Chile apuesta en grande por la revolución del hidrógeno

Para los esperanzados funcionarios del Gobierno chileno, la turbina y su maraña de tuberías, cubas y galpones industriales encierran la promesa de prosperidad: un nuevo motor económico, nuevos productos de exportación, nuevas industrias.

Para los expertos en desarrollo, es una posibilidad para remodelar la distribución de las oportunidades económicas y ofrecer una opción de desarrollo a los países para los que hasta ahora esta opción ha estado fuera de su alcance. Para el mundo, esta es una herramienta crítica en la batalla contra el cambio climático.

Se trata de Haru Oni, un complejo ensamblado durante el último año y medio a unos 40 kilómetros al norte de la ciudad por una serie de empresas chilenas e internacionales: empresas de energía y minería, empresas de ingeniería, incluso un fabricante de automóviles. A fines de este mes, se convertirá en el primer proyecto exitoso en transformar los vientos implacables de la Patagonia en una sustancia químicamente idéntica a la gasolina.

No es más que un programa piloto: una turbina de 3.4 megavatios para producir unos 130,000 litros de gasolina carbono neutral al año. Pero los socios de capital de riesgo esperan escalar la iniciativa para producir millones de toneladas de combustible esencialmente libre de carbono.

El mundo no solo habrá dado un gran paso hacia la solución del problema de cómo almacenar y transportar energías renovables. También se habrá sumado a una nueva era: la era del hidrógeno, que podría trazar una geografía económica radicalmente distinta a la de la era de los combustibles fósiles.

Rusia y los Estados petroleros del Medio Oriente perderán su dominio sobre el suministro de energía mundial cuando más países exploten sus recursos renovables. El hidrógeno podría modificar aún más la economía mundial al brindar una oportunidad de desarrollo a los países —que durante mucho tiempo han sido pasados por alto en la promesa de la industrialización— mediante el aprovechamiento de su acceso al sol y al viento.

Y debido a que la economía del hidrógeno —intensiva en capital— depende en gran medida de los conocimientos tecnológicos para transformar las energías renovables en una sustancia móvil y almacenable, es más difícil de “capturar” que la economía de combustibles fósiles. Eso puede permitir que algunos de los países más pobres del mundo exploten sus recursos energéticos sin volverse presa de la maldición de los recursos que ha arrastrado a tantos de los países dotados de depósitos de hidrocarburos a un miasma de corrupción y estancamiento.

En un mundo desesperado por reducir las emisiones de carbono a cero para mediados de siglo, el hidrógeno es una especie de pase de último minuto. Pero el combustible de alta tecnología que alguna vez se descartó por ser prohibitivamente costoso ahora se considera esencial para ayudar a abordar un desafío que parece irresoluble sin él.

El año pasado, la Agencia Internacional de Energías Renovables (IRENA, por sus siglas en inglés) pronosticó que el hidrógeno satisfaría el 12% de la demanda total de energía del mundo para el 2050, frente a prácticamente nada en la actualidad, y representaría alrededor de un tercio de la demanda mundial de electricidad. Y eso está en el extremo inferior del rango del pronóstico. Bloomberg New Energy Finance calculó la contribución del hidrógeno en un 22%.

No todo esto tiene que venir del viento o del sol. IRENA pronostica que alrededor de un tercio se produciría con otros procesos, incluida la extracción de metano, que representa la mayor parte del hidrógeno consumido en la actualidad, utilizando tecnología para capturar el carbono que produce.

Independientemente de cómo se haga, el hidrógeno podría resolver algunos problemas de las estrategias de reducción de carbono del mundo, las que de otro modo serían prohibitivas.

Los combustibles sintéticos podrían impulsar barcos y aviones transoceánicos, que no se pueden conectar a la red eléctrica. El hidrógeno podría impulsar industrias como la del acero, el vidrio y el cemento, que absorben enormes cantidades de energía para producir calor. Una sola planta siderúrgica que funcione a hidrógeno para fundir el hierro requeriría unas 300,000 toneladas de hidrógeno al año y no emitiría dióxido de carbono.

En términos más generales, el hidrógeno podría acelerar la transición a una infraestructura energética que dependa en gran medida de la electricidad —que es muy difícil de almacenar y transportar— alimentada por el sol y el viento, fuentes de energía intermitentes que no brillan ni soplan las 24 horas del día, los 7 días de la semana.

La Patagonia está muy lejos del resto de Chile. Trasladar la electricidad desde sus planicies azotadas por el viento hasta el centro del país, donde se concentra la mayor parte de la población y la industria de la nación, requeriría construir líneas de transmisión de miles de kilómetros a través de una topografía complicada a lo largo de la cordillera de los Andes.

“El desafío era cómo exportar esta energía”, dijo Rodrigo Delmastro, gerente general de HIF Energy, parte del consorcio que ejecuta el proyecto Haru Oni. “Estamos muy lejos”. Los combustibles libres de carbono de Haru Oni resolvieron el desafío. Se pueden trasladar en camiones, trenes y barcos, como un combustible fósil.

El hidrógeno es lo que Haru Oni hace primero. La energía eléctrica generada por la turbina se usa para dividir el agua, o H2O, en H2 más O a través de un proceso llamado electrólisis. El hidrógeno se mezcla con oxígeno y carbono, que se capturará directamente del aire en el piloto, pero se extraerá de astillas de madera y otras formas de biomasa en etapas futuras, para producir metanol, uno de los alcoholes más simples. Las moléculas de metanol luego se transforman en gasolina, un carbohidrato más complejo, que se puede quemar sin agregar carbono neto al aire.

Esta gasolina, aseveró Delmastro, ofrece varias ventajas. Fundamentalmente, funciona en motores de automóviles regulares. Proporciona un camino hacia las cero emisiones de carbono que no requiere reemplazar el parque mundial de vehículos por vehículos totalmente eléctricos. ¡Gracias por eso! Porsche, otro miembro del consorcio, se ha comprometido a comprar la gasolina carbono neutral que producirá el complejo.

Hay otras formas de almacenar y trasladar el hidrógeno. Lo más común es usarlo para hacer amoniaco, que hoy en día se usa principalmente para producir fertilizantes. El amoniaco podría usarse para almacenar energía o utilizarse directamente como combustible. El hidrógeno también podría licuarse, enfriándolo a menos 253 °C, para su almacenamiento y transporte. O podría transportarse a través de tuberías como un gas.

Haru Oni es solo el comienzo. Su turbina es solo la séptima en toda la provincia de Magallanes. Pero hay más en camino. A mediados de la década, los socios del proyecto esperan desplegar un parque eólico de 320 megavatios en 3,700 hectáreas conectadas a electrolizadores, lo que producirá unas 100,000 toneladas de metanol sintético al año. Una fase posterior incluirá tres líneas, cada una de las cuales producirá 7,8 millones de toneladas anuales.

La francesa Total-Eren y la británica Teg están llegando a la región para producir amoniaco. “Ha habido una fiebre del oro por los terrenos”, señaló Delmastro, lo que proporcionado una ganancia inesperada para las granjas de ovejas que ahora ocupan las vastas praderas.

Los funcionarios del Gobierno esperan que el viento pueda transformar los remansos en el extremo sur de Chile, atrayendo industrias hambrientas de energía, como la siderúrgica, a sus nuevas tierras ricas en energía. Pero la ambición es mayor. En Santiago, la capital del país, se habla de un nuevo renacer económico impulsado por las energías renovables.

Julio Maturana, subsecretario de Energía de Chile, proyecta que la nación podría tener una capacidad de 35 gigavatios de energía renovable desplegada para producir hidrógeno para el 2030, alimentada por energía eólica en el sur y el vasto recurso solar del desierto de Atacama, en el norte.

Esto no solo proporcionaría un camino hacia las cero emisiones netas para mediados de siglo. El Gobierno también espera que las exportaciones de hidrógeno y sus derivados sumen US$ 24,000 millones al año para entonces, aproximadamente lo mismo que el país obtiene hoy de su principal producto de exportación: el cobre. Además, espera que la revolución del hidrógeno atraiga inversiones superiores a los US$ 300,000 millones durante las próximas tres décadas.

Chile se localiza en un lugar único. Según un estudio de McKinsey realizado en el 2020, los “recursos renovables incomparables en Atacama y la Patagonia lo convierten en el lugar de menor costo para producir hidrógeno verde del mundo”. La firma consultora estimó que para el 2050, Chile podría producir un kilogramo de hidrógeno —que contiene aproximadamente la misma cantidad de energía que un galón de gasolina— por solo entre 80 centavos y US$ 1.10.

El hidrógeno también podría generar oportunidades en todo el mundo en desarrollo. Grandes regiones de África y Medio Oriente reciben una de las radiaciones solares más intensas del mundo, y también mucho viento. El año pasado, Bloomberg New Energy Finance estimó que muchos países del tercer mundo, incluidos México, India y China, podrían llegar a producir hidrógeno por menos de US$1 por kilogramo.

IRENA pronostica que en el 2050, el hidrógeno, el amoniaco y el metanol representarán más de una quinta parte del comercio mundial de energía, que asciende a US$ 1.6 billones.

Varios países europeos están cerrando acuerdos con países africanos para desarrollar hidrógeno para exportar a Europa a partir de sus recursos eólicos, hídricos y solares. Alemania ha establecido las llamadas oficinas de hidrógeno en Angola y Nigeria para facilitar el diálogo con estos potenciales exportadores de hidrógeno.

La primera planta de hidrógeno producido con energía solar de África, construida por una empresa francesa en Namibia y con una capacidad de 85 megavatios, tiene programado comenzar a producir en el 2024. Y el objetivo del país es tener a finales de la década 3 gigavatios de capacidad a partir de energía solar dedicados al hidrógeno para producir amoniaco. También espera atraer una acería ecológica y una línea de producción de fertilizantes.

¿El hidrógeno impulsará el desarrollo global? Una nueva era del hidrógeno todavía requiere que varias cosas encajen en su lugar. A pesar de que se ha vuelto más barata, la energía renovable del sol y el viento debe seguir bajando de precio. También deben hacerlo los electrolizadores, ya que la electrólisis representa alrededor del 30% del costo del hidrógeno.

Julio Friedmann, científico jefe de la empresa de asesoría de gestión de carbono Carbon Direct, señala que a la revolución del hidrógeno no solo le faltan electrolizadores, sino también transformadores, electricistas, ingenieros y soldadores especializados para construirlos e instalarlos. “Los electrolizadores ahora cuestan US$ 800 por kilovatio”, dijo Friedmann. “Tal vez podamos reducir su valor a US$ 500 por kilovatio, pero para que el hidrógeno llegue a US$1 por kilo, debemos llegar a US$ 100 por kilovatio”.

Convertir hidrógeno en combustibles sintéticos no es gratuito. Tampoco lo es licuarlo a temperaturas ultrabajas, lo que requiere enormes cantidades de energía. Incluso si pudiéramos permitirnos producir hidrógeno licuado, necesitaríamos barcos para trasladarlo. (Hoy, el mundo tiene solo un tanquero cisterna de hidrógeno, fabricado en Japón).

El almacenamiento de hidrógeno gaseoso sigue siendo un desafío ampliamente sin resolver. Y el mundo no tiene una red de tuberías preparada para transportarlo a escala.

Críticamente, la producción de hidrógeno requiere una enorme inversión de capital por adelantado. Encontrar ese dinero no será fácil para los países pobres. “Es un juego de costos de capital”, dijo Friedmann.

Hay desafíos ambientales. Delmastro señala que la masificación de la producción de hidrógeno en la provincia de Magallanes debe superar la fuerte oposición de los grupos preocupados por el impacto de las turbinas eólicas sobre el canquén colorado, que acude en bandadas a la zona.

Y la revolución del hidrógeno enfrenta el problema del huevo y la gallina: los inversionistas no se arriesgarán a invertir dinero en infraestructura hasta que estén seguros de la demanda del nuevo combustible, pero a menos que las inversiones se realicen para lograr economías de escala, el hidrógeno seguirá siendo demasiado costoso para justificar el cambio a la nueva fuente de energía.

“No vamos a saltar a la piscina hasta que hayamos cerrado con los interesados”, dijo Fernando Meza, quien dirige el desarrollo de negocios en Chile para Enel Green Power, uno de los socios de Haru Oni.

Aun así, los países del tercer mundo que se preparan para los embates del cambio climático pueden esperar que la batalla para mitigar las emisiones de carbono también desbloquee una oportunidad sin precedentes para ascender en la escala de ingresos.

A diferencia del petróleo y el gas, la energía renovable no es un recurso extractivo. Aprovecharlo y convertirlo en hidrógeno o en algún combustible sintético requiere desarrollar conocimientos tecnológicos. Desde Chile hasta Namibia, la esperanza es que la nueva geografía de la energía creada por la transformación del viento y el sol en hidrógeno verde abra horizontes más amplios que los que abrió el paradigma del siglo XX de extraer hidrocarburos del suelo.

Por Eduardo Porter