La energía del hidrógeno es una alternativa a los combustibles fósiles que puede representar una forma más limpia de alimentar nuestro mundo.
Filipi Barbosa, Tarek El Sayed, Bernd Heid y Rachid Majiti. Mc Kinsey &Company, octubre 2023
Filipe Barbosa es socio principal de la oficina de McKinsey en Houston, Tarek El Sayed es socio principal y socio director de la oficina de Riad, Bernd Heid es socio principal de la oficina de Colonia y Rachid Majiti es socio principal de la oficina de Dubai. Nos esforzamos por brindar a las personas con discapacidades igualdad de acceso a nuestro sitio web. Si desea información sobre este contenido, estaremos encantados de trabajar con usted.
El combustible siempre ha impulsado las tecnologías humanas, desde los fuegos de leña que nos permitieron cocinar nuestros alimentos hasta los combustibles fósiles que alimentaron la Revolución Industrial y han hecho posible nuestra forma de vida moderna. Pero la quema de combustibles fósiles ha estado bajo escrutinio a la luz del cambio climático.
Algunos científicos creen que la energía del hidrógeno puede ser una forma más limpia y eficiente de alimentar nuestro mundo. El hidrógeno es un gas natural y es la sustancia más abundante en el universo. (La palabra en griego significa “formador de agua” porque el hidrógeno crea agua cuando se quema). El hidrógeno limpio es hidrógeno producido con emisiones de carbono muy bajas o nulas. El término también se refiere a productos derivados del hidrógeno, incluidos los combustibles limpios.
Cuando se utiliza junto con otras tecnologías, como la energía renovable y los biocombustibles, el hidrógeno tiene el potencial de descarbonizar una gran cantidad de industrias, incluidas algunas de las peores emisoras de gases de efecto invernadero. Según el análisis de McKinsey, el hidrógeno podría contribuir a más del 20 por ciento de la reducción anual de emisiones globales para 2050.
La contribución potencial del hidrógeno para lograr el cero neto no pasa desapercibida para las organizaciones y los gobiernos. Hasta mayo de 2023, se han anunciado más de 1.000 proyectos de hidrógeno a gran escala en todo el mundo, lo que representa 320.000 millones de dólares en inversiones directas. En Europa, donde hasta la fecha se han invertido 117 mil millones de dólares en proyectos de hidrógeno, McKinsey espera que el hidrógeno desempeñe un papel importante en el cumplimiento de los objetivos de descarbonización.
¿Cómo podría exactamente el hidrógeno desempeñar un papel en la descarbonización de las industrias? ¿Cuáles son los tipos de energía del hidrógeno y qué se interpone en el camino de su adopción generalizada? Sigue leyendo para descubrirlo.
¿Qué es el cero neto?
El cero neto se refiere a un estado ideal en el que la cantidad de emisiones de gases de efecto invernadero liberadas a la atmósfera es igual a la cantidad eliminada. Para evitar un calentamiento permanente (y catastrófico) del planeta, todas las industrias deben alcanzar el cero neto. La descarbonización, una reducción del carbono en la atmósfera, se puede lograr cambiando a fuentes de energía que emitan menos carbono y contrarrestando cualquier carbono que se emita. Muchas organizaciones y gobiernos se han comprometido a descarbonizar o hacer la transición a cero emisiones netas en los próximos años.
¿Qué es el hidrógeno verde?
El hidrógeno verde es hidrógeno derivado del agua. Se crea mediante un proceso llamado electrólisis, en el que se utiliza electricidad de fuentes renovables para separar las moléculas de hidrógeno de las moléculas de oxígeno en el agua. Como la electricidad que se utiliza aquí procede de fuentes renovables, no se producen emisiones de gases de efecto invernadero.
El hidrógeno verde es un desarrollo tecnológico relativamente nuevo. Tradicionalmente, la mayor parte del hidrógeno cosechado a nivel mundial se deriva de combustibles fósiles como el carbón o el gas natural. Los métodos tradicionales de recolección, como el reformado con vapor (mediante el cual el gas natural se trata con vapor en presencia de un catalizador como el níquel), producen gases de efecto invernadero que en el futuro deberán capturarse o compensarse. El reformado con vapor produce lo que se conoce como hidrógeno gris. (Si el carbono producido por el hidrógeno gris se captura y almacena, el resultado se llama hidrógeno azul).
Se espera que los costos de producción de hidrógeno verde caigan aproximadamente un 50 por ciento para 2030. Se proyecta que para 2050, el hidrógeno gris, incluidos los costos del carbono, será significativamente más caro que el azul o el verde.
¿Cómo puede el hidrógeno ayudar a varios sectores con altas emisiones a cumplir los objetivos climáticos?
Las industrias que dependen en gran medida de los combustibles fósiles, como las industrias pesadas y el transporte de larga distancia, son las que más se beneficiarán de la energía del hidrógeno. La industria del acero, que representa el 8 por ciento de las emisiones anuales mundiales, representa una oportunidad particular . McKinsey ha estudiado cómo los actores de la industria siderúrgica europea podrían descarbonizarse al convertir las plantas para que funcionen con hidrógeno verde (cuando esté disponible en volúmenes suficientes y a un costo competitivo). Para 2030, la fabricación de acero a base de hidrógeno podría representar casi el 20 por ciento de las emisiones evitadas a través del hidrógeno.
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El transporte de larga distancia también se enfrentará a grandes cambios en los próximos años. Los reguladores a nivel mundial están endureciendo los estándares de emisiones: en Europa, a partir de 2030, los reguladores exigirán a los fabricantes que reduzcan las emisiones de CO 2 de los nuevos camiones de carretera en un 30 por ciento en comparación con los niveles de 2019. Es una historia similar en Estados Unidos: el objetivo de reducción de emisiones a nivel nacional para 2027 es casi un 50 por ciento menor que los niveles de 2010. Quince estados de EE. UU. tienen mandatos adicionales que exigen que el 30 por ciento de los camiones vendidos para 2030 sean de cero emisiones.
El motor de combustión de hidrógeno podría ayudar potencialmente a la industria del transporte de larga distancia a enfrentar estos desafíos regulatorios. Si bien aún falta un largo camino para una adopción generalizada, los motores de combustión de hidrógeno podrían representar un cambio relativamente fácil respecto de los motores de combustión interna, a diferencia de los motores que funcionan con baterías y tecnología de celdas de combustible. Es más, podrían aprovechar los conocimientos y los empleos actuales y aprovechar las cadenas de suministro y las capacidades de producción existentes en la industria automotriz.
¿Cuáles son algunos de los desafíos que impiden la adopción a gran escala de la energía del hidrógeno?
La cadena de valor del hidrógeno es compleja y requiere mucho capital. Es más, muchos de los segmentos de la industria aún no se están desarrollando al mismo ritmo, y las tecnologías y regulaciones que se están desarrollando rápidamente se están moviendo tan rápidamente que mantenerse actualizado puede ser un desafío .
Es más, la energía del hidrógeno produce emisiones, pero la cantidad varía mucho y es más fácil de controlar que otros métodos de producción de energía. Por ejemplo, el hidrógeno verde puede producirse a partir de energía 100 por ciento solar y eólica en regiones ricas en energías renovables y entregarse a cualquier estación de servicio.
Dicho esto, el principal obstáculo que impide que el hidrógeno contribuya significativamente a la descarbonización es el costo de la inversión. Comprometerse a un camino hacia el cero neto requerirá inversiones directas adicionales en hidrógeno por 460 mil millones de dólares para 2030 . Esta brecha de inversión se divide en tres categorías:
- Producción. La producción limpia de hidrógeno necesita aproximadamente 150 mil millones de dólares más en inversiones hasta 2030.
- Transmisión, distribución y almacenamiento. Las inversiones aquí son fundamentales para permitir el acceso a suministros de hidrógeno competitivos en costos. Estas podrían incluir el desarrollo de infraestructura de reabastecimiento de combustible para vehículos o la construcción de oleoductos para abastecer a plantas industriales. El déficit de inversión aquí es actualmente de más de 165 mil millones de dólares.
- Aplicaciones de uso final. Satisfacer la demanda proyectada en las diversas aplicaciones de uso final del hidrógeno, incluida la producción y el transporte de acero, requerirá inversiones adicionales de 145 mil millones de dólares.
Para que el hidrógeno contribuya a la transición energética, es fundamental ampliarlo durante la próxima década.
¿Qué se necesita para que el mercado de la energía del hidrógeno crezca?
Para aprovechar el vasto potencial de la energía del hidrógeno, los países ricos en hidrocarburos deberán abordar las cuatro áreas siguientes :
- Ampliar el suministro competitivo: para aprovechar el potencial de la energía del hidrógeno, los países ricos en hidrocarburos necesitarán ampliar el hidrógeno tanto azul como verde. El hidrógeno azul desempeñará un papel clave a corto y medio plazo; El hidrógeno verde ganará una mayor cuota de mercado a medio y largo plazo, a medida que sea cada vez más viable económicamente.
- Estimular la demanda local: para crear un ecosistema de hidrógeno saludable, será necesario que exista un mercado local para el hidrógeno además de importantes exportaciones. Las regulaciones relativas a la descarbonización y el aire limpio podrían ayudar a estimular la demanda.
- Desarrollo de tecnología de transporte: el hidrógeno es difícil de transportar. Debe estar en forma líquida o transformado en amoníaco. Ambos son costosos y licuar hidrógeno también es un desafío técnico: es necesario enfriarlo a –252 °C, uno de los puntos de ebullición más bajos de todos los elementos.
- Facilitar la cooperación entre cadenas de valor, clientes y países: para que la incipiente cadena de valor del hidrógeno limpio se desarrolle de manera consistente, los actores de todas las etapas deben trabajar juntos. Esto podría incluir acuerdos de compra a largo plazo entre clientes y productores o asociaciones intergubernamentales.
¿Qué papel pueden desempeñar los actores en el espacio del hidrógeno para acelerar la adopción global?
Todas las partes interesadas en los países ricos en hidrógeno tienen papeles clave que desempeñar.
Los gobiernos pueden desempeñar un papel de liderazgo en el desarrollo inicial de la economía del hidrógeno tanto a nivel local como internacional. Hacerlo requeriría desarrollar hojas de ruta para el hidrógeno, incluido el establecimiento de ambiciones para la producción nacional de hidrógeno, implementar regulaciones para descarbonizar diferentes sectores para estimular la demanda local de hidrógeno, establecer asociaciones intergubernamentales para asegurar la demanda de exportaciones locales de hidrógeno y desarrollar una perspectiva sobre la localización del hidrógeno. producción a lo largo de la cadena de valor y apoyar el despliegue del hidrógeno a través del apoyo regulatorio.
Las partes interesadas en las cadenas de valor del hidrógeno, incluidas las empresas de servicios públicos , las empresas químicas , las industrias de uso intensivo de energía y las empresas navieras , pueden desarrollar estrategias de hidrógeno para aprovechar la oportunidad. Las partes interesadas deberían centrarse en áreas como el desarrollo de talentos, las asociaciones, la ampliación del mercado de oferta y las asociaciones o acuerdos de compra a largo plazo para la demanda.
Artículos referenciados:
- “ La oportunidad del hidrógeno limpio para los países ricos en hidrocarburos ”, 23 de noviembre de 2022, Arnout de Pee , Tarek El Sayed , Mohamed Ghonima, Ruchin Jain, Rachid Majiti , Joe Rahi y Maurits Waardenburg
- “ Cinco gráficos sobre el papel del hidrógeno en un futuro neto cero ”, 25 de octubre de 2022, Bernd Heid , Alma Sator, Maurits Waardenburg y Markus Wilthaner
- “ Cómo los motores de combustión de hidrógeno pueden contribuir a lograr cero emisiones ”, 25 de junio de 2021, Bernd Heid , Christopher Martens y Anna Orthofer
- “ Proteger el acero ecológico en Europa: afrontar el desafío del gas natural ”, 21 de junio de 2022, Frank Bekaert, Marc-Daniel Halbgewachs, Christian Hoffmann, Bruno van Albada y Marlene Weimer
- “ El potencial del hidrógeno ”, 8 de junio de 2022, Suzane de Sá, Thomas Geissmann, Jesse Noffsinger , Rim Rezgui y Jesús Rodríguez González
- “ Houston como epicentro de un centro mundial de hidrógeno limpio ”, 2 de junio de 2022, Nikhil Ati , Filipe Barbosa , Abhinav Charan, Alex Lin, Brandon McGee, Thomas Seitz, Doug Stuart y Clint Wood
