Competitividad del hidrógeno como tecnología clave: estrategias y medidas para la economía alemana - Imagen: xpert.digital
Hidrógeno verde: ¿clave para la economía climática -neutral?
Competitividad del hidrógeno como tecnología clave: estrategias y medidas para la economía alemana
La transformación en una economía climática -neutral plantea enormes desafíos. El hidrógeno verde se considera una tecnología clave y el elemento decisivo de la transición de energía. Sin embargo, los análisis actuales muestran que el costo del hidrógeno sigue siendo significativamente mayor que el de los combustibles fósiles. Sin embargo, hay desarrollos prometedores: para 2030, el hidrógeno verde ya podría ser competitivo en ciertas áreas de aplicación si se crea el marco político adecuado. Esto requiere inversiones extensas en instalaciones de producción, infraestructura e innovaciones tecnológicas, mientras que al mismo tiempo se debe asegurar el valor agregado europeo.
La situación actual de la economía de hidrógeno
Los expertos se refirieron al hidrógeno como la fuente de energía central del futuro y como una "pieza faltante de la transición de energía". Combina la seguridad energética, la neutralidad climática y la competitividad en un concepto. El gobierno federal alemán reconoció este significado y publicó la Estrategia Nacional de Hidrógeno (NWS) en junio de 2020. Esta estrategia forma la base para el establecimiento de una economía de hidrógeno en Alemania, en la que se genera, transporta y finalmente el hidrógeno verde. El objetivo es ambicioso: para 2030, las plantas de generación para el hidrógeno verde con la producción total de 10 gigavatios, así como las capacidades asociadas para la generación de energía renovable.
Alemania está planeando una red de núcleo de hidrógeno de gran alcance para la infraestructura. Para 2027/28, se construirá una red inicial con más de 1.800 kilómetros y se agregarán tuberías de hidrógeno recién construidas, y se agregarán alrededor de 4,500 kilómetros en toda Europa. La planificación a largo plazo estipula que la red debe crecer a 9.040 kilómetros para 2032 y que las ubicaciones importantes de hidrógeno en todos los estados federales deberían combinar: puertos, ubicaciones de generación y centros industriales. Ya en 2025, los primeros 525 kilómetros de la red van a funcionar, lo que hace que la gran ejecución de la economía de hidrógeno sea más tangible.
A pesar de estos ambiciosos planes, la economía de hidrógeno en Alemania todavía está al principio. El golpe actual del mercado es más lento de lo que se esperaba. Los productores, la infraestructura de transporte y la demanda no se coordinan suficientemente, lo que frena el viaje de la economía de hidrógeno. Además, los costos de hidrógeno verde son actualmente significativamente más altos que para las fuentes de energía convencionales.
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Los factores de costo y la brecha de precios en el hidrógeno
de los estudios de hidrógeno verde. Esta brecha de precios es un problema central para compradores e inversores potenciales.
Varios factores contribuyen a los altos costos. En la página de producción, son principalmente los costos de capital para los electrolisios y los costos de electricidad para el proceso de electrólisis. Sin embargo, los costos para los electrolys podrían caer significativamente: de 660-1.050/kW en 2020 a $ 230-380/kW en 2030, como un informe de McKinsey predice en nombre del Consejo de Hidrógeno. Además, hay costos de transporte e infraestructura, así como costos regulatorios e impuestos que también aumentan el precio.
El aspecto del transporte no debe subestimarse: para el transporte del norte de África a Alemania Occidental, los costos se estiman en alrededor de USD 0.5/kg. En el caso de distancias más largas a través del lago, los costos de transporte pueden aumentar debido a la conversión necesaria en hidrógeno líquido o la conexión con fluidos portadores como LOHC o amoníaco hasta 2-3/kg.
Sin embargo, hay perspectivas positivas para el desarrollo de precios a largo plazo. Después de 2035, los precios finales del cliente para el hidrógeno podrían disminuir y abordar el gas natural. Los principales impulsores para esto incluyen la degradación de los costos para la producción de hidrógeno y el aumento de los precios de CO2 como parte del comercio de emisiones. En 2045, los costos de suministro de hidrógeno podrían caer a alrededor de 11 a 15 ct/kWh. A modo de comparación: incluso si el gas natural según el diseño de la Ley de Energía de la construcción 2045 ya no se puede usar, los precios hipotéticos finales del cliente, en particular debido al aumento de los precios de CO2, aumentarían a 10 a 12 ct/kWh.
Medidas políticas para promover la competitividad
Para aumentar la competitividad del hidrógeno verde, el gobierno federal alemán ha introducido varios instrumentos políticos. La estrategia nacional de hidrógeno forma el marco general y contiene un total de 37 medidas para apoyar un ascensor del mercado para las tecnologías de hidrógeno y establecer las cadenas de valor correspondientes. Esto incluye, entre otras cosas, la creación de condiciones de marco legal que promueven el cambio a energías renovables e hidrógeno verde y promueven 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 de CO2 de 100 euros/T CO2, significativamente más aplicaciones para hidrógeno verde son competitivas, incluida la carretera y el tráfico ferroviario, pero también el uso de materiales en las refinerías y la producción de acero. Incluso con los precios de CO2 entre 35 y 50 USD/T CO2, el hidrógeno azul (del gas natural con separación de CO2) alcanza la paridad de precios con hidrógeno gris (del gas natural sin separación de CO2).
En los próximos años, Alemania y la UE promoverán la producción de hidrógeno verde, así como la transformación de la industria para la producción climática -neutral con varios mil millones de euros. El paquete de estímulo económico del 3 de junio de 2020 proporciona fondos adicionales de 9 mil millones de euros. Estos fondos fluirán a varios programas, como el Programa Nacional de Innovación, la tecnología de hidrógeno y celdas de combustible con hasta 1,400 millones de euros en el período 2016 a 2026 o la "República de Hidrogen de Idea de Concurso de Alemania".
Además, el Ministerio Federal de Asuntos Económicos y Protección Climática (BMWK) ha acordado con la Comisión Europea sobre el Marco Regulatorio para la promoción de las centrales de energía de hidrógeno. Se formularon tres conceptos para la licitación para nuevos sistemas: "Sprinter", híbrido y listo para H₂. El objetivo es escribir 8.8 GW en nuevas centrales eléctricas que se operan con hidrógeno desde el principio y hasta 15 GW de centrales eléctricas de hidrógeno que pueden operarse temporalmente con gas natural hasta 2035 hasta que estén conectadas a la red de hidrógeno.
Innovaciones tecnológicas y potencial de reducción de costos
La reducción en los costos de producción del hidrógeno verde depende en gran medida de las innovaciones tecnológicas. En un libro blanco, Ramboll identifica varios puntos de partida para las reducciones de costos en el área de planificación del sistema, incluida la escala, la modularización y el desarrollo de soluciones estandarizadas. La reducción de costos debe usarse a nivel de pila, sistema y sistema.
El mercado en sí mismo es un factor importante para reducir los costos. El aumento de las cantidades de producción puede lograr efectos de escala que conducen a costos unitarios más bajos. Hasta ahora, los inversores y desarrolladores de tecnologías para el hidrógeno de potencia a X y verde asumieron que los costos de producción y provisión de hidrógeno disminuirían únicamente al expandir la capacidad de electrólisis y la creciente demanda. Sin embargo, estos pronósticos optimistas para reducir las inversiones (CAPEX) aún no han ocurrido. Una razón importante para esto es que el golpe de mercado es más lento de lo esperado.
Otro punto de partida para reducir los costos es mejorar la eficiencia en la electrólisis. La investigación y el desarrollo juegan un papel central aquí. Por lo tanto, el gobierno federal promueve específicamente la investigación básica sobre el hidrógeno verde, con un enfoque en la investigación de materiales, los estudios del sistema y las posibles tecnologías clave de la próxima y más generación.
Conceptos de expansión y logística de infraestructura
El establecimiento de una poderosa infraestructura de hidrógeno es un requisito básico para la competitividad de esta fuente de energía. Se espera que la red de núcleo de hidrógeno planificada crezca a 9.040 kilómetros para 2032, con alrededor del 40 por ciento de las líneas construidas y cambiando tuberías de gas natural para el otro alrededor del 60 por ciento. El sector privado está destinado a asumir los costos totales de alrededor de 19 mil millones de euros, con apoyo estatal para la limitación de los cargos de red.
La "última milla" es un desafío especial: la cuestión de cómo los consumidores más pequeños que no son directamente residentes de la red central pueden recibir un acceso de cable al hidrógeno verde. En muchos casos, actualmente se están creando soluciones de aislamiento de hidrógeno que dependen de sus propias capacidades de generación para hidrógeno, complementadas por la compra y entrega de hidrógeno a través del camión tanque. Estos son enfoques de funcionamiento para la fase inicial de la economía de hidrógeno, pero a mediano y largo plazo, también debe ser posible que estas soluciones de islas se conecten a la red nuclear planificada.
Además del transporte a través de la tubería, existen otros conceptos logísticos para hidrógeno. Una conversión en hidrógeno líquido (LH2) o la conexión con los fluidos portadores (LOHC o amoníaco) es necesaria para el transporte a largas distancias en barco. Sin embargo, estos procedimientos están asociados con costos adicionales. Si el uso final puede tener lugar directamente como LH2 o amoníaco, los costos de transporte disminuyen significativamente.
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Mecanismos de mercado e incentivos para los clientes
Para estimular la demanda de hidrógeno verde, se requieren diversos mecanismos e incentivos de mercado para compradores potenciales. Actualmente, un problema central es que la industria duda en invertir en tecnologías de hidrógeno porque faltan incentivos económicos. Un caso comercial sostenible puede facilitar las inversiones y crear demanda.
Un enfoque prometedor son los contratos de diferencia de carbono (CCFD), en el que el estado compensa la diferencia entre el precio actual de CO2 y los costos reales de evitación de CO2 de un proyecto amigable con el clima. Las empresas ofrecen estos instrumentos para inversiones a largo plazo en tecnologías climáticas.
Otros mecanismos de incentivos importantes son las cuotas para el hidrógeno verde en ciertos sectores, ventajas fiscales para los usuarios de hidrógeno y los contratos de aceptación a largo plazo. El informe McKinsey identifica 22 aplicaciones finales para las cuales el hidrógeno puede representar la solución más competitiva. Esto incluye principalmente aplicaciones en la industria y los sectores de tráfico.
Estrategias internacionales de cooperación e importación
Alemania no podrá cubrir sus requisitos de hidrógeno únicamente por la producción nacional. Por lo tanto, las estrategias de importación y la cooperación internacional son de importancia crucial. La ministra de Investigación Federal, Bettina Stark-Watzinger, enfatizó que Alemania no podía cubrir la necesidad de hidrógeno sola y que, por lo tanto, una estrategia de importación es importante como el siguiente paso.
Según un estudio de McKinsey, el hidrógeno importado podría ser competitivo para 2030. Se dice que el hidrógeno verde de Arabia Saudita está en Rotterdam por USD 3.1/kg, incluso por una tubería de $ 1.9/kg. Estas rutas de importación podrían hacer una contribución importante para cubrir los requisitos de hidrógeno alemanes.
Sin embargo, al diseñar estrategias de importación, se debe tener cuidado para garantizar que no haya una dependencia crítica en los países de entrega individuales. Si se obtienen componentes esenciales o sistemas de electrólisis completos de países individuales que no son de la UE en la UE y Alemania, existe el riesgo de tal dependencia que podría ir de la mano con la pérdida de cadenas de valor dentro de la UE.
Asegurar el valor agregado europeo
En el curso del accidente cerebrovascular del mercado de hidrógeno verde, el hidrógeno se convierte en una fuente de energía elemental para una industria de energía renovable segura de suministro. Junto con esto, puede desarrollarse un enorme mercado para tecnologías de hidrógeno con hasta 5.4 millones de nuevos empleos en la Unión Europea. Por lo tanto, es importante crear los requisitos previos que los fabricantes europeos pueden asegurar una posición de mercado líder en la competencia global.
Un desafío es que los competidores fuera de la UE actualmente pueden ofrecer tecnologías de hidrógeno hasta un 50 por ciento más barato que los fabricantes europeos. Esto a menudo es posible a través de menores costos de salario y energía o debido a los mecanismos de financiación estatales masivos en relación con los incentivos locales del mercado. Para asegurar el valor agregado europeo, la Asociación Alemana de Hidrógeno (DWV) exige los 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 "invierten en nuestro futuro". En protección climática, en trabajos calificados y seguridad de suministro de energía ”. La estrategia nacional de hidrógeno establece el curso para una estrecha cooperación con socios europeos e internacionales.
Recomendaciones concretas para la acción para la economía
Para acelerar el mercado de hidrógeno verde y aumentar su competitividad, se requieren medidas específicas por parte de la economía y la política. En su "Hyguide 2030", la Asociación Alemana de Hidrógeno (DWV) ha desarrollado un total de 85 medidas para incorporar la producción, la aplicación y la demanda de productos de hidrógeno verde en los sectores de la industria, la química, la movilidad, la energía y el calor.
Una recomendación central es acelerar el proceso de planificación y aprobación para proyectos de hidrógeno. Los obstáculos existentes para la gran ejecución de la economía de mercado de hidrógeno deben desmantelarse. Otro punto importante es la combinación de producción en casa e importaciones estratégicas para garantizar suficiente suministro de hidrógeno verde.
Para la fase de transición, también se debe seguir un enfoque de tecnología abierta, lo que también permite el uso de hidrógeno azul (del gas natural con separación de CO2) como una solución temporal 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 a lo largo de la cadena de valor de hidrógeno. Los productores, los operadores de redes, los consumidores y la política tienen que trabajar en estrecha colaboración y unirse para acelerar la alta ejecución de la economía de hidrógeno.
Perspectivas para la competitividad del hidrógeno
El hidrógeno tiene el potencial de convertirse en una fuente de energía central en una economía climática -neutral. En este momento, sin embargo, el accidente cerebrovascular del mercado todavía está al principio, y los costos de hidrógeno verde son significativamente más altos que las alternativas fósiles. Sin embargo, hay desarrollos prometedores que indican una competitividad creciente en los próximos años.
Según un estudio realizado por McKinsey, el hidrógeno de la energía eólica de la UE en la UE, así como el hidrógeno importado, podría ser competitivo para 2030. Después de 2035, los precios finales del cliente para el hidrógeno podrían disminuir y abordar el gas natural. Sin embargo, este desarrollo positivo presupone que el marco político se orienta constantemente hacia la elevación del mercado de hidrógeno y las inversiones necesarias en producción, infraestructura y aplicaciones se realizan.
El establecimiento de una economía de hidrógeno en Alemania y Europa ofrece enormes oportunidades para el crecimiento económico sostenible y la creación de empleos. Al mismo tiempo, enfrentamos grandes desafíos, especialmente en la competencia internacional. Es importante asegurar el valor agregado europeo y al mismo tiempo beneficiarse de las ventajas de una economía global de hidrógeno.
El hidrógeno verde estará disponible en cantidades suficientes ya en 2030 si el gobierno federal toma todas las opciones para la ejecución inmediata de la economía de mercado de hidrógeno. Gracias a un enfoque estratégico claro con objetivos concretos y verificables, el gobierno federal debe centrarse en energías renovables e hidrógeno producido a partir de ellos. Esto crea seguridad de planificación para todos los actores involucrados.
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