La apuesta al Hidrógeno Verde es uno de los ejes de la segunda etapa de la transición energética que comienza a transitar el país: qué es el Hidrógeno Verde, cuál es su importancia para el mundo y para la transición energética uruguaya, qué ventajas tiene nuestro país para producirlo y, eventualmente, exportarlo, y cuál es la agenda 2021 en esta materia se presentan a continuación.

¿Qué es el Hidrógeno y para que se utiliza hoy?
El Hidrógeno es el primer elemento de la tabla periódica. Es el elemento químico más ligero, su átomo está formado por un protón y un electrón y es estable en forma de molécula diatómica (H2).
El Hidrógeno es el elemento más abundante del universo. La fusión nuclear del Hidrógeno es la fuente de energía de todas las estrellas incluidas el sol. A partir de la energía del sol es que se originan y originaron casi todas las fuentes de energía que utilizamos en la tierra. En nuestro planeta es poco frecuente encontrar libremente la molécula diatómica H2, lo que también se llama simplemente Hidrógeno. Lo más común, es encontrar que el Hidrógeno forme parte de compuestos, gracias a que reacciona con muchos elementos químicos para formar: agua, sales, hidruros, ácidos, metano, amoníaco, polímeros, etc. Actualmente el 99% del H2 es producido a partir de combustibles fósiles (principalmente a partir de Gas natural y Carbón) y por tanto se generan emisiones de efecto invernadero en el proceso.
En la actualidad se producen más de 120 millones de toneladas de Hidrógeno al año, de las cuales dos terceras partes son en forma de H2puro y un tercio son en mezclas con otros gases. La demanda está concentrada en el uso en refinerías, producción de amoníaco (para obtener fertilizantes y otros productos), y en forma indirecta para la producción de metanol, acero y otros.

¿Qué es el Hidrógeno Verde?
El Hidrógeno Verde es aquel que se produce sin la participación de combustibles fósiles. La producción del Hidrógeno verde se realiza únicamente a partir de energías renovables. Actualmente el método que se vislumbra con mayor potencial para la producción de Hidrógeno Verde es a partir de la electrólisis del agua (H2O), de forma tal que, a partir de energía eléctrica proveniente de fuentes renovables y agua (H2O), se obtiene por separado Hidrógeno (H2) y oxígeno (O2). Por tanto, la producción del Hidrógeno Verde es un proceso con cero emisiones de gases de efecto invernadero.
La utilización del Hidrógeno Verde es totalmente sostenible, ya que se produce en base a renovables y si bien se utiliza agua para la producción del Hidrógeno Verde, luego que se utiliza el Hidrógeno, el subproducto es vapor de agua, con lo cual la misma cantidad de agua vuelve al ambiente y el ciclo se cierra. Por ejemplo, si se utiliza Hidrógeno como energético en el transporte (consideremos por ejemplo un camión), la emisión que saldrá del caño de escape será vapor de agua (la misma cantidad de agua que se utilizó para producir ese Hidrógeno).

Fuente: adaptación de ANCAP de C. Koroneos, A. Dompros, G. Roumbas, and N. Moussiopoulos, “Life cycle assessment of hydrogen fuel production pro­cesses,” Int. J. Hydrogen Energy, vol. 29, no. 14, pp. 1443–1450, 2004.

¿Por qué Hidrógeno Verde en el mundo y por qué ahora?
La apuesta al hidrógeno Verde es uno de los ejes de la segunda transición energética que comienza a transitar nuestro país. En esta nota se responde qué es el Hidrógeno Verde, cuál es su importancia para el mundo y para la transición energética uruguaya, qué ventajas tiene nuestro país para producirlo y, eventualmente, exportarlo, y cuál es la agenda 2021 en esta materia.
De acuerdo a los estudios del Panel Intergubernamental del Cambio Climático (IPCC, por su sigla en inglés) del año 2018, para limitar el calentamiento global a menos de 1,5º C se debe lograr ser carbono neutral en el año 2050 a nivel mundial. Actualmente el consumo de energía en el mundo es en un 80% a partir de combustibles fósiles (REN21, 2019) y se espera que la demanda de energía aumente debido a:
-un aumento considerable de la población a nivel mundial (9.700 y 11.200 millones para 2050 y 2070 respectivamente)
-las economías de los países continuarán creciendo
Por tanto, lograr ser carbonos neutrales a nivel mundial al año 2050 es un desafío muy grande y se necesita realizar una transición energética muy importante.
Alineado con esto, 120 países se han comprometido a tener emisiones “cero” al año 2050 (unfccc.int). Y como consecuencia, las industrias están realizando anuncios en esta línea. Por ejemplo, las principales marcas de la industria automotriz han anunciado que sus vehículos serán emisiones cero al año 2050 y algunas de ellas incluso antes (ej: General Motors en 2035). Otras industrias energéticas también han anunciado que serán emisiones cero al año 2050, incluso empresas con su negocio principal en la venta de hidrocarburos, como por ejemplo: Shell, BP, etc.
Al día de hoy, las energías renovables se ven como la solución para generar la energía que luego se utilizará en todos los sectores de actividad. A largo plazo podría desarrollarse la fusión nuclear para complementar o sustituir a las renovables. Hay un consenso a nivel mundial que el Hidrógeno Verde (Hidrógeno producido a partir de energías renovables) será clave en la descarbonización del sector energético y materias primas.

El Hidrógeno aportará a la descarbonización de:
Transporte
-del transporte pesado y de larga distancia a partir de Hidrógeno comprimido o líquido, o líquidos orgánicos que utilizan Hidrógeno.
-del transporte marítimo, los cuales podrán utilizar Hidrógeno líquido o algún material producido a partir de Hidrógeno como el amoníaco, metanol u otros.
.del transporte aéreo, los cuales podrán utilizar Hidrógeno líquido o combustibles sintéticos producidos a partir de Hidrógeno.

Energía eléctrica
Una alternativa para los países que no tienen posibilidades de producir suficiente energía eléctrica a partir de renovables es importar Hidrógeno o amoníaco verde y utilizarlas en sus centrales de generación de energía eléctrica. Países como Japón, Corea del Sur, etc. estarán seguramente recorriendo este camino. El Hidrógeno también sirve para gestionar la variabilidad de las fuentes renovables, pudiéndose acumular por largos períodos de tiempo y realizar acoplamiento de sectores.
Industria
En procesos donde sea necesario alcanzar altas temperaturas, como por ejemplo en la producción de acero.
Sector residencial
Sustituyendo al gas natural para acondicionamiento térmico y usos térmicos, sobre todo en los países que tienen muchos meses de frío, ya tienen una infraestructura para eso y vayan a tener que importar energía en forma de Hidrógeno de otros países. A su vez, se ahorran de realizar inversiones de ampliación de las redes eléctricas para cubrir esa demanda.

Materias primas
Hay materias primas que únicamente se pueden descarbonizar a partir del Hidrógeno, como el amoníaco, metanol, combustibles sintéticos, etc. A partir del Hidrógeno se pueden producir diversas materias primas y químicos, lo que se conocen como Power to X (o pasar de energía eléctrica a Hidrógeno y a otros usos).
Seguramente el amoníaco cumplirá varios fines en la transición energética además de los actuales como la producción de fertilizantes y otros productos. El amoníaco se perfila para ser uno de las principales formas de transporte del Hidrógeno para el negocio de exportación/importación entre países. Además, se espera que sea una de las principales alternativas para sustituir los combustibles fósiles en los barcos.
El desarrollo de la economía del Hidrógeno es necesario para cumplir con los objetivos de reducción de emisiones de gases de efecto invernadero que se han establecido en el acuerdo de París.
A partir del año 2020 luego del comienzo de la pandemia del covid-19 se han anunciado a nivel internacional inversiones muy importantes tanto en la oferta como en la demanda de Hidrógeno y sus derivados. El desarrollo del Hidrógeno verde cambiará la geopolítica del sector energético a nivel mundial.

¿Por qué desarrollar el Hidrógeno Verde en Uruguay?

Uruguay está culminando la primera etapa de su transformación energética a partir de la descarbonización casi total de la matriz eléctrica. En el promedio de los últimos 4 años (2017-2020) el 97% de la electricidad que se generó en Uruguay provino de energías renovables (44% Hidro, 32% Eólica, 18% Biomasa, 3% Solar).

Fuente: BEN 2017, 2018, 2019 y preliminar 2020 (matriz eléctrica)

 

La segunda etapa de la transición energética en Uruguay incluye diversos desafíos, entre los cuales se encuentran el Desarrollo de una Economía del Hidrógeno y continuar con la descarbonización del sector energético y de producción de materias primas.
En cuanto al Desarrollo de una Economía del Hidrógeno, Uruguay tiene muchos atributos para ser un productor de Hidrógeno verde para ser: exportado, consumido localmente en forma directa y en industrias relacionadas a la producción de materias primas y química verde, las cuales a su vez podrán ser consumidas localmente o exportadas.

Por citar algunas de las características que tiene Uruguay para este desarrollo:
un gran potencial para la generación de energía eléctrica a partir de energía eólica y solar fotovoltaica combinada a bajo costo. Una densidad de población baja que permite realizar las plantas eólicas y solares en tierra. Posibilidad de expandir la generación de renovables al área marítima a partir de la instalación de energía eólica off shore.
Puertos con acceso al océano atlántico que permiten la exportación de Hidrógeno, sus derivados, materias primas y productos químicos (verdes) que puedan producirse a partir del Hidrógeno.
Territorio suavemente ondulado con rutas de acceso a todo el país e infraestructura para el transporte local del Hidrógeno y sus derivados.
Uruguay es un país confiable para recibir inversiones en la producción de Hidrógeno verde, sus derivados e industria asociada para la producción de materias primas y química verde.
Para continuar con la descarbonización del sector energético, es necesario aumentar la participación de renovables en la matriz de abastecimiento de energía que actualmente es del 63%, siendo el 37% restante aún de origen fósil (36% petróleo y 1% gas). Dos terceras partes de este petróleo se destina al abastecimiento del sector transporte.

Fuente: BEN Matriz primaria de abastecimiento (año 2019)

Uruguay está interesado en la descarbonización de las materias primas y de los productos químicos, tanto para el consumo interno como para la exportación. Hay particular interés por la producción de fertilizantes verdes dado que Uruguay y la región es un centro importante de producción agrícola. También interesa analizar la producción de acero verde, Uruguay cuenta con yacimientos de hierro que podrían ser aprovechados. Asimismo, el desarrollo de productos como el amoníaco, metanol, Green diesel (HVO), etc. son de interés para el Uruguay.
La incorporación de Hidrógeno verde dará al Uruguay: desarrollo industrial, económico y laboral, mayor independencia energética, disminución de la vulnerabilidad a la volatilidad de los precios del petróleo y ahorro de divisas.

Agenda del desarrollo del Hidrógeno Verde en Uruguay

En Uruguay se viene analizando el desarrollo del Hidrógeno verde desde hace unos años tanto a nivel público (grupo interinstitucional de Hidrógeno formado por: MIEM, ANCAP y UTE), como del sector privado y del sector académico/universitario.
Las actividades que se tienen en agenda para este año 2021 son las siguientes:
Diseño de la estrategia para desarrollar el Hidrógeno verde en Uruguay
En este año 2021 Uruguay tendrá su estrategia de desarrollo del Hidrógeno Verde. En estos momentos se trabaja en el marco de una cooperación técnica con el BID (Banco Interamericano de Desarrollo).
Proyecto piloto H2U
Uruguay ha realizado una agresiva incorporación de energías renovables en el sector eléctrico. Lo anterior se ha traducido en la descarbonización casi total de su matriz eléctrica en los últimos años.
Como continuidad natural de este proceso Uruguay se encuentra desarrollando acciones que le permitan avanzar en la descarbonización de otros sectores de la economía (transporte e industria). Dentro del conjunto de medidas que se vienen impulsando con este propósito se encuentra el desarrollo de la producción de Hidrógeno con fines de abastecimiento de demandas locales y eventualmente su exportación.
El objetivo de esta iniciativa es desarrollar un primer piloto de Hidrógeno Verde funcionando en Uruguay, a partir de la articulación de esfuerzos públicos y privados.
Como primera etapa, se ha definido la realización de un data room con la finalidad de presentar la idea general del proyecto y promover la retroalimentación de parte de los diferentes actores involucrados en la temática, en relación a posibles oportunidades de mejora que se puedan realizar para la concreción del piloto.
El proyecto piloto, podrá ser en transporte pesado o algún otro proyecto relacionado al Hidrógeno verde (producción de fertilizantes verdes, producción de amoníaco verde como combustible de barcos u otro proyecto relacionado a la producción de Hidrógeno verde). Inicialmente se dejará abierto a que compitan los proyectos por los beneficios que se estarán otorgando

Evaluación de la Exportación de Hidrógeno desde Uruguay
Uruguay tiene la visión de convertirse en un país exportador de Hidrógeno y productos que puedan ser elaborados a partir del Hidrógeno. Se está analizando este camino en conjunto con diferentes países (Holanda, Alemania, Japón, entre otros) e instituciones públicas y privadas.
Avances y proyectos para el desarrollo del Hidrógeno verde en Uruguay
Se está avanzando en paralelo en diferentes ámbitos para desarrollar el Hidrógeno verde en Uruguay

Desarrollo del Hidrógeno verde a partir de fondos del SDG Fund
Uruguay recibirá 10 millones de dólares de carácter no reintegrable del Fondo Conjunto de las Naciones Unidas para los Objetivos de Desarrollo Sostenibles (ODS), luego de que la propuesta presentada por el Ministerio de Industria, Energía y Minería (MIEM) fuera una de las cuatro seleccionadas entre 155 iniciativas, provenientes de más de 100 países. El proyecto consiste en tomar acciones que inicien la segunda fase de transición energética nacional. Con el 98% de la matriz eléctrica proveniente de fuentes renovables, el siguiente paso, que comenzará a apalancarse con este fondo, será la transición de los sectores de transporte e industria a la energía verde. El desarrollo del hidrógeno está específicamente incluido en este proyecto.
Fondo sectorial de energía (FSE):
En el marco de la convocatoria realizada por la Agencia Nacional de Investigación e Innovación del Fondo Sectorial de Energía (ANII/FSE) se planteó un desafío referido al análisis de los diferentes carriers, incluyendo un análisis sobre la flexibilidad de producirlos con renovables de forma directa.
Link a los desafíos del FSE: 

http://www.anii.org.uy/upcms/files/llamados/documentos/1609341955_desafios-fse.pdf

Análisis de factibilidad técnica y económica de la producción de Amoníaco y fertilizantes verdes así como de la logística asociada
A partir de una cooperación técnica con el BID, en el año 2021 se estará realizando una consultoría con el objetivo de realizar un análisis de la factibilidad técnica y económica de la producción de Amoníaco y fertilizantes verdes, así como de la logística asociada.

Fuente: Ministerio de Industria, Energía y Minería