renovable, tales como la eólica, la solar, la biomasa, la hidro, el biogás, o los desechos municipales. El proceso que se utiliza para la producción de “hidrógeno verde” es la electrolisis del agua. Pero también se puede producir por el reformado de metano del biogás o la conversión térmica o gasificación de la materia orgánica u otros desechos.
Existen también otros colores de hidrógeno según su forma de producción. El “hidrógeno marrón” se produce mediante la gasificación de combustibles fósiles sólidos como carbón o lignito, y luego recogiendo el hidrógeno del gas resultante a través de la SMR. El “hidrógeno rosa” se genera mediante electrólisis alimentada por energía nuclear.
Según su color, el hidrógeno se puede clasificar por su costo, su aceptación social y su contribución de gases de efecto invernadero al ambiente.
De esta manera el hidrógeno producido a partir de combustibles fósiles sigue siendo aún el más económico de producir, pero el que más emisiones libera al medio ambiente y menos aceptado socialmente. El hidrógeno verde dependiendo del precio de la energía renovable producido es el más costoso de producir, pero el más limpio y más aceptado socialmente.
Figura 3. Colores del hidrógeno
La electrólisis es el proceso más prometedor para la producción de hidrógeno a partir de energías renovables. La producción a partir de electrólisis puede ofrecer oportunidades de sinergia con la generación de energía variable, que es característica de algunas tecnologías de energía renovable. En el caso de la eólica, el proceso consiste en generar electricidad por medio de una turbina de viento para llevar a cabo la electrólisis y extraer el hidrógeno del agua
La producción de hidrógeno por medio de tecnología solar puede producirse por medio de dos métodos: 1. La energía solar es convertida a electricidad en una celda fotovoltaica (PV) y el hidrógeno se genera por la electrólisis del agua; 2. Se utilizan celdas fotoelectroquímicas que producen directamente hidrógeno.
El hidrógeno puede obtenerse usando energía nuclear como fuente de energía primaria, por medio de fractura térmica de la molécula del agua, electrólisis o procesos termoquímicos, las tres alternativas son libres de emisiones de carbono, aunque la eficiencia es relativamente baja (del orden del 30%)
Figura 4. Los caminos del hidrógeno verde
Desafíos
El uso del hidrógeno como vehículo para el almacenamiento de energía plantea un desafío interesante. El almacenamiento de electricidad a corto plazo en baterías para plantas pequeñas se está desarrollando de manera dinámica. Sin embargo, el almacenamiento a largo plazo de grandes cantidades excedentes de electricidad requiere nuevos tipos de almacenamiento. Por esta razón, puede desempeñar un papel importante en la mejora de la integración del sistema eléctrico en conjunto con las energías renovables.
En el proceso de licuefacción del hidrógeno se consume una gran cantidad de energía primaria que, dependiendo de la técnica seguida, puede situarse entre el 30 y el 40% del contenido energético del hidrógeno líquido. A partir de un determinado volumen de producción puede ser conveniente licuar el hidrógeno. No obstante, el hidrógeno estaría en desventaja respecto a la eficiencia relativa del Gas Natural Licuado, dada la expansión que logra este último al gasificarse. Incluso en términos de la eficiencia del pozo a la rueda, el hidrógeno corre con desventaja respecto al gas natural en cualquiera de sus formas de compresión.
Sin embargo, en la medida que mejora el rendimiento de los motores eléctricos de tipo FCEV la eficiencia del hidrógeno aumenta[5]. Actualmente está en el orden del 55-63%, lo que resulta superior a la eficiencia de los motores de combustión (aproximadamente 29-36%), aunque queda muy por debajo de la eficiencia del pequeño vehículo eléctrico (del orden del 94-97%).
El factor determinante del costo del H2 verde, que es el que se busca promover para descarbonizar la matriz energética global, viene entonces determinado por el costo de generación eléctrica. De allí que se ha planteado que el modelo del hidrógeno es una extensión o encadenamiento productivo del modelo de ER, muy impulsado por las potencias mundiales, que se han vuelto a alinear en el objetivo de reducir las emisiones de CO2 tras la consagración del gobierno Demócrata en EE.UU.
En tal sentido, con un costo eficiente de generación con fuentes renovables del orden de los 40/45 US$/MWh, obtendríamos un kg de H2 a 4-5 US$[6]. Si tenemos en cuenta que la tecnología más eficiente de Toyota permite recorrer 1000 kms con 5,6 kg de H2[7], esto daría un costo de 28 dólares el recorrido de 1000 km y cero emisiones de CO2, lo que lo eximiría del gravamen correspondiente al CO2 si lo hubiera.
Por otro lado 1 kg de hidrógeno contiene la energía de aproximadamente 3,5 litros de diesel y la eficiencia de la pila de combustible es más del doble que la del motor térmico, por lo tanto 1 kg de H2 equivale a 5/7 litros de combustible líquido que utiliza un auto MCI. A su vez, si tomamos la densidad media y el precio promedio histórico del diesel, cada kg de este hidrocarburo tiene un costo de 0.5 US$/l, con lo que el costo del H2 sería 50% mayor (sin impuestos) que el del combustible fósil[8]. Ciertamente al combustible líquido habría que agregarle el costo de emisiones de CO2. Asumiendo un costo de la tonelada de carbono de 100 dólares, todavía habría una ventaja relativa significativa para el diesel, con lo que no habría una conveniencia económica que justifique el uso del hidrógeno a mediano plazo.
Por esta razón la evolución del costo de la producción de la energía renovable es crucial para el crecimiento del H2 como sustituto de otros combustibles, ponderando a su vez el impacto nulo de sus emisiones de CO2. Y es en el segmento de transporte donde se vislumbra una posibilidad mayor.
No obstante, en el caso del transporte pesado para un país como la Argentina, que podría disponer de un gas en boca de pozo a un costo económico del orden de los 3 US$/MMBTU o menos, la carrera de sustitución contra el Gas Vehicular, ya sea presurizado a 220 bar, como GNC, o bien como Gas Natural Licuado, pareciera tener plazos más largos que los que tiene en cuenta la CEE.
En el primer caso los ahorros económicos respecto al diesel (sin impuestos) serían del orden del 50%, mientras que en el caso del GNL, con mayor autonomía de carga, el ahorro sería del orden del 30%[9]. La incorporación de impuestos eficientes a su vez, acentúa la ventaja relativa del gas natural.
Por otra parte, en la medida que se reduzcan los costos de transporte y almacenamiento, el comercio de hidrógeno será un objetivo en sí mismo, más allá que el uso de H2 como combustible para el transporte marítimo es uno de los focos que ha recomendado el informe de la IEA para explorar y desarrollar. En este sentido la Agencia ha señalado que el modelo de comercio del GNL podría ser un caso a emular, aunque al final del día ambos combustibles terminan compitiendo por el mercado transatlántico, y en ese caso la comparación va a poner en la balanza las emisiones de ambos combustibles (lo que favorecerá nuevamente al H2 verde).
El Mapamundi del H2
Alemania se ha posicionado como el número uno en tecnología y producción de H2 basado solo en energías renovables. Con inversiones previstas de al menos 9.000 millones de euros, busca ampliar las tecnologías y con este nuevo enfoque pretende asegurar un crecimiento y un mercado de exportación, creando cadenas de valor nacionales y varios miles de puestos de trabajo a mediano y largo plazo, al tiempo que descarboniza su economía.
Alemania quiere centrar el uso del H2 en el transporte marítimo, la aviación, el transporte de mercancías pesadas y la industria (empezando por las industrias siderúrgica y química). Estos sectores serán los primeros en beneficiarse de los incentivos de mercado para hacer competitivo el H2 verde.
La mayor parte de la demanda de H2 verde sería importada. La estrategia nombra específicamente a los países de la Unión Europea en torno al Mar del Norte y el Mar Báltico y en el sur de Europa como sus posibles proveedores, pero también a las asociaciones energéticas con los países en desarrollo como es el caso de los países africanos y sudamericanos. Argentina está bien posicionado en este sentido y hemos sabido de contactos estrechos entre organismos de I&D de ambos países, donde habría una potencial colaboración en la próxima década, en cabeza del Instituto Fraunhofer.
El puerto de Rotterdam está trabajando con varios socios para la introducción de una red de hidrógeno a gran escala en el complejo portuario, convirtiendo a Rotterdam en un hub internacional para la producción, importación, aplicación y transporte de hidrógeno a otros países del noroeste de Europa[10].
EE.UU. desde 1969, se ha mantenido como líder en tecnología de pila de combustible de H2 (para entonces utilizó el H2 en la misión Lunar del Apolo XI, abasteciendo una pila de combustible y el líquido para la propulsión de la nave) comercializando una amplia gama de tecnologías que producen, entregan y almacenan hidrógeno y como líder en innovación energética global, se encuentra entre los principales países para avanzar hacia una amplia comercialización de la energía de hidrógeno. También considera el desarrollo de la industria del H2 en términos de la seguridad energética y la creación de puestos de trabajo, contribuyendo a la reducción de emisiones de carbono.
California puso en marcha la mayor estación de combustible de H2 para el transporte público de los EEUU. y está liderando la revolución del transporte de cero emisiones reemplazando sus autobuses propulsados por combustibles fósil. Este proyecto acelerará la comercialización de los autobuses alimentados con celdas de combustible de H2 y está en consonancia con la Normativa de Tránsito Limpio de California, que establece un objetivo para que las empresas de transporte público realicen una transición de sus flotas a cero emisiones para el año 2040.
Estiman el crecimiento de la demanda de H2 renovable para todas las formas de transporte, almacenamiento de energía, aplicaciones de calefacción, refinación y producción de fertilizantes y las 3 formas principales consideradas en su hoja de ruta, son la electrólisis alimentada por electricidad renovable, la gasificación de biomasa y la digestión anaeróbica de material orgánico con alto contenido de humedad para producir biometano, seguido de la reforma del vapor de metano.
En China Lanzaron un plan de construcción para un Corredor de H2. Los planes establecen el desarrollo de estaciones de abastecimiento de H2 y la expansión de los vehículos comerciales de pilas de combustible. Para 2030 esperan que este corredor de hidrógeno conecte todas las ciudades del país a través de al menos 20 autopistas. También la Agencia de Investigación está comprometida con responder a varios retos tecnológicos, como el almacenaje de energía a gran escala, la superconductividad en la transmisión de energía, la inteligencia artificial para gestionar grandes sistemas energéticos interconectados y la reducción de costos en la fabricación y las tecnologías de energías renovables.
China ha creado la Organización de Cooperación y Desarrollo para la Interconexión Energética Global (GEIDCO) para aunar a gobiernos nacionales, operadores de matrices energéticas, instituciones académicas, bancos de desarrollo y agencias de las Naciones Unidas para lanzar la red energética renovable global.
En Sudamérica, tanto Chile como Brasil han comprometido recursos para la I&D en esta materia. Ambos países aspiran a liderar la producción de H2 verde. En Brasil el senado aprobó un proyecto para que a partir de 2030 dejen de circular vehículos impulsados a nafta o gasoil.
Estados Unidos representa la flota más grande con 5.917 FCEV, registrada principalmente en California, donde el Programa de Vehículos de Cero Emisiones ha impulsado las ventas. Japón tiene el segundo mayor stock de FCEV con 2.926 unidades, seguido de Francia y Corea.
En comparación con los BEV (Vehículos de batería eléctrica por sus siglas en ingles), la implementación de los FCEV es lenta, pero las políticas internacionales centradas en el hidrógeno que se han anunciado recientemente podrían ayudar a acelerar la implementación
Figura 5. Evolución en el mundo – FCEV y HRS (2020)
Situación en Argentina
En Argentina el desarrollo experimental del H2 es de larga data. En 2006 se aprobó la ley 26.123 que declara de interés nacional el desarrollo, la producción, el uso y aplicaciones del hidrogeno como combustible y vector de energía. Hasta el día de hoy no ha sido reglamentada y este año vence. Se han presentado actualizaciones para esta ley, la principal diferencia es que se ubica al hidrogeno verde como el centro. Estas actualizaciones deben pasar por el Congreso de la nación para ser aprobadas.
El hidrógeno se ha estado utilizando como materia prima junto al nitrógeno, para producir fertilizantes nitrogenados. A mediados del siglo pasado y gracias a la existencia de importantes reservas de gas natural, se impuso la tecnología de reformado con vapor de gas natural para producir gas de síntesis, con la cual se genera hidrógeno con la pureza adecuada para ingresar a la planta de síntesis de amoníaco, para producir fertilizantes nitrogenados. En Argentina, además de estos usos el hidrógeno tiene otras aplicaciones en la industria alimenticia, en la industria farmacéutica y en las refinerías de petróleo.
Argentina es un candidato potencial para producir hidrógeno verde, utilizarlo dentro de la industria, y expandir su uso al trasporte, la calefacción y la generación.
La producción de hidrógeno comercial en Argentina se basa en la tecnología de reformado de gas metano con vapor. Existen al menos 10 empresas que producen hidrógeno:
Tabla 1. Principales usos domésticos del Hidrógeno
EmpresaLocalizaciónProducto finalProfertilBahía BlancaUreaAmoníacoPampa Energía (Ex PASA S.A.)CampanaAmoníaco, UreaFábrica MilitarRío TerceroAmoníaco YPF S.A.EnsenadaMetanolPlaza HuinculMetanolLujan de CuyoJet PropulsiónArauco (ex Resinfor Metanol S.A.)General San MartinMetanolSidercaCampanaHierro esponjaSiderarSan NicolásHierro esponjaAir LiquideCampanaGases especialesAGABuenos AiresGases especialesVASABuenos AiresVidrio Plano
Fuente: Elaboración propia
Argentina se encuentra en una región donde los recursos necesarios para la producción del H2 son excelentes, y, por lo tanto el costo de producción de H2 podría estar entre los más bajos (entre 1,6 y 2,2 USD/kg H2). La Región Patagónica presenta mayores velocidades de viento que la media, y expansiones de tierra potencial para la generación eólica (vientos superiores a 6 m/s). La región del noroeste argentino (La Rioja, Salta, Jujuy) y el área montañosa del centro este de Argentina (Cuyo: Mendoza, San Juan y San Luis) tienen la mayor irradiación solar del país (1800-2200 KWh/m2). Sin embargo, estos costos sólo serían alcanzables en la medida que el costo del capital fuera similar al de los países con Grado de Inversión, lo cual demanda una estabilidad macroeconómica y regulatoria que no se ha visto en el curso del siglo XXI.
Desde el año 2008, la empresa argentina Hychico opera una planta de hidrógeno electrolítico de 120 nm3/h de hidrógeno, que, mezclado con gas natural, alimenta un motogenerador de 1400 KW con reducción de gases GEI (gases de efecto invernadero).
Una experiencia muy relevante es la que Hychico está llevando adelante con el almacenamiento subterráneo de hidrógeno, a 800 metros bajo el nivel del suelo, en un pozo depletado de gas o petróleo. Está vinculado a la experiencia europea denominada “Hyunder”. Esta alternativa tecnológica puede brindar la capacidad de almacenamiento masivo de hidrógeno, rango de ciento de miles a millones de metros cúbicos de hidrógeno, a un costo muy competitivo
En 2019 los gobiernos de Argentina y Japón suscribieron un Memorándum de Cooperación para trabajar en el desarrollo del hidrógeno como combustible no contaminante, tecnología que varias automotrices en el mundo exploran para el futuro de una movilidad sustentable. El Memorándum promoverá las inversiones en este campo y generará el marco propicio para la integración de Argentina en las cadenas globales de valor energéticas sustentables, según aseguró la Cancillería.
Es importante tener una noción de los costos derivados de cada método de producción de hidrógeno, renovable y no renovable. Para esto hay que tener en cuenta el nivel de avance de la tecnología de producción, la disponibilidad de infraestructura existente y el precio de la materia prima. Todas estas variables generan volatilidad del costo de producción del hidrógeno.
Los métodos económicamente más ventajosos para la producción de hidrógeno son el reformado con metano, el carbón y la gasificación de biomasa. Los ciclos termoquímicos nucleares también parecen ser competitivos. Todavía la electrólisis eólica y solar proporciona un costo de producción por kg de hidrógeno alto para competir con los métodos que son a partir combustibles fósiles. A medida que los costos de producción de energía solar y eólica sigan bajando, esta producción será más competitiva.
Consideraciones Finales
El objetivo de descarbonizar la matriz energética debe ser un objetivo global y local, y en ese sentido tiene lógica plantear una meta de largo plazo que permita que nuestro país se acople a las mejores prácticas internacionales. No obstante, la Agenda del Cambio Climático tiene para nuestro país una dinámica que no puede soslayar la particularidad de la dotación de recursos y la necesidad de acoplarse a las mejores prácticas internacionales. Más allá que dichas prácticas requieren de una economía con baja inflación y estabilidad cambiaria que por el momento parecen difíciles de alcanzar.
La obtención de H2 de fuentes renovables será viable, dadas las ventajas de recursos mencionadas previamente, en la medida que el país logre reducir el costo del capital. Actualmente nos separan aproximadamente 12 puntos de interés porcentual respecto a los países que son Grado de Inversión, lo que inviabiliza alcanzar los costos competitivos ventajosos, dada la dotación de recursos, señalados previamente.
Pero inclusive, llegando a reducir el costo del capital, la comparación resulta todavía desfavorable para el H2, en relación con otras fuentes o vectores energéticos, incluyendo los combustibles líquidos, el gas y la electricidad; sobre todo en los usos vinculados al transporte, en todas sus formas.
En este sentido, la apuesta al H2 tiene que formar parte de una estrategia de Investigación y Desarrollo en un contexto de integración inteligente del país al mundo, e ir incorporando las mejores prácticas tecnológicas y regulatorias, tanto en H2 como en el conjunto de las energías que disponemos en abundancia a costos competitivos.
Es necesario actualizar, aprobar y reglamentar una ley que pueda ser marco para el desarrollo del hidrógeno, en el contexto de un plan nacional energético. Si bien no sería conveniente adoptar soluciones tecnológicas que no representan soluciones eficientes para el país, la incorporación de un Programa de desarrollo del H2 sin duda representa un avance, mismo cuando el aporte doméstico se enmarque en un plan de desarrollo de un socio comercial que pueda financiar proyectos generando flujos de divisas para la Argentina a futuro, exportando el que a su turno ha de volverse un nuevo commodity amigable con el medio ambiente.
No obstante, las buenas prácticas económicas y de finanzas públicas requerirán que el país utilice el análisis de costo/beneficio (incluyendo las externalidades) para decidir, no sólo por esta fuente energética sino por todas las que planee financiar con recursos públicos, dónde va a destinar su limitada capacidad de financiamiento en el futuro inmediato, donde los problemas que se evidencian tienen más que ver con una Agenda de lucha contra la pobreza que otra cosa.
[1] https://www.argentina.gob.ar/noticias/seminario–la–descarbonizacion–y–la–navegacion–el–hidrogeno–como–vector–energetico
[2] https://www.iea.org/reports/the–future–of–hydrogen 3 Julio Verne, La Isla Misteriosa, 1874
[3] En el pasado el H2 se utilizaba en la mezcla de los gases de inyección en los motores de combustión, pero esta eficiencia resulta actualmente muy inferior a la que se obtiene en las pilas de combustible con motores eléctricos.
[4] La celda de combustible de hidrógeno se usa para la producción de electricidad mediante el uso de químicos, hidrógeno y oxígeno, donde el hidrógeno actúa como elemento combustible, y el oxígeno es obtenido directamente del aire. Lo que sucede en una celda de combustible se llama reacción electroquímica. Es una reacción química, porque involucra a dos sustancias que reaccionan entre sí, pero también es una reacción eléctrica porque la electricidad se produce a medida que la reacción sigue su curso
[5] La eficiencia de convertir electricidad en H2 está entre el 60 y el 65%.
[6] H2 Cost – Centre for Innovation, Technology and Policy Research (IN+)
[7] https://www.h2-view.com/story/toyota-mirai-breaks-world-record-for-distance-travelled-with-one-fill-of-hydrogen/
[8] Para este cómputo se tomó el precio promedio de la Regular USGC y el Diesel Nº2 del período 1990-2019, sin impuestos (0.37 US$/litro) y una densidad de 0.72 kg/litro
[9] Sebastián Scheimberg, 2020. “Consideraciones acerca de la diversificación del transporte pesado en Argentina. Una mirada desde la Planificación Energética,” Asociación Argentina de Economía Política: Working Papers 4408, Asociación Argentina de Economía Política.
[10] https://www.portofrotterdam.com/en/doing-business/port-of-the-future/energy-transition/hydrogen-in-rotterdam
