TRANSICION ENERGETICA: Logros y Desafios (2024)

 

La Inteligencia Artificial Generativa

La Tecnologia en la Transicion Energetica

Hidrogeno. Prospectiva de Mercado al 2050

 Por: Nelson Hernández

En la transición energética en marcha, el vector energético hidrogeno juega un papel preponderante en la descarbonización de la matriz energética global por su versatilidad de uso, sobre todo si es hidrogeno verde (H2V) (Ver: Hidrogeno. El Estado del Arte ) .

Sin embargo, el mercado de dicho vector hay que crearlo. En tal sentido, el “Global Hydrogen Flows” realizado por Hydrogen Council y McKinsey, analiza una prospectiva de mercado para el 2050.

La grafica a continuacion muestra la prospectiva del flujo de hidrogeno al 2050. Destaca que Europa sera el gran consumidor de hidrogeno.

A continuación algunos TIPS, que se desprenden del estudio de referencia:

• Para 2050, existirá una extensa red que conectará la producción con la demanda global de H2, muy similar a la que hoy existe para el gas y el GNL.
• Es probable que haya más de 40 rutas comerciales de H2 con capacidad de más de un millón de toneladas anuales (MTA), con la más grande de 20 MTA.
• Europa será abastecida principalmente por hidroductos, mientras que Asia será abastecida vía barcos.
• Europa más importaciones de H2V, vía hidroductos, particularmente del norte de África.
• La región del Medio Oriente surgirá como una potencia exportadora de H2V, particularmente con extensos y grandes flujos comerciales hacia Asia, así como  amoníaco y querosén sintético.
• Creciente demanda de acero verde y querosén sintético en Asia y Europa permite escalar las exportaciones sudamericanas.
• Las exportaciones australianas se diversifican a medida que el país se convierte cada vez más en un principal exportador de amoníaco al resto de Asia. Estados Unidos es  también un importante exportador de este derivado.
• Las exportaciones de metanol de América del Norte a China serán facilitadas por la producción de bajo costo y abundante CO2 en América del Norte.
• Para el 2050, la demanda estimada es de 682 MTA, siendo el 71 % de H2V y el resto de bajo carbono. Latinoamérica contribuye con una producción de 49 MTA (7,2 % del total mundial)
• Para mover el H2, para el 2050, se requieren 1100 barcos hidrogeneros (incluyen derivados) y una capacidad para transportar 200 MTA hidroductos. A nivel de barcos, muy pocos pueden ser convertidos, por lo que hay que construirlos. En lo que respecta a los hidroductos, se utilizará mucha infraestructura de gasoductos.
• Para facilitar las exportaciones e importaciones marítimas de hidrógeno y sus derivados, el tonelaje portuario global para los hidrogeneros debe incrementarse a más de 2000 millones de toneladas métricas. Esto es aproximadamente de tres a cuatro veces la capacidad de los puertos de Róterdam o Singapur.
• Las inversiones en el periodo 2025 - 2050, totalizan 400 G$ cada año. De estos 247 G$ (61,8 %) son en la producción de H2V; 51 G$ (12,7 %) en H2 bajo carbono; 40 G$ (10,0 %) en conversión a derivados y 62 G$ (15,5 %) en transporte.
• El costo marginal del suministro competitivo de hidrogeno no debe ser mayor a 2 $/kg. La gráfica a continuación muestra esa competitividad por regiones. De estas la mas competitiva es el este de los Estados Unidos.

 

 

 

Por otra parte, las regiones globales tienen claramente sus roles de liderazgo único en construir  un mercado para comercializar el hidrógeno. Al ejercer esos roles pueden desarrollar beneficios para sí mismos y garantizar la eficiencia en la descarbonización. La grafica a continuacion indica los paises claves para el desarrollo del mercado de H2.

 

El mercado negociado del H2 será cada vez más especializado. Las regiones deben considerar especializarse e invertir con el objetivo de aprovechar su ventaja comercial relativa. Los de menor costo o más competitivos tendrán que producir para usos específicos (nichos de mercados). Otros pueden compensarse si se mantienen ventajosas o materias primas tales como mineral de hierro y dióxido de carbono.

El hidrógeno tiene un largo viaje para convertirse en un producto básico maduro en un mundo descarbonizado. En el corto y mediano plazo, es muy probable que el comercio transfronterizo de hidrógeno comience con acuerdos bilaterales a largo plazo, con contratos y modelos de precios de costo incremental. Ya maduro el mercado, existirán los futuros de H2.

En ese mercado maduro, el H2 y los derivados estarán estandarizados, incluyendo una certificación para aportar transparencia a la huella de carbono del H2. Ya están surgiendo varios mecanismos e intercambios que podrían en última instancia evolucionar para desempeñar estos roles, ya sea a nivel local, regional o global.

La evolución del mercado mundial del gas y del GNL tiene paralelismo con el mercado global prospectivo para el H2. Sin embargo, la clave diferenciadora es que el valor del H2 está contenido tanto en el valor del producto físico como en el valor del atributo ambiental; en otras palabras, la certificación. Esta es vital  para estimular la demanda y permitir  un enfoque basado en el abastecimiento de H2,  permitiendo que la oferta y la demanda se satisfagan de manera eficiente en todo el mundo.

Finalmente, es de resaltar que en mayor o menor grado, todos los países pueden producir H2V, lo que convierte a este vector energético en un factor clave en la seguridad energética sustentable.

Falta mucho por hacer en materia de H2, pero lo importante es que muchos países han tomado conciencia sobre el rol de este en la descarbonización de la matriz energética global, y han iniciado los primeros pasos para hacer realidad un mercado de H2.

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Cuando se realizan analisis de una forma integral o con sentido holistico se obtienen mejores resultados para establecer objetivos, estrategias y metas direccionales sobre el tema o materia bajo estudio.

La energia es una materia que se presta para este tipo de analisis por ser esta diversa en cuanto a su naturaleza y  usos por todos los seres humanos. De alli que existan los ENERGISTAS (ENERGIST en ingles), y que se pueden definir como aquellas:

 Personas dedicada al análisis de las diferentes fuentes de energía desde el punto de vista económico, tecnológico y ambiental, y su interrelación con el desarrollo humano.

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TECNOLOGIA EN LA ENERGIA EOLICA

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Desde la década de 1980, cuando fueron instalados los primeros aerogeneradores comerciales, su capacidad instalada, la eficiencia y el diseño visual han mejorado enormemente. Muchas vías se han explorado para obtener el diseño ideal, sobre todo durante la última década. La gran mayoría de las turbinas comerciales operan ahora con un eje horizontal, al cual están adosadas tres aspas o palas que giran al mismo tiempo. Estas mueven un rotor que esta engranado a un generador eléctrico.

Las turbinas eólicas pueden operar en una amplia gama de velocidades del viento - a partir de 3 metros por segundo hasta unos 25 m/s, lo que se traduce en 90 Km/ h (56 mph). La mayoría de los modelos actuales hacen el mejor uso de las constantes variaciones del viento, cambiando el ángulo de las palas. Así mismo, el rotor también cambia de posición permitiendo optimar la capacidad de generación de electricidad.

La tecnología de la energía eólica moderna permite operar eficazmente en una amplia gama de sitios - con velocidades de viento bajas y altas - en el desierto o en climas árticos. Las agrupaciones o granjas eólicas son aceptadas desde el punto de vista ecológico y por las personas que viven cerca de estas. Los parámetros por la que se rigen los diseños modernos son:

· Fiabilidad

· Compatibilidad con la red eléctrica principal

· Reducción del ruido

· Máxima eficiencia y rendimiento aerodinámico

· Alto rendimiento con baja velocidad del viento

· Máxima utilización costa afuera

Las turbinas de viento también han crecido: son más grande y más altas. Los generadores de las turbinas modernas son 100 veces más grandes que las de 1980. Durante el mismo período, los diámetros de rotor han aumentado ocho veces. La capacidad media de las turbinas instaladas en todo el mundo durante 2007 fue de 1.492 kW (1.5 MW), mientras que la turbina más grande actualmente en funcionamiento es el Enercon E126, con un diámetro de rotor de 126 metros y una capacidad de potencia de 6 MW. La E126, puede suplir la energía eléctrica necesaria de 5000 hogares promedio

El principal mercado para este tipo de motor ha sido las granjas eólicos instaladas en el mar. El principal reto para estas turbinas ha sido la construcción de la base en el lecho marino y la red de recolección de la electricidad producida.

Por otro lado, las turbinas utilizadas en la tierra han tenido poco avance. Actualmente su rango de potencia esta entre 1.5 a 3 MW. Esto ha permitido bajar costos al poderse masificar su producción e instalación.

El desarrollo tecnológico de la turbinas eólicas esta enfocado en el uso de diferentes combinaciones de materiales para la fabricación de aspas de menor peso; mejores engranajes para lograr mayores revoluciones del rotor sin que se produzca vibración, aumentando así la fiabilidad y mejores sistemas de control para incrementar la compatibilidad con la red eléctrica principal.

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