En un nuevo informe, Aurora Energy Research examina varios modelos de negocio de electrolizadores en busca de un método para producir hidrógeno verde por menos de 2,5 euros/kg; esto es, por debajo del precio del hidrógeno azul, obtenido con gas natural.

El análisis sugiere que los electrolizadores emparejados con la energía eólica terrestre en Noruega producirán el hidrógeno verde más barato de Europa esta misma década, seguidos muy de cerca por los emparejados con la energía eólica terrestre en España.

El último informe de información de Aurora Energy Research examina varios modelos comerciales de electrolizadores en busca de un método para producir hidrógeno por menos de € 2,5 / kg, por debajo del precio del hidrógeno azul.

El análisis sugiere que los electrolizadores combinados con la energía eólica terrestre en Noruega producirán el hidrógeno verde más barato de Europa en la década de 2020, seguidos de cerca por los combinados con la energía eólica terrestre en Iberia.

En un escenario optimista, los costes del hidrógeno verde podrían caer entre 2 € y 2,5 € / kg para 2030. Esto se basa en la reducción acelerada de los costes de instalación de electrolizadores y energías renovables.

El hidrógeno producido mediante la electricidad de la red será más costoso, en gran parte debido a las tarifas de la red y los gravámenes ambientales en las facturas de electricidad. Algunos países están eximiendo a los electrolizadores de pagar estas tarifas para acelerar la absorción de hidrógeno.

La producción de hidrógeno de esta manera puede ser muy intensiva en carbono en algunos sistemas de energía como Alemania y Polonia; aunque este no es el caso de los sistemas eléctricos dominados por la energía nuclear o las renovables como en Francia o los países nórdicos

Tanto el Reino Unido como Europa han establecido objetivos desafiantes para las emisiones netas cero para 2050, lo que implica cambiar el consumo de energía en toda la economía a fuentes de cero emisiones de carbono. El hidrógeno desempeñará un papel importante en la reducción de emisiones, especialmente en las actividades "difíciles de reducir" en la industria, la calefacción y el transporte pesado.

Desde que definieron los objetivos de Net Zero, los gobiernos de Europa han prestado mucha atención al potencial del hidrógeno con bajo contenido de carbono, que puede producirse a partir de la electrólisis del agua ('hidrógeno verde') o del gas natural con captura de CO2 ('hidrógeno azul'). Muchos gobiernos de Europa están promoviendo especialmente los electrolizadores, proporcionando financiación, compensación o exenciones de impuestos para los electrolizadores de hidrógeno.

A pesar de la rápida caída de los costos de capital para los equipos, el principal impulsor de costos para la producción de hidrógeno a través de la electrólisis sigue siendo el costo de la electricidad, y los desarrolladores e inversores buscan formas de minimizar este costo de producción potencialmente prohibitivo, particularmente donde hay una falta de incentivos planificados.

Aurora ha examinado cuatro formas de producir hidrógeno con electrolizadores para averiguar cómo se podrían reducir los costes de producción de hidrógeno verde para competir con el hidrógeno azul, que tiene un coste de alrededor de 2,5 € / kg.

Los electrolizadores combinados con la energía eólica terrestre en Noruega producirán el hidrógeno verde más barato de Europa en la década de 2020, seguido de cerca por la energía eólica terrestre en España.

Aurora examinó el modelo comercial en el que un electrolizador se combina con un generador de electricidad renovable en el sitio. Operado en 'modo isla' (sin conexión a la red), este modelo de negocio evita las tarifas que enfrenta un electrolizador conectado a la red. El estudio concluye que los electrolizadores en Noruega combinados con la energía eólica terrestre dan como resultado el menor costo total de hidrógeno debido a que la región tiene un excelente recurso eólico, lo que reduce el costo de la energía eólica producida y mejora la utilización y la economía del electrolizador. Fuera de Escandinavia, los costos más bajos se lograron con electrolizadores en España combinados con energía eólica terrestre.

Para lograr el menor costo posible de hidrógeno, es crucial optimizar el tamaño del electrolizador en relación con el activo renovable. Calculando el tamaño óptimo, el operador del electrolizador puede reducir

el costo de producción de hidrógeno hasta en un 40%, en comparación con la construcción de un electrolizador de la misma capacidad nominal que la planta renovable (es decir, un electrolizador de 1 MW acoplado a un parque eólico de 1 MW).

Los electrolizadores coubicados no solo logran el LCOH más bajo del estudio, sino que también se benefician de no tener emisiones directas de carbono. El hidrógeno producido a través de energías renovables de esta manera será considerado sostenible por el Acto Delegado de la UE y también podría cumplir con los criterios de adicionalidad para su Directiva de Energía Renovable RED-II, lo que significa que dichos esquemas son elegibles para el apoyo del gobierno en varios países europeos.

En un escenario optimista, los costes del hidrógeno verde podrían caer entre 2 € y 2,5 € / kg

Los proyectos de electrolizadores deberán lograr reducciones de costos significativas para competir con el costo del “hidrógeno azul” en términos económicos. El análisis de Aurora sugiere que nuevas reducciones en el costo de capital de los electrolizadores y las energías renovables podrían conducir a una reducción significativa en el costo de producción de hidrógeno. Combinando múltiples factores es posible conseguir un coste de producción de hidrógeno por debajo de 2,5 € / kg.

El hidrógeno producido por la red eléctrica será más costoso, en gran parte debido a las tarifas de la red y los gravámenes ambientales en las facturas de electricidad. El hidrógeno de la red también tendrá emisiones de carbono asociadas, aunque el análisis sugiere que en muchos países, el hidrógeno producido aún podría alcanzar los umbrales de carbono.

Los electrolizadores conectados a la red eléctrica deben pagar tarifas para acceder a la red, así como tasas ambientales para respaldar los esquemas de subsidios a las energías renovables en ciertos países. Estos costos adicionales encarecen el hidrógeno de los electrolizadores conectados a la red. Los cargos aplicados varían según el país, la ubicación, el tamaño de la conexión y, a veces, la hora del día o la temporada, según las estructuras que utilizan las naciones individuales para aplicar los costos. 

Los tres países de Europa con los cargos adicionales más altos son Dinamarca, Alemania y Gran Bretaña, aunque Alemania y Gran Bretaña se encuentran entre algunos países europeos que han implementado esquemas de exención para compensar estos costos para electrolizadores y otros usuarios industriales a gran escala de electricidad. Sin embargo, la combinación de tarifas elevadas y ausencia de exenciones en Dinamarca significa que producir hidrógeno es prohibitivamente caro. En tales casos, los formuladores de políticas deberán considerar exenciones o incentivos si quieren estimular la inversión en esta tecnología.

Los electrolizadores conectados a la red se pueden operar de manera flexible para evitar tiempos con altos precios y tarifas de electricidad. El análisis de Aurora muestra que operar un electrolizador conectado a la red de esta manera puede reducir significativamente su costo operativo general en comparación con un electrolizador que funciona en todas las horas del año.

Alemania cuenta con numerosas exenciones de tarifas de red para electrolizadores construidos antes de 2030 que pueden certificar sus credenciales 'verdes'. El impacto de estas exenciones es enorme: si los electrolizadores construidos después de 2030 deben pagar la tasa total de EEG, el costo de producción de hidrógeno en Alemania podría aumentar hasta en un 90%.

Cuando los electrolizadores están conectados a la red, el hidrógeno que se produce es la intensidad de carbono de la red en las horas que el electrolizador está usando energía. Aurora calcula que la intensidad de carbono de un electrolizador en Alemania, que tiene un mix de generación de energía pesada de carbón y gas, es nueve veces mayor que en España, que tiene una proporción muy alta de energía renovable.

“El coste de producción de hidrógeno caerá rápidamente durante las próximas dos décadas, pero alcanzar los 2 € / kg en Europa será un desafío. En nuestro análisis, encontramos que solo en un escenario optimista, con costos mucho más bajos y una mayor eficiencia del electrolizador, los costos pueden caer a ese nivel. Con el fin de alentar la caída de los costos más rápido y ayudar a que el costo del hidrógeno verde sea competitivo con el hidrógeno azul, los gobiernos pueden apoyar la acumulación de energías renovables y eximir a los electrolizadores del pago de tarifas e impuestos a la red", Anise Ganbold, líder de mercados energéticos globales en Aurora Energy Research.

“La cartera mundial de proyectos de electrolizadores de hidrógeno está creciendo muy rápidamente a medida que las empresas de servicios públicos y los gobiernos exploran el uso del hidrógeno como combustible bajo en carbono. Hay casi 200 GW de proyectos de electrolizadores en desarrollo solo en Europa, con un enfoque en Alemania. Están surgiendo varios modelos comerciales para estos electrolizadores, ya sea conectándose a la red y operando de manera flexible para minimizar sus costos de producción; o conectarse directamente a las energías renovables in situ. La clave del éxito de estos proyectos es optimizar el modelo de negocio para minimizar los costes. En ciertos países, se requerirían cambios de política para incentivar los electrolizadores o eximirlos de ciertos costos de la red para acelerar el despliegue de esta tecnología", Richard Howard, director de investigación de Aurora Energy Research.