Juan Carlos Osorio, Joel Pérez y Lorenzo Reyes/CIPPER

El hidrógeno verde (H2V) —es decir, el producido a partir de fuentes renovables como la energía solar, la eólica, la geotermia, entre otras— se ha convertido en una de las alternativas energéticas más prometedoras para lograr los objetivos climáticos de reducción de emisiones de gases de efecto invernadero del acuerdo de París[1] (IRENA, 2021). Su potencial para desfosilizar[2] el sistema energético —y otras actividades económicas— se apoya principalmente en tres aspectos clave: (i) puede ser producido sin emitir gases de efecto invernadero ni contaminantes; (ii) su producción puede sostenerse mientras se disponga de fuentes de energía renovable, y (iii) puede ser utilizado en todos los sectores que consumen energía y, como materia prima, en diversas industrias como refinerías, la alimentaria, la agrícola, del vidrio, de los metales, entre otras.

Chile ha sido identificado como uno de los países donde se puede producir el H2V más económico del mundo, debido al costo nivelado de su producción basada en energía solar fotovoltaica y eólica en los sitios con mayor potencial de este tipo de energía, com son Atacama y Patagonia, respectivamente (Fasihi and Breyer, 2020; McKinsey & Company, 2020).

Considerando este escenario, en esta columna, además de destacar la versatilidad del hidrógeno como fuente energética y materia prima, discutimos algunas perspectivas respecto a su modelo de producción y uso en este país. A diferencia de lo que ocurre con el cobre, por ejemplo, que se produce de manera extractivista y sólo para exportación —ya que requiere de complejos procesos químicos para ser usado como producto final en cables, componentes electrónicos y otros—, el H2V puede ser producido de manera distribuida y directamente utilizado como combustible para vehículos, calefacción de edificaciones y como sistema de almacenamiento de energía eléctrica, etc. A su vez, también exponemos que existe la oportunidad de aprovechar la producción y uso del H2V para implementar un modelo de desarrollo descentralizado, haciendo partícipe a la ciudadanía en su mercado.

LAS PARTICULARIDADES DE PRODUCIR H2V

El hidrógeno no sólo fue el combustible que nos permitió llegar a la luna, sino que también ha sido ampliamente utilizado como materia prima en el sector industrial, desde hace más de cien años (IEA, 2019). Debido a que no está disponible para tomarlo directamente de la naturaleza, hay que producirlo, es decir, al igual que la electricidad, es un energético secundario[3]. A su vez, el hidrógeno es un vector energético —o transportador de energía— que puede ser utilizado con fines múltiples, tales como producir calor, generar electricidad y movilizar sistemas de transporte (terrestres, acuáticos y aéreos), entre otras aplicaciones (Vásquez and Salinas, 2018).

Actualmente, se utiliza como materia prima en industrias tales como: la de producción de amoniaco, la química y petroquímica, el refinamiento de petróleo, la alimentaria, la agrícola, del vidrio, de los metales y la electrónica, entre otras (Vásquez and Salinas, 2018). Sin embargo —y a diferencia de lo que será el H2V—, el hidrógeno para estos fines se produce actualmente desde combustibles fósiles, conocidos como hidrógeno gris si se obtuvo desde petróleo, café desde carbón y azul desde gas natural.

Es justamente a la producción de estos hidrógenos, la que el H2V podría reemplazar.

En el caso del H2V, además de ser un vector energético, se puede utilizar como materia prima reactante para obtener otros combustibles alternativos, también llamados combustibles carbono neutral[4] o sustentables —porque no usarían ninguna molécula fósil en su producción—, tales como metanol, gas natural sintético y los hidrocarburos líquidos que se obtienen a través del proceso Fischer-Tropsch como, por ejemplo: bencinas, diésel, keroseno y lubricantes (Ram, Galimova et al., 2020).

De esta forma, se evitaría forzar un recambio tecnológico a gran escala de las tecnologías que actualmente producen y usan estos combustibles, facilitando su integración y disminuyendo los costos para la industria. Del H2V también se pueden obtener productos químicos, como el metanol y amoniaco, que se usan en diversas industrias (Ram, Galimova et al., 2020).

¿Y QUÉ OCURRE EN CHILE CON EL H2V?

En Chile, actualmente, el hidrógeno, mayoritariamente azul, se produce en solo dos empresas y se utiliza principalmente para procesos en refinerías de petróleo; en menor volumen se utiliza en la industria alimentaria para fabricación de aceites y margarinas, en la industria del vidrio para pulir artículos de vidrio y en otros procesos especiales como refrigerante y en tratamientos térmicos (Vásquez and Salinas, 2018).

No obstante, de acuerdo con la Estrategia Nacional de H2V (Ministerio de Energía, 2020), está proyectado utilizarlo para activar aplicaciones domésticas y desarrollar la exportación. Dentro de las primeras se contempla al 2030: remplazar el hidrógeno que se usa actualmente en las refinerías de petróleo; producir amoniaco verde para remplazarlo por el importado; usarlo en buses de larga autonomía, en camiones mineros y de ruta, y en buses de larga autonomía, e; inyectarlo en redes de gas. Para desarrollar la exportación en el corto/mediano plazo, se contempla la producción y exportación de amoniaco verde y la exportación del H2V. En un horizonte de tiempo mayor, se contempla diversificar aún más los usos del H2V, dentro de los cuales destaca usar amoniaco verde para barcos y producir metanol verde y combustibles sintéticos, ambos pensados para aplicaciones domésticas y para exportación[5].

En esta línea, el martes 11 de mayo se aprobó medioambientalmente el primer proyecto piloto de H2V en Chile[6]. El proyecto denominado Highly Innovative Fuels (HIF), consiste en la construcción y operación de una planta química para la producción de metanol y gasolina a partir de CO2 —capturado de la atmósfera— y de H2V, la que se emplazará en la comuna de Punta Arenas. Para la producción del H2V, el proyecto HIF considera la instalación de una turbina eólica de 3,4 MW y su conexión —como respaldo— al Sistema Eléctrico de Magallanes a través de una línea de transmisión eléctrica de media tensión (13 kV) de 8,8 km. En la planta petroquímica se contempla producir 350 toneladas de metanol crudo al año y 130.000 litros de gasolina al año. Además, se tiene proyectado producir 16 toneladas de gas licuado carbono neutral al año, a partir de 2022.

Sin duda, el proyecto piloto HIF es un primer paso para Chile en el desarrollo de la industria del H2V y los combustibles carbono neutral. Sin embargo, la Estrategia Nacional de H2V está orientada a la producción a gran escala de H2V, es decir, a partir de pocos y grandes productores, que se localizarían en dos puntos del país: el desierto de Atacama y la Patagonia (Magallanes). Esto sugiere replicar el modelo históricamente usado para la producción de cobre y que, en parte, se pretende hacer también con el litio. Además, esto adquiriría una similitud con lo que está ocurriendo con la transición energética hacia fuentes sustentables en Chile, reconocida internacionalmente, pero también cuestionada.

De acuerdo con Cristián Flores-Fernández: “La incorporación de fuentes renovables no convencionales a la matriz energética no ha modificado el modelo tecnocrático de gestión de mercado, la estructura de propiedad de los proyectos, ni ha supuesto un avance hacia sistemas energéticos democráticos y descentralizados que promuevan el desarrollo local y la efectiva participación de las comunidades en la toma de decisiones energéticas” (Flores-Fernández, 2020).

PRODUCIR H2V EN CHILE: ¿PROYECTOS A GRAN ESCALA O EN BÚSQUEDA DE LA DESCENTRALIZACIÓN?

A diferencia del cobre, que requiere de complejos procesos químicos para ser usado como producto final en cables, componentes electrónicos y otros, el H2V también puede ser utilizado como combustible para vehículos, para calefacción de edificaciones y como sistema de almacenamiento de energía eléctrica, etc. Es decir, el tenerlo a disposición como materia prima cerca de los consumidores es factible e incluso deseable en comparación a otras fuentes energéticas con mayor impacto ambiental. Esto abre entonces la misma discusión que con fuentes de energía renovable: ¿Es posible avanzar hacia un sistema energético con H2V descentralizado? En otras palabras, en vez de producir a gran escala el H2V y transportarlo hacia los centros de consumo, ¿será posible diseñar mercados que favorezcan la producción y uso local de H2V?

En un estudio reciente (Osorio Aravena, Aghahosseini et al., 2021), en el cual se simularon escenarios de transición energética para Chile al 2050, en el escenario basado en la obtención de un sistema energético al menor costo posible, se estima que se deberían instalar 0,3 GW de electrolizadores al 2030, 2,4 GW al 2040 y 15 GW al 2050, mientras que, en un escenario 100% basado en fuentes renovables, se tendrían que instalar una capacidad total de 1,3 GW de electrolizadores al 2030, 19 GW al 2040 y 30 GW al 2050. Todo esto vislumbra la opción de producir H2V de una manera más descentralizada a lo largo de Chile, por ejemplo, generando mercados energéticos locales que comercialicen hidrógeno y electricidad, incluyendo a generadores distribuidos (Xiao, Wang et al., 2018).

Aunque se requieren análisis comparativos entre los costos de producción de H2V a gran escala, centrados en dos puntos del país, y descentralizada en distintos puntos del país y considerando modelos de producción donde quepan más actores que las grandes empresas, al menos para aplicaciones domésticas, cabe preguntarse: ¿Cuánto más económico supondría ser la producción de H2V a gran escala que la descentralizada? ¿Sería realmente más económico transportar el H2V desde Atacama y Magallanes a otros puntos del país que producirlo en el mismo punto donde se utilizaría? ¿A qué precio se sustenta producir el H2V descentralizado? ¿A qué precio se sustenta usar el H2V con fines de calefacción en los sectores comercial, público y residencial?

Y a estas preguntas también se podrían sumar otras: ¿Cómo afectaría la producción de H2V descentralizado a la economía local? ¿Cuántos empleos adicionales se podrían generar? ¿Cómo se hará para tener el suficiente capital humano local especializado para cubrir los puestos de trabajo que se generarían?  Y, finalmente, una duda que resulta clave en todo este proceso: ¿Existirá voluntad política para apoyar la creación de un mercado del H2V descentralizado?

Chile posee una normativa específica para el hidrógeno que se encuentra en pleno desarrollo (Lillo, Rivera et al., 2020), por lo que se podría prever que, aunque se quiera y necesite acelerar el proceso de producción y uso del H2V, habrá que llevarlo con prudencia. Debemos tener en cuenta que la producción del H2V, ya sea para su uso en aplicaciones domésticas o para exportación, conlleva más transformaciones que usar directamente la electricidad, aunque permitirán reemplazar los combustibles fósiles en las aplicaciones difíciles de abatir y electrificar. Pero a su vez, sabemos que es posible abordarlas a través del trabajo conjunto entre la academia y los sectores público y privado, junto con la ciudadanía.

Basado en todo lo anterior, sostenemos que también se deberían explorar opciones de producción de H2V que beneficien más directamente a los ciudadanos, por ejemplo, incluyéndolos como generadores distribuidos[7].

Para esto será clave la investigación aplicada en la producción de H2V descentralizado y desarrollar iniciativas que pueden servir como experiencias piloto que permitan ir capacitando a profesionales y técnicos nacionales, con miras a que se amplíen las oportunidades de que los empleos sean cubiertos por fuerza de trabajo local. Así como también será necesario crear programas de formación y capacitación en torno a la producción, almacenamiento, distribución y uso de H2V, principalmente para fines energéticos, ya que será lo que requerirá mayores cambios tecnológicos, sobre todo, en las ciudades.

Aunque la producción a gran escala del H2V cuenta con el respaldo gubernamental y tiene asegurada su viabilidad económica (Gobierno de Chile, 2020), creemos que aún está abierto el camino para explorar un modelo de desarrollo en torno al H2V que sea más descentralizado. También cabe recordar que el mercado de los combustibles fósiles ha sido y sigue siendo ampliamente subsidiado. Entonces, ¿por qué no también subsidiar la producción de H2V en la cual se haga partícipe a los ciudadanos bajo un modelo más descentralizado? ¿Por qué no apostar por un modelo de desarrollo sustentable ejemplar que perdure en torno al H2V?

Notas y referencias

FASIHI, M. & BREYER, C. 2020. Baseload electricity and hydrogen supply based on hybrid PV-wind power plants. Journal of Cleaner Production, 243,

FLORES-FERNÁNDEZ, C. 2020. The Chilean energy “transition”: between successful policy and the assimilation of a post-political energy condition. Innovation: The European Journal of Social Science Research, 33, 173-193.

MINISTERÍO DE ENERGÍA 2020. Estrategia Nacional de Hidrógeno Verde – Chile, Fuente Energética para un Planeta Cero Emisiones. In: MINISTERIO DE ENERGÍA (ed.) Correa, Max; Barria, Carlos; Maluenda, Benjamín ed. Santiago, Chile: Gobierno de Chile.

IEA 2019. The Future of Hydrogen – Seizing Today’s Opportunities Report prepared by the IEA for the G20, Japan. Paris, France: International Energy Agency.

IRENA 2021. IRENA, World Energy Transitions Outlook 2021. Abu Dhabi: International Renewable Energy Agency.

LILLO, P.; RIVERA, J.D.D. & CARO, R. 2020. Proposición de Estrategia Regulatoria del Hidrógeno para Chile. In: GMBH, D.G.F.I.Z.G. (ed.) Descarbonización del Sector Energía en Chile. GIZ ed. Santiago, Chile: Centro de Energía UC.

MCKINSEY & COMPANY 2020. Chilean Hydrogen Pathway – Final Report. In: ENERGÍA, M.D. (ed.). Santiago, Chile: Ministerio de Energía.

RAM, M.; GALIMOVA, T.; BOGDANOV, D.; FASIHI, M.; GULAGI, A.; BREYER, C.; MICHELI, M. & CRONE, K. 2020. Powerfuels in a Renewable Energy World – Global Volumes, Costs, and Trading 2030 to 2050. Berlin, Germany: LUT University and Deutsche Energie-Agentur GmbH (dena).

OSORIO ARAVENA, AGHAHOSSEINI ET AL. 2021. “The impact of renewable energy and sector coupling on the pathway towards a sustainable energy system in Chile”. Under Review in Renewable and Sustainable Energy Reviews.

VÁSQUEZ, R. & SALINAS, F. 2018. Tecnologías del Hidrógeno y Perspectivas para Chile. In: (GIZ), D.G.F.I.Z. (ed.) Fomento de la Energía Solar en Chile. Santiago, Chile: Ministerio de Enegía de Chile.

XIAO, Y.; WANG, X.; PINSON, P. & WANG, X. 2018. A Local Energy Market for Electricity and Hydrogen. IEEE Transactions on Power Systems, 33, 3898-3908.

[1] Reducirlos, para limitar el aumento de la temperatura global a 1,5 ºC.

[2] Es decir, para dejar de usar combustibles fósiles, a diferencia de descarbonizar.

[3] Una forma de producir hidrógeno es a partir de la separación de la molécula de agua en un proceso llamado electrólisis o hidrólisis.

[4] El CO2 que fue capturado desde la atmosfera para producirlo es el que luego se emite en la combustión.

[5] Para todo esto, se requerirá instalar una capacidad total de 25 GW de electrolizadores al 2030, de los cuales 10 GW serían para aplicaciones domésticas; 130 GW al 2040, 40 GW de estos para aplicaciones domésticas; y, 190 GW al 2050, con 52 GW para aplicaciones domésticas (McKinsey & Company, 2020)

[6] Ver el siguiente enlace.

[7] Podemos comparar la situación con las casas donde se instalan paneles fotovoltaicos: ahí la energía que no se consume es entregada a la red para otros consumidores. Lo mismo podría ocurrir con la producción de H2V.