El hidrógeno verde explicado: el combustible que podría dejar a Chile en la vanguardia energética

Los estudios apuntan a que el país cuenta con las condiciones que lo posicionarían como líder en la producción del combustible para mercados como Japón y Alemania, pero se requiere una inversión inicial de $3 mil millones para 2025.


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“Esta semana se produjo la primera molécula de Hidrógeno Verde para la minería en Chile, un hito que nos da esperanza en la lucha contra el cambio climático y que nos permite avanzar en una recuperación económica sustentable”, tuiteaba el biministro de Minería y Energía, Juan Carlos Jobet, el pasado 23 de agosto.

Un hito que marcaba un antes y un después: Anglo American generaba la primera molécula de hidrógeno verde para vehículos cero carbono en el país. La empresa busca producir este combustible a partir del agua reutilizada del mismo proceso minero y de energía solar a través de dos plantas construidas en Las Tórtolas, región Metropolitana.

Este concepto en Chile se instala formalmente con la promulgación de la Estrategia Nacional del Hidrógeno Verde a principios de noviembre de 2020. El plan de acción apunta a convertir a la nación en líder mundial en la producción y exportación del mismo, implicando la creación de unos 100 mil empleos y US$ 20 mil millones en inversión durante los próximos 20 años.

En ese instante, el biministro afirmaba que “esta nueva industria que se desarrollará puede alcanzar la relevancia que tiene el sector minero en la economía nacional. Además, ayudará al proceso de descarbonizar algunas actividades productivas, como la misma minería y la agricultura, dándoles mayor competitividad internacional y contribuyendo a la meta de un país cero-emisiones al 2050”.

Pero, ¿qué es el hidrógeno verde? ¿Chile podría realmente producir el más barato del mundo? ¿A qué costo? Todas esas respuestas en este explicado.

¿Qué es el hidrógeno verde?

Antes de la Estrategia Nacional del Hidrógeno Verde, el concepto que ya se utilizaba en el ámbito académico y en estudios internacionales.

Lo primero es entender que para el hidrógeno se definen varios colores: gris, café, azul, verde, amarillo, turquesa, etc. Cada uno de ellos está asociado al método de obtención del mismo, cuál es su materia prima y si existen emisiones de dióxido de carbono (CO2) asociadas a su producción.

A nivel mundial el objetivo es producir hidrógeno verde. ¿Por qué?

El hidrógeno verde es el hidrógeno que se obtiene a través de un proceso en que no se emiten gases de efecto invernadero. En primer lugar, se obtiene electricidad mediante energías renovables no tradicionales, como la eólica y la solar.

Después, el agua se somete al proceso de electrólisis. Se necesita agua purificada, tanto si es obtenida del mar y tiene que ser desalada, como si proviene de una fuente de agua dulce, en cuyo caso de todos modos se deben extraer minerales.

En la electrólisis se aplica la electricidad para descomponer el agua en moléculas de oxígeno (O2) e hidrógeno (H2). El hidrógeno pasa a ser almacenado en recipientes especiales. Posteriormente puede ser convertido a líquido, para que sea más fácil su transporte.

Infografía hidrógeno verde. MINISTERIO DE ENERGÍA

Para generar un kilogramo de hidrógeno se necesitan 10 litros de agua y un máximo de 51 kWh (kilowatts hora). Actualmente, se calcula que 1 kg de hidrógeno verde es equivalente a 33 kWh.

La gracia de ocupar la energía eléctrica para producir hidrógeno está en su más fácil transporte y almacenamiento. Además, el hidrógeno podría reemplazar más fácilmente a los combustibles fósiles, cumpliendo la función de las bencinas en el transporte. Se trata de un combustible limpio, transportable, competitivo y sustentable.

La estrategia de Chile y lo que promete

“Como lo indica el último informe del IPCC de la ONU estamos en un momento crítico, las acciones deben tomarse hoy y la planificación de cómo abordamos la producción de energías limpias definirá nuestras opciones como especie a futuro”, señala Lorenzo Reyes-Bozo, director de Ingeniería Civil Química y del Grupo de Investigación en Energía y Procesos Sustentables de la Universidad Autónoma de Chile.

El combustible es un actor clave en la descarbonización del planeta y Chile podría proveer de energía limpia para un mundo carbono neutral.

La Estrategia Nacional del Hidrógeno ha sido impulsada por el Ministerio de Energía, considerando hitos hacia los años 2025, 2030 y 2040: contar con un número determinado de capacidad de electrólisis en desarrollo, producir el hidrógeno verde más barato del planeta y estar entre los tres principales exportadores.

En definitiva, para cuatro años más, se espera contar con cinco GW –gigavatio es una unidad de potencia que equivale a mil millones de vatios– de capacidad de electrólisis construida y en desarrollo, además de establecer dos polos de este combustible limpio. Hasta el momento, uno se situará en el norte del país basándose en energía solar y el otro, en el extremo sur, asociando la producción de este a energía eólica.

De acuerdo a la Oficina de Eficiencia Energética y Energía Renovable (ERRE, en inglés) de Estados Unidos, el costo de capital de un electrolizador es de 300 USD/kW.

“Por lo tanto, para lograr los cinco GW de capacidad para 2025 se requieren aproximadamente US$ 1.500 millones [1 billón de pesos] para cubrir de manera exclusiva el costo del electrolizador. Adicionalmente, se deben cubrir los costos de infraestructura, compresión, almacenamiento de hidrógeno, personal, arriendo de terreno, entre otros”, explica Reyes-Bozo.

También para ese año, se arrastra el desafío de que Chile se convierta en el país con mayor inversión de hidrógeno verde en Latinoamérica. La apuesta del Gobierno se ha centrado en atraer inversión extranjera para lograr dicho objetivo.

Lo que sigue es liderar su producción vía electrólisis, liderar la exportación a nivel mundial y sus derivados a precios competitivos, considerando costos del orden de US$ 1,5 el kilo. Este objetivo es para el año 2030, mientras que para 2040, Chile espera posicionarse como uno de los principales exportadores, que a un corto plazo serán Australia, Marruecos y Chile, según apunta el experto.

Si Chile busca ser potencia, debe hacer inversiones millonarias. Así lo confirmaron a fines de agosto las conclusiones del estudio realizado por la Energy Partnership Chile-Alemania, sobre las perspectivas de este tipo de energía en el país.

Proyecto de hidrógeno verde Haru Oni de HIF en la región de Magallanes. HARU ONI

En casi 50 páginas, se indicó que el territorio cuenta con las condiciones que lo posicionarían como líder para mercados como Japón y Alemania –ambos casos son mercados importantes de consumo de este químico derivado de energías no renovables-, pero se requiere una inversión inicial de unos US$3 mil millones para 2025 y US$20 mil millones para 2040.

Según el informe, Chile podría exportar más allá de su propia demanda, al menos dos millones de toneladas de hidrógeno verde para 2040, lo que en pocas palabras se traduce en la mitad de lo que necesitaría un país industrializado para dicha fecha.

“Las inversiones estimadas para los años 2025 y 2040 parecen razonables. Sólo es necesario precisar que la tecnología de electrólisis sigue avanzando y si la economía del hidrógeno se asienta en los próximos años, el precio del costo de capital de electrólisis decaerá rápidamente, tal cual ocurrió con la tecnología asociada a la generación fotovoltaica de energía”, asegura el director del Grupo de Investigación en Energía y Procesos Sustentables de la Universidad Autónoma.

«Se requiere de políticas públicas apropiadas, el aporte de la empresa privada y la contribución científica de universidades. Con la triada, Estado-Empresa-Universidad, se podrá explotar el potencial renovable de energía.»

— Lorenzo Reyes-Bozo, director de Ingeniería Civil Química y del Grupo de Investigación en Energía y Procesos Sustentables de la Universidad Autónoma de Chile.

Para el caso chileno puntualmente, el estudio de McKinsey & Company estima que para el año 2040 el costo nivelado de hidrógeno verde estaría entre US$1,0 y US$1,3 el kilo, sin considerar los costos de transporte.

Nadie cuestiona el potencial existente para desarrollar la producción de este combustible, sino cómo será la cadena logística de exportación, de qué forma será exportado –comprimido, líquido (como amoniaco y metano renovables), sintético, entre otras alternativas–, a quiénes y qué demanda deberá cubrir.

Para Lorenzo Reyes-Bozo, “es necesario definir si a nuestra exportación de energía limpia, le daremos o no, un valor agregado. En el corto plazo, los principales importadores de hidrógeno verde serían Japón y Estados Unidos. No obstante a ello, se espera que nuestro país exporte energía limpia y renovable a países en Europa y el resto de Asia, pues China requerirá energía limpia para dejar atrás el uso de combustibles fósiles”.

Chile, ¿el exportador de hidrógeno verde más barato?

Y es que se indica que podría convertirse en el más económico para 2030 y varios estudios internacionales indican que efectivamente Chile presentaría uno de los costos de producción de hidrógeno verde más bajos a nivel mundial.

Sin embargo, cabe precisar que los costos de producción son específicos y dependen de cada zona geográfica, de su calidad y cantidad de recursos renovables. “En este sentido, Chile posee un potencial renovable que se equipara con las reservas de petróleo de Arabia Saudita; aquel mismo barril que hoy tiene su precio a la baja y que en un contexto de cambio climático podría dejar de ser el principal combustible de nuestra era”.

Si entramos en materia, el potencial solar en la zona norte y central del país es de 1.700 GW, el cual puede ser aprovechado mediante el uso de tecnología solar fotovoltaica y concentración solar de potencia, mientras que en la zona centro y sur, el potencial hidroeléctrico y eólico alcanza unos 45 GW. La geotermia, la mareomotriz y la biomasa también pueden contribuir al potencial energético nacional.

Sumando y restando, Chile alcanza los 1.850 GW, lo que equivale a unas 70 veces la capacidad instalada actual de generación eléctrica.

“Adicionalmente, por ejemplo, el desierto de Atacama tiene los índices de radiación solar más altos del planeta, alcanzado promedios entre los cinco y 12 kWh/m2 para el invierno y el verano para la radiación global horizontal (GHI). Por lo tanto, el país tiene la cantidad y calidad de fuentes renovables de energía que permita el adecuado desarrollo de la economía del hidrógeno, transformado a Chile en un país productor de energía limpia y renovable”, asegura el experto.

Lo cierto es que, en el plano internacional, distintas zonas geográficas están desarrollando distintos proyectos a lo largo de la cadena de valor del hidrógeno, es decir, desde su producción hasta tu consumo final.

Actualmente, se están desarrollando 126 iniciativas en Europa, 46 en Asia, 24 en Oceanía, 19 en Norteamérica, ocho en el Medio Este y África, y cinco en América Latina. Y prácticamente, todos los proyectos de alta escala están destinados para la producción de hidrógeno verde basándose en fuentes solares y eólicas de energía.

“En el corto plazo, los principales países exportadores de hidrógeno verde serán Australia, Marruecos y Chile. Cabe destacar que, distintos países del mundo ya cuentan con estrategias y hojas de ruta para hidrógeno verde, siendo algunos de ellos: Reino Unido, Finlandia, Portugal, España, Alemania, Francia, Holanda, Korea, Japón, Australia, Canadá, Chile, USA, entre otros”, señala Reyes-Bozo.

En pocas palabras, Chile posee un potencial renovable envidiable, las tecnologías para su producción y el almacenamiento, todo ello, ya está disponible a niveles industriales. Pero, teniendo la materia prima necesaria, no es suficiente.

“No es suficiente para desarrollar la economía del hidrógeno verde, que nos permita descarbonizar nuestra matriz energética, independizarnos del petróleo y, finalmente, transformar a Chile en un exportar de energía verde, renovable y sustentable. Se requiere de políticas públicas apropiadas, el aporte de la empresa privada y la contribución científica de universidades. Con la triada, Estado-Empresa-Universidad, se podrá explotar el potencial renovable de energía, transformando a Chile en el líder mundial de producción de hidrógeno verde”, concluye.

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