ANAHÍ ABELEDO

El hidrógeno está preparado para desempeñar papeles importantes y complementarios en el cumplimiento de los objetivos de neutralidad de carbono de China. Al mismo tiempo, las tecnologías de captura, utilización y almacenamiento (CCUS) de hidrógeno y carbono de bajas emisiones han sido identificadas como prioridades clave en las pautas de neutralidad de carbono del país. Es que China se ha comprometido a alcanzar un máximo de emisiones de CO 2 antes de 2030 y lograr la neutralidad de carbono antes de 2060, lo que requiere una profunda transformación de su sistema energético. 

China lidera globalmente en producción de hidrógeno y es el único país que lo hace a partir del carbón, pero esto implica gran intensidad en emisiones. 

En 2020, la producción de hidrógeno en China alcanzó alrededor de 33 Mt, o el 30% del total mundial. Alrededor de dos tercios de la producción de hidrógeno de China se alimenta de carbón, con alrededor de 360 ​​Mt de emisiones de CO2 generadas en 2020. El reciente informe de la AIE sobre "Opportunities for hydrogen production with CCUS in China", muestra las excelentes condiciones que existen en este país para dar el salto a una gran generación de hidrógeno de bajas emisiones.

Sin embargo, es probable que la electrólisis predomine a partir de la década de 2030. De hecho, las reducciones anticipadas de costos de electrolizadores y energía renovable podrían significar que el hidrógeno electrolítico basado en electricidad renovable representaría hasta el 80% del suministro de hidrógeno de China para 2060.

La posición de liderazgo de China se debe a su gran participación en el mercado químico mundial y su considerable capacidad de refinación de petróleo, que son las principales fuentes de demanda de hidrógeno en la actualidad. 

La china Sinopec y la gran apuesta al hidrógeno

Equipar las instalaciones de producción de hidrógeno existentes con CCUS es una estrategia clave para reducir las emisiones y ampliar el suministro de hidrógeno de bajas emisiones del país. Para que el hidrógeno contribuya al objetivo de neutralidad de carbono de China, es esencial un cambio ambicioso hacia la producción de bajas emisiones. 

Las rutas de bajas emisiones más prometedoras incluyen la producción de hidrógeno a partir de electricidad renovable mediante electrólisis o el equipamiento de rutas de producción basadas en combustibles fósiles con CCUS. 

Dado que muchas de las plantas de hidrógeno a base de carbón existentes en China se construyeron recientemente, son muy intensivas en emisiones y podrían estar en funcionamiento durante las próximas décadas, equiparlas con CCUS podría ser fundamental para reducir sus emisiones.

CCUS también podría proporcionar una opción viable y rentable de suministro para nueva capacidad de hidrógeno en regiones con abundantes recursos de carbón y oportunidades para el almacenamiento de CO2. 

Dada la baja disponibilidad de recursos autóctonos de gas natural en China y la gran flota de gasificación de carbón del país, se espera que la producción de carbón a hidrógeno con CCUS persista como una importante ruta de generación de hidrógeno basada en combustibles fósiles.

UN PAPEL MAYOR PARA EL HIDRÓGENO EN LA ECONOMÍA
El uso de hidrógeno podría abordar una variedad de desafíos energéticos y de emisiones en China. El hidrógeno de bajas emisiones podría emplearse en una variedad de sectores (incluidos el transporte de larga distancia, los productos químicos y el hierro y el acero) para lograr reducciones profundas de las emisiones. 

El desarrollo del hidrógeno como vector energético también puede mejorar la calidad del aire, reducir la dependencia de las importaciones de combustible e impulsar la innovación tecnológica. Por estas razones, China Hydrogen Alliance (CHA) ha establecido una iniciativa para aumentar la participación del hidrógeno en la demanda final de energía de China al 20 % en 2060.

Se espera que el hidrógeno desempeñe un papel crucial en la estrategia de China para lograr la neutralidad de carbono para 2060. El escenario de promesas anunciadas (APS, por sus siglas en inglés) de la AIE sugiere que la demanda de hidrógeno podría aumentar más del triple para 2060 para que China cumpla con sus objetivos climáticos. 

Casi dos tercios de este crecimiento están relacionados con el uso de hidrógeno y combustibles a base de hidrógeno en el transporte, y alrededor de un tercio está asociado con el uso de hidrógeno como combustible y como materia prima en procesos industriales.

La demanda de hidrógeno crece a 31 Mt en 2030 bajo el APS, debido en parte al uso convencional de hidrógeno en la producción de metanol, refinación de petróleo y producción de carbón a productos químicos, aunque los usos novedosos (incluso como combustible o materia prima en industrias no químicas , y en los sectores del transporte y la construcción) también ganan terreno lentamente. 

El mercado del hidrógeno crece con fuerza durante la década de 2030 hasta alcanzar un poco más de 90 Mt para 2060, principalmente debido a la rápida expansión del mercado de camiones pesados ​​de celdas de combustible y combustibles a base de hidrógeno para el transporte marítimo y la aviación, y a la creciente demanda de combustible y materia prima para procesos industriales. 

El apoyo específico podría expandir el uso de hidrógeno en China . El análisis de CHA muestra que las políticas específicas y el apoyo al hidrógeno podrían dar como resultado una absorción aún mayor del hidrógeno en el mercado. 

En el estudio CHA, que es una evaluación ascendente detallada del potencial técnico y comercial del hidrógeno fuera del contexto de un marco de modelado del sistema energético, la demanda de hidrógeno aumenta a 37 Mt para 2030 y a 130 Mt para 2060, con un crecimiento particularmente fuerte en hidrógeno y combustibles a base de hidrógeno para el transporte, así como para su uso en la industria.

CCUS APOYA EXPANSIÓN DE HIDRÓGENO RENTABLE
Producir hidrógeno de bajas emisiones a partir del carbón con CCUS será una opción de bajo costo en regiones de China con abundante carbón, acceso a almacenamiento de CO 2 y disponibilidad limitada de energía renovable. 

Los costos de producción de hidrógeno en China varían según la región en función de varios factores, siendo los costos de capital y el costo y la disponibilidad de energía renovable los determinantes clave. 

Por ejemplo, el costo promedio de producir hidrógeno a partir de carbón con CCUS es actualmente de USD 1,4-3,1/kg H 2 , mientras que generar hidrógeno electrolítico utilizando electricidad renovable es más costoso a USD 3,1-9,7/kg H 2 , según el origen y la disponibilidad. de la electricidad Sin embargo, se proyecta que los costos disminuyan sustancialmente en el mediano plazo, cayendo potencialmente a alrededor de USD 1,5/kg H.

Las tasas de captura de CO 2 deben ser altas y las emisiones aguas arriba bajas para garantizar que las rutas de producción a base de carbón con CCUS sean realmente bajas en emisiones. 

Con tasas de captura de CO 2 del 90-95 % y las emisiones de combustible upstream contabilizadas, la intensidad de las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) del hidrógeno de baja emisión producido a partir de combustibles fósiles con CCUS en China podría ser de 3,5-4,5 kg CO 2 -eq/kg H2 para la producción a base de carbón y 2,6-3,1 kg CO 2 -eq/kg H 2 para la producción a base de gas natural.

Si bien la producción de hidrógeno electrolítico con electricidad de la red generaría una intensidad de emisiones de GEI de 29-31 kg CO 2 /kg H 2 en el sistema eléctrico actual, el hidrógeno electrolítico producido a partir de energías renovables promedia 0,3-0,8 kg CO 2 /kg H 2 , incluidas las emisiones generada a partir de la fabricación de las unidades de producción de hidrógeno. 

Las intensidades de emisiones de la producción a base de carbón y gas con CCUS podrían por lo tanto cumplir con el estándar actual de "hidrógeno limpio" de China de menos de 4,9 kg CO 2 /kg H 2 (el primer estándar formal del mundo). 

Sin embargo, es probable que los umbrales deban reducirse con el tiempo, incluso para cumplir con los estándares del mercado internacional actualmente en desarrollo.

SINERGIAS DE HIDRÓGENO Y CCUS AYUDARÍAN AL NET ZERO CHINO
El despliegue de la producción de hidrógeno y CCUS juntos puede ser mutuamente beneficioso y de refuerzo. Debido a que la producción de hidrógeno ofrece una corriente de CO 2 relativamente pura , equipar las instalaciones con CCUS es una opción de captura de CO 2 de menor costo. 

Al mismo tiempo, ofrece al gobierno chino oportunidades tempranas para desarrollar tecnologías CCUS y apoyar la inversión en infraestructura de CO 2 en el país. En el APS, se capturan 2,6 Gt de CO 2 en todo el sector energético chino en 2060.

Los clústeres industriales pueden servir como centros neurálgicos para aumentar la producción de hidrógeno de bajas emisiones y el despliegue de CCUS. 

Es más probable que tanto la oferta como la demanda de hidrógeno se concentren en grupos industriales, algunos de los cuales están ubicados cerca de sitios potenciales de almacenamiento de CO2. 

Por lo tanto, modernizar la capacidad existente con CCUS sería una forma económica de expandir la infraestructura de hidrógeno de bajas emisiones y, al mismo tiempo, implementar instalaciones para el transporte y almacenamiento de CO2. 

Además, debido a la ubicación conjunta de la demanda potencial (por ejemplo, para camiones pesados), los clústeres también son sitios prometedores desde los cuales extender el uso del hidrógeno a otros sectores.

El CO2 capturado y el hidrógeno son insumos clave para la futura producción de combustibles sintéticos. A pesar de sus altos costos de producción actuales, los combustibles sintéticos son una de las pocas soluciones para reducir las emisiones del transporte de larga distancia, particularmente la aviación, para el cual el uso directo del hidrógeno y la electrificación son un desafío. 

El CO2 capturado en China también se puede utilizar para la recuperación mejorada de petróleo (CO2 -EOR) o para fabricar productos químicos o materiales de construcción. En las aplicaciones en las que el CO 2 se vuelve a liberar a la atmósfera (incluso a través de la combustión de combustibles sintéticos), se necesita una contabilidad cuidadosa para validar las reducciones de emisiones.

Producir hidrógeno a partir de bioenergía con CCUS podría contribuir a la eliminación de carbono y equilibrar las emisiones de otras partes de la economía. La eliminación de carbono deberá ser una parte importante del plan de China para lograr sus objetivos de neutralidad de carbono, incluido el equilibrio de las emisiones residuales de los sectores de la industria y el transporte. 

Si bien aún se encuentra en una etapa relativamente temprana de desarrollo tecnológico, la producción de hidrógeno a partir de biomasa con CCUS podría ayudar a permitir la eliminación de carbono. 

Sin embargo, esta ruta de producción requiere acceso a un suministro sostenible de biomasa, que puede verse amenazado por demandas contrapuestas para otros usos, incluida la producción de combustible (por ejemplo, bioqueroseno).