OBJETIVOS
- Evaluar el potencial de mitigación y costos del hidrógeno verde en México.
- Analizar alternativas de proyectos piloto y diseñar una ruta crítica de implementación.
- Servir como punto de contacto entre actores interesados de México y el Reino Unido para el desarrollo futuro de un proyecto piloto.
ACTIVIDADES
- Revisión del estado del arte de tecnologías para la producción, transporte, almacenamiento y uso de hidrógeno verde.
- Mapeo de actores y experiencias existentes a nivel nacional e internacional.
- Análisis de costos y potencial de mitigación de alternativas de hidrógeno verde.
- Diseño de una ruta crítica identificando barreras, oportunidades y beneficios adicionales.
- Presentar los resultados obtenidos.
BENEFICIARIOS
Diversos actores han apoyado y mostrado gran interés en el proyecto: Instituto Nacional de Ecología y Cambio Climático (INECC), Instituto Nacional de Electricidad y Energías Limpias (INEEL), World Energy Council (WEC), Grupo Peñoles/Fresnillo Plc, Grupo México, UNAM, Iniciativa Climática de México (ICM).
Durante las últimas dos décadas, se han utilizado colores para diferenciar las distintas formas en las que se produce el hidrógeno.
El hidrógeno se produce a partir de la reformación de metano y su producción involucra la emisión de CO2 a la atmósfera. Asimismo, si el hidrógeno se produce a partir de carbón se denomina negro y si es a partir de lignito se denomina café.
El hidrógeno se produce a partir de combustibles fósiles pero el CO2 genera, se captura y almacena. Las emisiones se reducen significativamente con respecto al hidrógeno gris.
El hidrógeno se produce principalmente de la electrólisis del agua, utilizando electricidad generada a partir de fuentes renovables (energía solar, energía eólica, o energía hidráulica).
- Los costos de la producción de hidrógeno han bajado considerablemente y se espera que esta tendencia se acelere.
- El sector minero es de gran importancia para el desarrollo y aplicación del hidrógeno y existe una alta probabilidad de que sea el primer sector en el que se adopte en una mayor escala.
- Lo anterior debido al tamaño de los vehículos empleados y a la existencia de rutas fijas.
- La siguiente área en la que se podría desarrollar el hidrógeno es en el transporte de pasajeros, sirviendo como complemento a los vehículos de bateria eléctrica y en algunos casos ofreciendo una ventaja competitiva.
- El hidrógeno permite descarbonizar actividades que no son fáciles de descarbonizar directamente con electricidad como la producción de acero, cemento, y la petroquímica.
- El hidrógeno es una manera de almacenar la energía eléctrica y eólica para ayudar a resolver el problema de intermitencia.
- La generación de amoniaco es otra alternativa para almacenar energía baja en emisiones. Se puede emplear como combustible, vector energético o convertir en hidrógeno.
Selección de alternativas de uso de hidrógeno verde en México
Análisis de sitios con demanda actual y potencial de hidrógeno.
1) Seis refinerías del SNR*. Demanda total de hidrógeno y demanda de las unidades de hidrodesulfuración de destilados intermedios.
2) Nueve minas a cielo abierto y una subterránea (principalmente en el Estado de Sonora). Demanda total de la flota de vehículos y proyecto demostrativo para un vehículo.
3) Transporte público en tres ciudades (Monterrey, Guadalajara y la Ciudad de México). Demanda total de la flota BRT y proyecto demostrativo para un vehículo.
4) Inyección a la red de gasoductos. Hasta un 3% en volumen.
5) Industria (acero, amoniaco y metanol). Se consideraron plantas con capacidades comerciales, con demanda actual y potencial de hidrógeno.
* Sistema Nacional de Refinación
Resultados generales
- Los proyectos de menor escala podrían reducir 1.3 millones de tCO2e anuales, mientras que la demanda total de hidrógeno podría reducir hasta 5.6 millones de tCO2e.
-El mayor potencial de reducción de emisiones por uso de hidrógeno verde se encuentra en la refinación de petróleo.
-El costo nivelado de hidrógeno para los proyectos demostrativos va de 5.5 dólares por kg a 8.6 dólares por kg.
-El costo del transporte y distribución de hidrógeno puede incrementar el costo final del hidrógeno hasta un 50% según la localización y tipo de proyecto.
-El costo nivelado de hidrógeno depende en gran medida de los recursos renovables disponibles.
-El mayor potencial de generación y uso de hidrógeno se localiza en el centro y norte del país. Los principales estados son: Sonora, Nuevo León, Tamaulipas, Chihuahua, Coahuila, Guanajuato, Jalisco, Zacatecas, Puebla y Veracruz.
Uso de hidrógeno en vehículos mineros
- La energía solar y eólica generada en las minas puede aprovecharse para la generación de hidrógeno y la sustitución del uso de combustibles fósiles en vehículos de minas a través de celdas de combustible.
Los proyectos más relevantes a nivel internacional son:
- Anglo American está planeando la prueba de vehículos basados en hidrógeno en su mina de Mogalakwena en Sudáfrica.
- Glencore ha utilizado una unidad de almacenamiento de energía renovable (eólica) a través de hidrógeno en la mina de níquel Raglan en Canadá.
- Komatsu comenzó un programa de desarrollo de vehículos basados en hidrógeno en 2021 para contar con unidad de prueba en 2030.
- Sun Metals anunció la adición de un sistema de producción de hidrógeno a su planta fotovoltaica localizada en las instalaciones de refinación de zinc en Queensland. Con esto se busca producir 140 toneladas anuales de H2 con un electrolizador de 1 MW de capacidad.
Proyecto demostrativo en una mina mexicana
Análisis del uso de hidrógeno verde en un vehículo minero.
Beneficios ambientales
- El uso de H2 reduciría casi 683 mil kg anuales de CO2.
- Se podrían reducir emisiones de contaminantes atmosféricos:
9,116 kg anuales de NOx, 1,737 kg anuales de compuestos orgánicos volátiles, 1,823 kg anuales de material particulado con un diámetro de 2.5 µm (PM2.5), 1,258 kg de carbono negro y 13 kg de SO2.
Ruta crítica de implementación
1) Desarrollo de la evaluación detallada de los sistemas de ingeniería requeridos para llevar a cabo el proyecto, tanto desde el punto de vista técnico como del económico.
2) Formación de asociaciones con empresas expertas en la cadena de hidrógeno verde.
3) Desarrollo del sistema solar fotovoltaico. El tiempo estimado de planeación, instalación y operación en México para un sistema del tamaño planteado es de 36 meses.
4) Adaptación del sistema de celda de combustible para el vehículo minero. Con base en la experiencia de proyectos demostrativos, el tiempo de diseño, adaptación y prueba de la unidad móvil es de 12 meses.
5) Desarrollo del sistema de producción y uso de hidrógeno. El tiempo estimado de planeación, procura/prueba y operación para un sistema de esta escala en la minería es de 24 meses.
Recomendaciones de políticas públicas
- Establecimiento de metas a mediano y largo plazo. Compromisos a 2030 y 2050 integrados a la política de cambio climático, energía e industria.
- Apoyar la creación de demanda. Establecimiento de políticas que establezcan un valor económico al hidrógeno.
- Reducir los riesgos de inversión con medidas que estimulen la inversión privada debido a la existencia de incertidumbre en la demanda, y por la complejidad de la cadena de suministro.
- Apoyo a la investigación y desarrollo, y desarrollo de proyectos demostrativos. Los gobiernos tienen un papel central en el establecimiento de la agenda de investigación apoyando proyectos de alto riesgo (tecnologías nuevas). Para proyectos que estén en la etapa de escalamiento o que tengan un menor grado de riesgo, el gobierno puede incentivar a la industria a guiar la innovación.
- Armonizar estándares y eliminar barreras. Prescindir de regulación innecesaria y establecer estándares comunes que aseguren el buen funcionamiento de la cadena de suministro.
- Trabajar con las comunidades locales.
Fuente: IEA (2019) The future of hydrogen. Seizing today’s opportunities. International Energy Agency (IEA).
- Green hydrogen opportunities for Mexico. An international review of technologies and experiences
- The Assessment of the greenhouse gas mitigation potential of hydrogen. An implementation roadmap for Mexico
