El rápido despliegue de combustibles de bajas emisiones durante esta década será crucial para acelerar la descarbonización del sector del transporte. De acuerdo al informe "The Role of E-fuels in Decarbonising Transport" publicado por la Agencia Internacional de la Energía (IEA, en inglés) es posible reducir significativamente la demanda de combustibles fósiles en el transporte por carretera mediante mejoras en la eficiencia del combustible y un aumento de las ventas de vehículos eléctricos (EV).
Al mismo tiempo, los sectores de la aviación y el marítimo siguen dependiendo más de soluciones basadas en combustibles para su descarbonización. Los combustibles de aviación sostenibles se están convirtiendo cada vez más en parte del mix de combustibles de aviación, mientras que los pedidos de nuevos buques muestran una tendencia hacia combustibles alternativos.
Los combustibles obtenidos a partir de hidrógeno electrolítico, o combustibles electrónicos, podrían ser una vía viable y aumentar rápidamente de aquí a 2030, respaldados por una expansión masiva de la electricidad renovable más barata y las reducciones previstas de los costes de los electrolizadores.
El estudio no es un análisis de escenarios, sino una evaluación tecnoeconómica de una familia de tecnologías emergentes de combustibles electrónicos. Evalúa las implicaciones en términos de reducciones de costos necesarias, recursos e inversiones en infraestructura de un supuesto ambicioso objetivo de lograr una participación del 10% de los combustibles electrónicos en la aviación y el transporte marítimo para 2030.
Los combustibles electrónicos de bajas emisiones pueden contribuir a la diversificación de las opciones de descarbonización disponibles para el transporte. Los combustibles electrónicos son combustibles de bajas emisiones cuando su hidrógeno se produce utilizando electricidad de bajas emisiones y cualquier aporte de carbono se obtiene de una manera que conduzca a bajas emisiones de gases de efecto invernadero durante su ciclo de vida.
En el transporte, los combustibles electrónicos de bajas emisiones proporcionan una solución complementaria a los biocombustibles sostenibles. Especialmente en la aviación, los combustibles electrónicos se benefician de su capacidad para utilizar la infraestructura de transporte, almacenamiento y distribución y los equipos de uso final existentes.
Los combustibles electrónicos de bajas emisiones son actualmente costosos de producir, pero su diferencia de costos con los combustibles fósiles podría reducirse significativamente para 2030. A finales de la década, impulsados por las reducciones de costos permitidas por la realización de los actuales proyectos de electrolizadores anunciados a nivel mundial, los sitios de aprovechamiento con recursos renovables de alta calidad y un diseño de proyecto optimizado, el costo del e-queroseno de bajas emisiones podría reducirse a 50 US$/GJ (2.150 US$/t), lo que le permitiría competir con los combustibles de aviación sostenibles basados en biomasa.
El costo del e-metanol de bajas emisiones podría reducirse a 35 US$/GJ (700 US$/t) y del e-amoníaco a 30 US$/GJ (550 US$/t), lo que los haría comparables con el extremo superior del metanol fósil y precios del amoníaco durante el período 2010-2020 como producto químico y abriendo una puerta para su uso como combustible de bajas emisiones para el transporte marítimo.
Además, la producción de combustibles electrónicos para la aviación también da lugar a que se produzca una cantidad no despreciable de gasolina electrónica como subproducto.
Los combustibles electrónicos de bajas emisiones, aunque seguirán siendo costosos en 2030, tendrán un impacto limitado en los precios del transporte, con una participación del 10%. A un coste de 50 USD/GJ, el queroseno electrónico aumentaría el precio del billete de un vuelo que utilice un 10% de combustibles electrónicos en sólo un 5%.
Aunque el etanol y el e-amoníaco son más baratos de producir que el e-queroseno, su uso generalizado como combustibles para el transporte marítimo requerirá importantes inversiones en infraestructura de abastecimiento de combustible y en buques compatibles.
El coste total de propiedad de un portacontenedores alimentado 100% con e-amoníaco o e-metanol sería un 75% más alto que el de un portacontenedores convencional que funcione con combustibles fósiles. Aunque se trata de un aumento sustancial, el coste adicional representaría menos del 1% del valor típico de las mercancías transportadas en contenedores.
Debido a varios pasos de conversión y las pérdidas asociadas, la producción de ecombustibles generalmente adolece de una baja eficiencia, lo que genera una alta demanda de recursos y/o infraestructura. La producción de grandes cantidades de combustibles electrónicos de bajas emisiones podría generar alrededor de 2.000 TWh/año de demanda adicional de electricidad renovable para 2030. Si bien se trata de un aumento significativo, esa cifra representaría alrededor de una quinta parte del crecimiento de la electricidad de bajas emisiones durante esta década en el estudio de la AIE.
Escenario de políticas declaradas (STEPS), y menos en el escenario de compromisos anunciados (APS) y escenario de emisiones Net Zero para 2050 (Escenario NZE). La producción de combustibles electrónicos de bajas emisiones también puede desbloquear el enorme potencial de ubicaciones remotas con recursos renovables de alta calidad y grandes cantidades de tierra disponibles para el desarrollo de proyectos a gran escala, que de otro modo no tendrían una alta demanda de electricidad.
Por el contrario, sería necesario un aumento significativo de la fabricación de electrolizadores para lograr una participación del 10% de los combustibles electrónicos tanto en la aviación como en el transporte marítimo, ya que requeriría más de 400 GW de capacidad de electrolizadores, equivalente al tamaño total de la cartera de proyectos de electrolizadores a nivel mundial. hasta 2030.
El despliegue acelerado de combustibles electrónicos de bajas emisiones para el transporte marítimo requeriría inversiones significativas en infraestructura de reabastecimiento de combustible y en buques.
Lograr una participación del 10% en el transporte marítimo requeriría alrededor de 70 Mt/año de e-amoníaco o etanol. Esto es 3,5 veces el volumen comercializado actualmente a nivel mundial de amoníaco o dos veces el comercio de metanol. Las inversiones acumuladas adicionales en capacidad de transporte serían de 30.000 a 75.000 millones de dólares, dependiendo de cómo se distribuirían las inversiones entre los buques de amoníaco y metanol.
Esto representaría menos del 5% del tamaño acumulado del mercado de construcción naval durante el período 2023-2030. De manera similar, se espera que la inversión incremental para infraestructura de abastecimiento de combustible sea del orden de 10.000 a 30.000 millones de dólares.
El e-queroseno y el e-metanol de bajas emisiones que contienen carbono requerirían un aumento masivo en la utilización de CO2. Existe una importante sinergia potencial con la producción de biocombustibles, ya que el subproducto CO2 del bioetanol y de las plantas de biometano se encuentran entre las fuentes más baratas (20-30 USD/t CO2). Además, al proceder de fuentes biogénicas sostenibles, permiten la producción de combustibles electrónicos de bajo ciclo de vida con emisiones de GEI.
Se necesitarían alrededor de 200 Mt CO2 para producir el 10% de e-queroseno para la aviación, y 150 Mt CO2 para producir el 10% para el transporte marítimo, si todo fuera en forma de e-metanol. No sería posible suministrar esta cantidad combinada únicamente con fuentes biogénicas de bajo costo, pero podría complementarse con la fabricación de pulpa, aunque a un costo mayor. En cualquier caso, utilizar este recurso actualmente sin explotar requeriría un aumento masivo de más de 100 veces los volúmenes de captura actuales de fuentes biogénicas.
El acceso al CO2 es una limitación importante para los combustibles electrónicos de bajas emisiones que contienen carbono, lo que no es el caso del e-amoniaco. Los mejores recursos eólicos y solares no necesariamente están ubicados junto a importantes recursos bioenergéticos, lo que impone limitaciones adicionales a la hora de ubicar proyectos de combustible electrónico que requieran aportes de carbono. Esto puede requerir una infraestructura de tuberías de CO2. Si bien es tecnoeconómicamente factible, puede enfrentar importantes desafíos de aceptación social.
La captura directa de CO2 en el aire (DAC) podría proporcionar una fuente potencialmente ilimitada de materia prima de CO2 sin restricciones geográficas, pero se espera que siga siendo una opción de alto costo en 2030. Por el contrario, como molécula libre de carbono, la producción de amoníaco no requiere CO2, por lo tanto tiene menos restricciones para el desarrollo del proyecto.
Para permitir una adopción y un comercio generalizados, los combustibles electrónicos deberán cumplir con las normas técnicas y de seguridad establecidas y con las metodologías acordadas internacionalmente para medir las emisiones de GEI durante su ciclo de vida.
Organismos internacionales como la Organización Internacional de Normalización (ISO), la Organización Marítima Internacional (OMI) y la Sociedad Estadounidense de Pruebas y Materiales (ASTM) ya han establecido estándares para algunas vías de producción y uso de combustible electrónico, pero los estándares para la calidad y seguridad del amoníaco, la seguridad del metanol y niveles más altos de mezcla de e-queroseno aún están en desarrollo.
Se necesita un mayor desarrollo de estándares, protocolos y vías internacionales integrales para la calidad del combustible, la seguridad y las emisiones de GEI durante el ciclo de vida para permitir el comercio y el uso en la aviación y el transporte marítimo internacionales. Estos procesos también requerirán un desarrollo continuo a medida que evolucionen nuevas tecnologías y aplicaciones para los combustibles electrónicos.
Los gobiernos deben tomar medidas más audaces para estimular la demanda de combustibles electrónicos de bajas emisiones. Para aprovechar las posibles opciones de descarbonización, con un aumento limitado de los precios al consumidor, será clave lograr economías de escala a través de una demanda predecible.
Actualmente se están desarrollando más de 200 proyectos en todo el mundo, aunque la gran mayoría de los proyectos de combustible electrónico se encuentran en sus primeras etapas.
Para lograr un despliegue acelerado, es esencial que los países sigan adoptando políticas que creen una demanda predecible para proyectos iniciales, respalden las inversiones en infraestructura necesarias, reduzcan el costo de los electrolizadores, alienten actividades de I+D centradas en el desarrollo de nuevas tecnologías de combustible electrónico de alta eficiencia, y promover el potencial para explotar las sinergias entre los combustibles electrónicos, los biocombustibles y la captura, utilización y almacenamiento de carbono (CCUS).
