A largo plazo, Alemania tendrá que importar una gran proporción de su hidrógeno verde y productos de síntesis basados en hidrógeno para satisfacer sus necesidades futuras. En el proyecto “HYPAT”, un consorcio de científicos y trabajadores del desarrollo ha creado un atlas global de potencial de hidrógeno que identifica y analiza ubicaciones sostenibles para la economía del hidrógeno verde del futuro. Por primera vez, se presenta un panorama integral de países socios potenciales para el desarrollo cooperativo con Alemania, incluyendo volúmenes de comercio potenciales, costos de producción y transporte para 2030 y 2050.

Como parte del proyecto, el Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energía Solar (ISE) llevó a cabo principalmente análisis tecnoeconómicos de ubicaciones potenciales para la producción de hidrógeno verde y la exportación de posibles productos Power-to-X. El equipo realizó un análisis detallado de costos a lo largo de la cadena de valor para las importaciones desde Brasil, Marruecos, Canadá, Ucrania y los Emiratos Árabes Unidos. Los investigadores también consideraron las necesidades de los países socios, como la cobertura sostenible de su propia demanda energética, el logro de sus objetivos climáticos y el cumplimiento de criterios específicos de sostenibilidad para la economía del hidrógeno.

Simulación de importaciones de hidrógeno a Alemania

Utilizando la herramienta de simulación “H2ProSim”, el equipo analizó la importación de cinco productos Power-to-X (hidrógeno líquido, amoníaco, portadores líquidos orgánicos de hidrógeno, metanol y productos de síntesis Fischer-Tropsch) por barco. Aunque la mayor parte del costo, que oscila entre dos tercios y tres cuartos, corresponde a la producción de hidrógeno, los costos de síntesis, almacenamiento y transporte varían según el producto y el volumen de producción.

Dependiendo del escenario de desarrollo elegido, el estudio considera posibles costos de importación de alrededor de 3.50 a 6.50 euros por kilogramo de hidrógeno en 2030 y de 2 a 4.50 euros por kilogramo en 2050. En principio, la mayoría de los países analizados pueden alcanzar costos a un nivel comparable.

La cuestión de si el transporte por barco o por tubería es más rentable debe evaluarse individualmente para cada país. Mientras que el transporte marítimo permite una mayor flexibilidad para los participantes del mercado, el transporte por tubería requiere, por un lado, asociaciones estratégicas y, por otro, genera dependencias, lo que no es ideal.

A largo plazo, el hidrógeno líquido surge como la opción más rentable para importar hidrógeno puro por barco, aunque esta tecnología aún no está disponible en el mercado. Entre los productos Power-to-X, el amoníaco es el candidato más prometedor, seguido del metanol y los productos de síntesis Fischer-Tropsch. Por ello, los autores del estudio recomiendan promover el amoníaco como el producto más fácil y económico de implementar a corto y mediano plazo. Además, se debería acelerar el desarrollo de tecnologías de hidrógeno líquido como una opción potencialmente más atractiva económicamente para las importaciones de hidrógeno.

Efectos positivos para los países exportadores

Junto con sus socios del proyecto, los investigadores de Fraunhofer ISE también analizaron aspectos ambientales, criterios de sostenibilidad y oportunidades de desarrollo social y económico para los países exportadores, como la creación de valor local, la generación de empleo y otros beneficios colaterales. Además, los países exportadores de hidrógeno se benefician del comercio, ya que las instalaciones de energía renovable necesarias para la producción de hidrógeno pueden conducir a una transición energética más rápida y a una reducción de los costos de electricidad. Sin embargo, este efecto sinérgico puede debilitarse si aumentan los volúmenes de exportación, ya que podría agotarse el potencial de energía renovable del país exportador y eventualmente aumentar el precio de su electricidad. “Por lo tanto, recomendamos abordar los posibles efectos en la transición energética local con los países exportadores en una etapa temprana para evitar desarrollos erróneos durante la expansión de la infraestructura. Para algunos países, se han identificado límites máximos de volúmenes de exportación, y estos deben tenerse en cuenta”, explica Ombeni Ranzmeyer, uno de los autores del estudio de Fraunhofer ISE. Los países que puedan desfosilizar rápidamente su industria y sector energético deberían recibir preferencia.

Suministro sostenible de agua para la producción de hidrógeno

Para producir un kilogramo de hidrógeno, los electrolizadores requieren actualmente de 15 a 20 kilogramos de agua fresca, incluyendo pérdidas y enfriamiento. También se necesita agua para generar electricidad, aunque en menor cantidad, ya sea como refrigerante o para limpiar sistemas fotovoltaicos, y, dependiendo del producto, para el proceso de síntesis. En regiones con bajas reservas de agua dulce, deben considerarse alternativas como la desalinización de agua de mar o tuberías en la planificación de proyectos sostenibles de hidrógeno. En el proyecto HYPAT, el equipo de Fraunhofer ISE analizó los costos del agua para posibles sitios de Power-to-X en Marruecos como ejemplo, combinando datos geográficos con los costos de tecnologías de tratamiento de agua y tuberías. El estudio muestra que se debe alcanzar un tamaño mínimo del proyecto de electrolizador para lograr la eficiencia económica del suministro y transporte de agua, lo que varía según la región. Para Marruecos, los costos de inversión para el suministro de agua oscilaron entre 0.012 y 0.245 euros por kilogramo de hidrógeno producido. Estos costos son muy bajos en comparación con otros costos del sistema, como la electrólisis. “Con este estudio, pudimos crear un marco equilibrado para la evaluación de los costos del agua en modelos de producción de hidrógeno y PtX que incluye aspectos de sostenibilidad para todos los sectores que dependen de este recurso preciado”, dice Friedrich Mendler, autor del estudio.

El proyecto HYPAT – H2-POTENTIALATLAS – fue financiado por el Ministerio Federal de Educación e Investigación (BMBF) como parte del concurso de ideas “República del Hidrógeno de Alemania” en el módulo de investigación básica sobre hidrógeno verde.