La competitividad del hidrógeno como tecnología clave: Estrategias y medidas para la economía alemana – Imagen: Xpert.Digital
Hidrógeno verde: ¿clave para una economía climáticamente neutra?
Competitividad del hidrógeno como tecnología clave: estrategias y medidas para la economía alemana
La transformación hacia una economía climáticamente neutra plantea enormes desafíos a Alemania. El hidrógeno verde se considera una tecnología clave y un elemento crucial de la transición energética. Sin embargo, los análisis actuales muestran que los costes del hidrógeno siguen siendo significativamente superiores a los de los combustibles fósiles. No obstante, existen avances prometedores: para 2030, el hidrógeno verde podría ser competitivo en ciertas áreas de aplicación si se establece el marco político adecuado. Esto requiere importantes inversiones en instalaciones de producción, infraestructura e innovaciones tecnológicas, garantizando al mismo tiempo la creación de valor a nivel europeo.
La situación actual de la economía del hidrógeno
Los expertos describen el hidrógeno como un vector energético clave del futuro y la pieza clave del rompecabezas de la transición energética. Combina seguridad energética, neutralidad climática y competitividad en un solo concepto. El Gobierno Federal Alemán reconoció esta importancia y publicó la Estrategia Nacional del Hidrógeno (ENH) en junio de 2020. Esta estrategia sienta las bases para construir una economía del hidrógeno en Alemania, donde se produzca, transporte y, en última instancia, utilice hidrógeno verde. El objetivo es ambicioso: para 2030, instalaciones de producción de hidrógeno verde con una capacidad total de 10 gigavatios , así como las capacidades asociadas de generación de energía renovable.
Alemania está planificando una red integral de infraestructura de hidrógeno. Para 2027/28, se completará una red inicial de más de 1.800 kilómetros de hidroductos, tanto reconvertidos como de nueva construcción, a los que se añadirán aproximadamente 4.500 kilómetros en toda Europa. Los planes a largo plazo prevén una expansión de la red hasta 9.040 kilómetros para 2032, conectando centros clave de hidrógeno en todos los estados federados alemanes: puertos, plantas de producción y centros industriales. Se prevé que los primeros 525 kilómetros de la red estén operativos para 2025, lo que hará más tangible el despegue de la economía del hidrógeno.
A pesar de estos ambiciosos planes, la economía del hidrógeno en Alemania aún se encuentra en sus inicios. El actual crecimiento del mercado avanza más lentamente de lo esperado. Los productores, la infraestructura de transporte y la demanda no están lo suficientemente alineados, lo que obstaculiza el desarrollo de la economía del hidrógeno. Además, los costes del hidrógeno verde son actualmente significativamente más altos que los de las energías convencionales.
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Factores de coste y brecha de precios en el hidrógeno
La situación actual de los costos representa uno de los mayores obstáculos para la expansión del mercado del hidrógeno verde. Los estudios predicen que, en 2030, los costos de producción del hidrógeno verde seguirán 2,3 veces superiores a los de los combustibles fósiles convencionales. Esta diferencia de precios es un problema clave para clientes e inversores potenciales.
Varios factores contribuyen a los altos costos. En cuanto a la producción, los principales factores son los costos de capital de los electrolizadores y los costos de electricidad para el proceso de electrólisis. Sin embargo, el costo de los electrolizadores podría disminuir significativamente: de 660-1050 dólares/kW en 2020 a 230-380 dólares/kW en 2030, según un informe de McKinsey encargado por el Consejo del Hidrógeno. Los costos de transporte e infraestructura, así como los costos regulatorios y los gravámenes, incrementan aún más el precio.
No debe subestimarse el aspecto del transporte: el transporte desde el norte de África hasta Alemania Occidental se estima en unos 0,5 USD/kg. Para distancias más largas por mar, los costes de transporte pueden ascender a 2-3 USD/kg debido a la conversión necesaria a hidrógeno líquido o a la adición de líquidos portadores como LOHC o amoníaco.
Sin embargo, existen perspectivas positivas para la evolución de los precios a largo plazo. Después de 2035, los precios del hidrógeno para el consumidor final podrían descender y aproximarse a los del gas natural. Entre los factores clave para ello se encuentran la disminución de los costes de producción del hidrógeno y el aumento de los precios del CO2 en el marco del comercio de emisiones. Para 2045, el coste del hidrógeno podría descender a aproximadamente entre 11 y 15 céntimos/kWh. En comparación, incluso si el gas natural ya no está permitido en 2045 según el proyecto de Ley de Energía para Edificios, los precios hipotéticos para el consumidor final aumentarían a entre 10 y 12 céntimos/kWh, en particular debido al aumento de los precios del CO2.
Medidas políticas para promover la competitividad
Para aumentar la competitividad del hidrógeno verde, el Gobierno Federal Alemán ha implementado diversos instrumentos políticos. La Estrategia Nacional del Hidrógeno proporciona el marco general y comprende un total de 37 medidas para apoyar la expansión de las tecnologías del hidrógeno en el mercado y establecer las cadenas de valor correspondientes. Estas incluyen, entre otras cosas, la creación de marcos legales que promuevan la transición a las energías renovables y al hidrógeno verde, así como el impulso a la expansión de la infraestructura.
Un factor crucial para la competitividad del hidrógeno verde es el precio de las emisiones de CO2. Con un precio del CO2 de 100 €/t, muchas más aplicaciones del hidrógeno verde se vuelven competitivas, incluyendo el transporte por carretera y ferroviario, así como su uso como materia prima en refinerías y la producción de acero. Incluso con precios de CO2 entre 35 y 50 USD/t, el hidrógeno azul (producido a partir de gas natural con captura y almacenamiento de carbono) alcanza la paridad de precio con el hidrógeno gris (producido a partir de gas natural sin captura y almacenamiento de carbono).
Alemania y la UE financiarán con miles de millones de euros durante los próximos años para impulsar la producción de hidrógeno verde y transformar la industria hacia una producción climáticamente neutra. El paquete de estímulo económico del 3 de junio de 2020 aporta 9000 millones de euros adicionales. Esta financiación se destinará a diversos programas, como el Programa Nacional de Innovación en Tecnología de Hidrógeno y Pilas de Combustible, con una asignación de hasta 1400 millones de euros entre 2016 y 2026, y el «Concurso de Ideas: República del Hidrógeno de Alemania».
Además, el Ministerio Federal de Economía y Acción por el Clima (BMWK) ha llegado a un acuerdo con la Comisión Europea sobre el marco regulatorio para la promoción de centrales eléctricas de hidrógeno. Se han formulado tres conceptos para la licitación de nuevas centrales: «Sprinter», «Híbrido» y «Listo para H₂». El objetivo es licitar 8,8 GW de nuevas centrales eléctricas que funcionarán con hidrógeno desde el principio, así como hasta 15 GW de centrales eléctricas de hidrógeno para 2035 que podrán operar temporalmente con gas natural hasta que se conecten a la red de hidrógeno.
Innovaciones tecnológicas y potencial de reducción de costes
La reducción de los costes de producción del hidrógeno verde depende en gran medida de las innovaciones tecnológicas. En un informe técnico, Ramboll identifica varios puntos de partida para la reducción de costes en el diseño de plantas, incluyendo el escalado, la modularización y el desarrollo de soluciones estandarizadas. Estas reducciones de costes deberían implementarse a nivel de pila, sistema y planta.
El propio aumento de la producción en el mercado es un factor clave para la reducción de costes. El aumento de los volúmenes de producción permite economías de escala, lo que se traduce en menores costes unitarios. Los inversores y desarrolladores de tecnologías Power-to-X e hidrógeno verde asumían anteriormente que los costes de producción y suministro de hidrógeno disminuirían simplemente mediante la expansión de la capacidad de electrólisis y el aumento simultáneo de la demanda. Sin embargo, estas previsiones optimistas de reducción de gastos de capital (CAPEX) aún no se han materializado. Una de las principales razones es que el aumento de la producción en el mercado avanza a un ritmo más lento de lo previsto.
Otro enfoque para reducir costos es mejorar la eficiencia de la electrólisis. La investigación y el desarrollo desempeñan un papel fundamental en este aspecto. Por ello, el Gobierno Federal Alemán financia específicamente la investigación básica sobre hidrógeno verde, centrándose en la investigación de materiales, estudios de sistemas y posibles tecnologías clave para las generaciones futuras.
Conceptos de expansión de infraestructura y logística
El desarrollo de una infraestructura de hidrógeno de alto rendimiento es fundamental para la competitividad de este vector energético. Se prevé que la red principal de hidrógeno planificada alcance los 9.040 kilómetros para 2032, con aproximadamente el 40 % de los gasoductos construidos de nueva construcción y la conversión de gasoductos existentes para el 60 % restante. Los costes totales, que ascienden a unos 19.000 millones de euros, serán asumidos por el sector privado, con apoyo gubernamental mediante la limitación de las tarifas de red.
Un desafío particular reside en la "última milla", es decir, cómo los pequeños consumidores que no están conectados directamente a la red principal pueden acceder al hidrógeno verde mediante gasoductos. Actualmente, están surgiendo numerosas soluciones de hidrógeno aisladas que dependen de su propia capacidad de producción, complementada con la compra y el suministro de hidrógeno mediante camiones cisterna. Estos enfoques son viables para la fase inicial de la economía del hidrógeno, pero a medio y largo plazo, estas soluciones aisladas también deben conectarse a la red principal planificada.
Además del transporte por tuberías, existen otros conceptos logísticos para el hidrógeno. Para el transporte marítimo a larga distancia, es necesaria la conversión a hidrógeno líquido (LH₂) o la combinación con líquidos portadores (LOHC o amoníaco). Sin embargo, estos procesos implican costes adicionales. Si el uso final puede ser directamente como LH₂ o amoníaco, los costes de transporte se reducen significativamente.
Adecuado para:
Mecanismos de mercado e incentivos para los compradores
Para estimular la demanda de hidrógeno verde, se necesitan diversos mecanismos de mercado e incentivos para los clientes potenciales. Un problema clave actualmente es la reticencia de la industria a invertir en tecnologías de hidrógeno debido a la falta de incentivos económicos. Un modelo de negocio viable puede facilitar la inversión y generar demanda.
Un enfoque prometedor son los Contratos de Carbono por Diferencia (CCfD), en los que el gobierno compensa la diferencia entre el precio actual del CO2 y los costos reales de evitar emisiones de CO2 de un proyecto respetuoso con el clima. Estos instrumentos ofrecen a las empresas la seguridad necesaria para planificar inversiones a largo plazo en tecnologías respetuosas con el clima.
Otros mecanismos de incentivo importantes incluyen cuotas para el hidrógeno verde en ciertos sectores, exenciones fiscales para los usuarios de hidrógeno y acuerdos de compraventa a largo plazo. El informe de McKinsey identifica 22 aplicaciones de uso final para las que el hidrógeno puede ser la solución más competitiva. Estas incluyen, en particular, aplicaciones en la industria y el transporte.
Cooperación internacional y estrategias de importación
Alemania no podrá satisfacer sus necesidades de hidrógeno únicamente con la producción nacional. Por lo tanto, las estrategias de importación y la cooperación internacional son cruciales. La ministra federal de Investigación, Bettina Stark-Watzinger, enfatizó que Alemania no puede satisfacer su demanda de hidrógeno por sí sola y que, por lo tanto, una estrategia de importación es un siguiente paso importante.
Según un estudio de McKinsey, el hidrógeno importado podría ser competitivo para 2030. Se espera que el hidrógeno verde procedente de Arabia Saudí esté disponible en Róterdam a 3,10 $/kg, e incluso a 1,90 $/kg a través de gasoductos desde Argelia. Estas rutas de importación podrían contribuir significativamente a satisfacer la demanda alemana de hidrógeno.
Sin embargo, al diseñar estrategias de importación, se debe tener cuidado de no crear una dependencia crítica de países proveedores individuales. Si la UE y Alemania se abastecen de componentes esenciales o plantas de electrólisis completas de países no pertenecientes a la UE, se corre el riesgo de crear dicha dependencia, lo que podría llevar a la pérdida de cadenas de valor dentro de la UE.
Garantizar la creación de valor europeo
A medida que el mercado del hidrógeno verde se expande, este se está convirtiendo en un vector energético fundamental para una economía basada en energías renovables segura. Esto podría impulsar el desarrollo de un enorme mercado para las tecnologías del hidrógeno, creando hasta 5,4 millones de nuevos empleos en la Unión Europea. Por lo tanto, es crucial crear ahora las condiciones que permitan a los fabricantes europeos asegurar una posición de liderazgo en el mercado global.
Un desafío es que los competidores de fuera de la UE pueden ofrecer actualmente tecnologías de hidrógeno hasta un 50 % más baratas que los fabricantes europeos. Esto se debe a menudo a menores costes laborales y energéticos, o a cuantiosos subsidios gubernamentales combinados con incentivos del mercado local. Para salvaguardar la creación de valor europeo, la Asociación Alemana del Hidrógeno (DWV) solicita criterios de resiliencia en los instrumentos de financiación pública de la Unión Europea.
El ministro federal de Economía, Robert Habeck, enfatizó que las inversiones en hidrógeno son «una inversión en nuestro futuro: en la protección del clima, en empleos cualificados y en la seguridad energética». La Estrategia Nacional del Hidrógeno establece el rumbo para una estrecha colaboración con socios europeos e internacionales.
Recomendaciones específicas de acción para la economía
Para acelerar la expansión del hidrógeno verde en el mercado y aumentar su competitividad, se requieren medidas concretas tanto de la industria como de los responsables políticos. La Asociación Alemana del Hidrógeno (DWV) ha desarrollado un total de 85 medidas en su «HyGuide 2030», diseñadas para estimular la producción, la aplicación y la demanda de productos de hidrógeno verde en los sectores industrial, químico, de movilidad, energético y de calefacción.
Una recomendación clave es acelerar los procesos de planificación y aprobación de proyectos de hidrógeno. Es necesario eliminar los obstáculos existentes para el despegue de la economía del mercado del hidrógeno. Otro punto importante es la combinación de producción nacional e importaciones estratégicas para garantizar un suministro suficiente de hidrógeno verde.
Para la fase de transición, se debe adoptar un enfoque tecnológicamente neutro, que también permita el uso de hidrógeno azul (procedente de gas natural con captura de CO2) como solución transitoria hasta que el hidrógeno verde esté disponible en cantidades suficientes y a precios competitivos. El uso de hidrógeno azul será indispensable hasta que el hidrógeno verde sea competitivo.
Otra medida importante es la coordinación de todos los actores de la cadena de valor del hidrógeno. Productores, operadores de redes, consumidores y legisladores deben colaborar estrechamente y avanzar en la misma dirección para acelerar el despegue de la economía del hidrógeno.
Perspectivas para la competitividad del hidrógeno
El hidrógeno tiene el potencial de convertirse en un vector energético clave en una economía climáticamente neutra. Sin embargo, actualmente, su expansión en el mercado se encuentra en sus primeras etapas, y los costos del hidrógeno verde son significativamente más altos que los de las alternativas a los combustibles fósiles. No obstante, existen avances prometedores que apuntan a una mayor competitividad en los próximos años.
Según un estudio de McKinsey, el hidrógeno producido a partir de energía eólica marina de la UE, así como el hidrógeno importado, podría ser competitivo para 2030. Después de 2035, los precios del hidrógeno para el consumidor final podrían disminuir y aproximarse a los del gas natural. Sin embargo, este avance positivo depende de que el marco político se alinee con el auge del mercado del hidrógeno y de que se realicen las inversiones necesarias en producción, infraestructura y aplicaciones.
El desarrollo de una economía del hidrógeno en Alemania y Europa ofrece enormes oportunidades para el crecimiento económico sostenible y la creación de empleo. Al mismo tiempo, nos enfrentamos a importantes desafíos, especialmente en la competencia internacional. Es fundamental asegurar la creación de valor europeo y, al mismo tiempo, aprovechar las ventajas de una economía global del hidrógeno.
El hidrógeno verde estará disponible en cantidades suficientes ya en 2030 si el gobierno alemán aprovecha todas las oportunidades para impulsar de inmediato la economía del mercado del hidrógeno. Mediante un enfoque estratégico claro con objetivos concretos y verificables, el gobierno alemán debe centrarse en las energías renovables y el hidrógeno producido a partir de ellas. Esto generará seguridad en la planificación para todas las partes interesadas.
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