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ESCENARIO
McKinsey: Hidrógeno, oportunidad para países ricos en hidrocarburos
MCKINSEY/ENERNEWS

El hidrógeno podría desempeñar un papel importante para ayudar a los sectores difíciles de reducir a cumplir los objetivos climáticos

25/11/2022

ARNOUT DE PEE, TAREK EL SAYED, MOHAMED GHONIMA , RACHID MAJITI, JOE RAHI, MAURITS WAARDENBURG

Los líderes de la industria están bajo presión ya que el debate sobre el cambio climático global ha amplificado el llamado a limitar el calentamiento global a 1,5 grados centígrados. 

Los países ricos en hidrocarburos (HRC) podrían convertir este desafío en una oportunidad aprovechando sus recursos de hidrocarburos, ubicaciones geográficas, acceso a abundante energía renovable (en ciertos casos) e infraestructura altamente desarrollada para desarrollar y exportar hidrógeno limpio, definido como hidrógeno, producidos con muy bajas o nulas emisiones de carbono, y sus derivados, incluidos los combustibles limpios

Se espera que el hidrógeno limpio desempeñe un papel fundamental en la descarbonización de sectores que suelen ser difíciles de reducir, como las industrias pesadas y el transporte de larga distancia. 

Sin embargo, se deben resolver importantes desafíos. La cadena de valor del hidrógeno es compleja e intensiva en capital, muchos segmentos aún no se están desarrollando al mismo ritmo, y mantenerse al tanto de las tecnologías y regulaciones en constante evolución puede ser desalentador.

Numerosas publicaciones recientes ilustran la creciente atención en torno a este tema. Nuestro análisis se basa en las tendencias actuales de la cadena de valor para ilustrar cómo los actores clave en HRC pueden aprovechar sus posiciones ventajosas y su profunda experiencia en la industria para convertirse en líderes en hidrógeno limpio. Hacerlo requiere identificar fuentes clave de valor y elegir los roles correctos en la cadena de valor.

Según la investigación de McKinsey, la demanda total de hidrógeno puede llegar a 600 a 660 millones de toneladas para 2050, reduciendo más del 20% de las emisiones globales. Dicho esto, darse cuenta de esta oportunidad requerirá que todas las partes interesadas relevantes se unan para desarrollar cadenas de valor de hidrógeno limpio, a menudo a través de geografías. Aquellos que tomen medidas decisivas en estas áreas estarán en una posición única para crear nuevas fuentes de valor y desempeñar un papel de liderazgo en los futuros mercados energéticos globales.


MATERIALIZANDO LA PROMESA DEL HIDRÓGENO
Hoy en día, la mayor parte del hidrógeno es "gris", lo que significa que proviene de hidrocarburos, generalmente gas natural. Esto requiere un proceso conocido como reformado con vapor, que libera emisiones de carbono. El hidrógeno “azul” también depende de los hidrocarburos, pero se combina con la tecnología de captura, utilización y almacenamiento de carbono (CCUS), que ayuda a mitigar el impacto ambiental pero puede requerir inversiones incrementales. Finalmente, el hidrógeno "verde" se crea utilizando energía renovable, generalmente a través de la electrólisis del agua, y no produce emisiones.

Para que la promesa del hidrógeno se materialice para los HRC y para que el mercado se amplíe, se deberán abordar cuatro áreas: escalar el suministro competitivo; estimular la demanda local; desarrollo de tecnología de transporte; y facilitando a las corporaciones a través de cadenas de valor, clientes y países.

+ Escalamiento de la oferta competitiva. Esto requiere que los HRC aumenten la escala del hidrógeno azul y verde. El hidrógeno azul desempeñará un papel clave a corto y medio plazo, junto con el verde a medio y largo plazo, a medida que se vuelva cada vez más viable económicamente. El acceso a gas natural abundante y de costo competitivo u otros hidrocarburos, junto con la disrupción tecnológica en CCUS, puede permitir la disminución requerida en el costo de producción de hidrógeno azul para 2030. Los recursos eólicos y solares complementarios y la disminución continua en los costos de capital de electrolizadores también pueden ayudar.

Según un informe publicado por el Hydrogen Council en 2021, el costo del hidrógeno para los usuarios finales podría reducirse en un 60% entre 2020 y 2030. Esta perspectiva de disminución continua de costos está respaldada por los escenarios de la Agencia Internacional de Energías Renovables (IRENA) para 2030 y 2050.4

+ Estimular la demanda local. Para crear los cimientos de un ecosistema de hidrógeno, deberá existir un mercado local para el hidrógeno en paralelo al desarrollo de corredores de exportación. Los gobiernos pueden ayudar implementando los marcos regulatorios correctos en torno a la descarbonización y el aire limpio para garantizar que comiencen estos sectores de demanda local. 

El análisis de McKinsey muestra que con el estímulo de la demanda local, el acero y el amoníaco producidos con hidrógeno limpio podrían ser competitivos con las vías de producción tradicionales para 2030 a precios del carbono de alrededor de US$ 50 a US$ 100 por tonelada, según las condiciones locales.

+ Desarrollo de tecnología de transporte. El hidrógeno debe estar en forma líquida o transformado en amoníaco antes de que pueda ser transportado. Sin embargo, licuar hidrógeno es costoso y técnicamente desafiante porque necesita enfriarse a -252 grados centígrados, que es el punto de ebullición más bajo de cualquier elemento. 

Nuestro análisis muestra que convertir hidrógeno en amoníaco para transportarlo a Europa desde Oriente Medio y luego convertirlo nuevamente en hidrógeno podría resultar en un costo adicional de US$ 2.50 a US$ 3.00 por kilogramo (kg) de hidrógeno en 2030, lo cual es significativo, dado que el hidrógeno verde los costos de producción podrían ser menos de US$ 2.00 por kg para 2030 en la región.

+ Facilitar la cooperación entre cadenas de valor, clientes y países. La cadena de valor del hidrógeno limpio es incipiente y requerirá que los actores de todas las etapas trabajen juntos para garantizar que la cadena de valor se desarrolle de manera consistente. Por ejemplo, los acuerdos de compra a largo plazo entre clientes como productores de acero o fertilizantes verdes y productores de hidrógeno podrían reducir el riesgo de inversiones en proyectos de hidrógeno limpio. 

Las asociaciones podrían permitir a los desarrolladores de equipos e infraestructura realizar inversiones con alguna garantía de utilización mínima. Mientras tanto, la creación de asociaciones de gobierno a gobierno podría facilitar el flujo de hidrógeno entre países, respaldando aún más la captación de demanda en los mercados objetivo y podría asegurar acuerdos de suministro.


EL PAPEL DE LOS PAÍSES RICOS EN HIDROCARBUROS EN LA AMPLIACIÓN DEL HIDRÓGENO LIMPIO
Los HRC son un grupo a través de geografías e incluyen países como Arabia Saudita y los Emiratos Árabes Unidos, así como los Estados Unidos y Canadá. La mayoría de estos países tienen un historial de creación y ampliación del suministro mundial de energía al aprovechar su acceso único a recursos naturales competitivos. En el caso del hidrógeno, los HRC también podrían aprovechar sus conocimientos y reservas competitivas para aumentar el hidrógeno limpio.

Se espera que varios factores impulsen un suministro competitivo de hidrógeno a partir de HRC, incluido el acceso a recursos de hidrocarburos, energía renovable barata, fuerte demanda interna, ubicación privilegiada y un historial comprobado en el establecimiento de mercados energéticos globales. Los HRC podrían desarrollarse y convertirse en proveedores líderes de hidrógeno limpio al aprovechar estos factores, pero sus posiciones competitivas pueden variar según la aplicabilidad de estos factores.

Para empezar, es probable que los HRC suministren hidrógeno azul porque proporciona una salida para sus reservas de hidrocarburos, una oportunidad para (re)utilizar los depósitos de hidrocarburos y la infraestructura intermedia, así como una oportunidad para mantener posiciones de liderazgo en el mercado energético mundial. 

Hacerlo requiere invertir en tecnologías como CCUS para ayudar a garantizar que el hidrógeno azul siga siendo competitivo después de 2030. Debido a que se espera que el hidrógeno verde se vuelva competitivo después de 2030, aquellos con acceso a energía libre de carbono competitiva y de bajo costo también podrían aprovechar la energía verde. impulso del hidrógeno y aprovechar cualquier fuente de energía renovable favorable para cubrir el riesgo de competitividad de costos del hidrógeno azul frente al hidrógeno verde en las próximas décadas.

Se espera que los costos de producción de hidrógeno verde disminuyan aproximadamente un 50 por ciento para 2030.

Construir un suministro sólido de hidrógeno podría permitir a los HRC aprovechar el hidrógeno limpio para descarbonizar las industrias aguas abajo, como las industrias de petróleo y gas aguas abajo y las industrias químicas y de uso intensivo de energía, así como la aviación y la marina de larga distancia. 

Los HRC también podrían reutilizar los gasoductos existentes para generar hidrógeno limpio a medida que crezca la demanda de infraestructura adicional, lo que ayudaría a estimular la inversión en infraestructura portuaria y transportistas nacionales o barcos de transporte.


TOMAR LA INICIATIVA: IDENTIFICAR FUENTES DE VALOR Y ELEGIR LOS ROLES CORRECTOS EN LA CADENA DE VALOR
Los HRC podrían ganar posiciones de liderazgo en el futuro mercado del hidrógeno identificando las fuentes de creación de valor y utilizando una serie de modelos comerciales distintos. 

Por ejemplo, NEOM, ACWA Power y Air Products se han comprometido a invertir US$ 5.000 millones en una planta integrada de producción de hidrógeno y amoníaco, incluidas las instalaciones de exportación, para 2025.5 Al momento de la publicación, se han anunciado más de 680 proyectos a gran escala a nivel mundial, lo que representa más de US$ 240.000 millones en inversiones maduras.

La cadena de valor completa del hidrógeno tiene una variedad de fuentes de valor y desafíos en cada etapa.


IDENTIFICAR FUENTES CLAVE DE VALOR
Muchos jugadores se han centrado en toda la cadena de valor mediante el desarrollo de proyectos integrados para reducir el riesgo de lo que podría ser un desarrollo potencialmente limitado o lento de ciertos segmentos de la cadena de valor. Otros jugadores, principalmente fabricantes de equipos originales, se han centrado en verticales específicos de la cadena de valor.


DESARROLLAR LAS JUGADAS CORRECTAS EN LA CADENA DE VALOR DEL HIDRÓGENO
Hay seis juegos ideales para aprovechar las ventajas competitivas de los jugadores en HRC: 1) fabricación de equipos de hidrógeno, 2) producción de hidrógeno, 3) captura, utilización y almacenamiento de carbono, 4) transporte de hidrógeno, 5) producción de hidrógeno limpio aguas abajo (como acero azul o verde o combustibles sintéticos) y 6) desarrolladores de proyectos integrados.

Hay seis jugadas ideales para aprovechar las ventajas competitivas de los jugadores en los HRC.

 

+ Fabricación de equipos de hidrógeno. Los HRC con grandes aspiraciones en hidrógeno y un fuerte sector manufacturero podrían establecer un campeón de fabricación de equipos de hidrógeno para facilitar la hoja de ruta nacional y convertirse en un proveedor global de equipos. 

Dicho esto, las jugadas de fabricación de equipos más lógicas son propiedad de los fabricantes de equipos originales, y el tipo de jugadas de equipo que probablemente tendría más sentido estaría en el nivel final de la cadena de suministro, como el ensamblaje de componentes en electrolizadores o Equipos de captura de CO2.

Localizar la fabricación podría ayudar a asegurar el acceso a electrolizadores críticos o equipos de captura de carbono en caso de posibles restricciones en la cadena de suministro asociadas con el crecimiento proyectado en la economía del hidrógeno. Además, desarrollar la captura de carbono o el ensamblaje de electrolizadores también puede ayudar a crear empleos y contribuir al PIB.

+ Producción de hidrógeno. Las empresas petroleras nacionales y los desarrolladores renovables pueden asegurar la demanda de hidrocarburos o recursos renovables. De acuerdo con el escenario de Compromisos logrados en nuestra Perspectiva energética global de 2022, el hidrógeno consumirá 650.000 millones de metros cúbicos (bcm) de gas natural al año y 17 400 teravatios-hora de electricidad al año en 2050, lo que corresponde a hasta el 25 % del consumo mundial esperado.

generación renovable en ese momento. Las empresas químicas, en particular aquellas con una exposición significativa a gases industriales, como el hidrógeno gris, tienen la mayoría de las capacidades y los activos necesarios para producir hidrógeno limpio en la actualidad. 

Los tres jugadores tienen experiencia en el desarrollo, la ejecución y la operación de proyectos industriales complejos de gran intensidad de capital necesarios para desarrollar proyectos de hidrógeno limpio.

+ Captura, utilización y almacenamiento de carbono. Los actores de HRC, como las petroleras nacionales, las empresas de servicios públicos, las empresas químicas y las industrias que consumen mucha energía, son los principales contribuyentes a las emisiones nacionales de gases de efecto invernadero (GEI) y, posteriormente, podrían desempeñar un papel importante en el desarrollo de CCUS.

CCUS no solo es fundamental para la producción de hidrógeno azul, sino que también ofrece oportunidades para descarbonizar las operaciones en las carteras de las empresas. Además, el carbono capturado se puede utilizar en operaciones existentes, como la recuperación mejorada de petróleo o en productos futuros, como los combustibles sintéticos.

+ Transporte de hidrógeno. Existe una amplia oportunidad para los HRC con una sólida infraestructura de exportación, sectores de transporte marítimo y redes de oleoductos. Para empezar, las petroleras nacionales pueden reutilizar la infraestructura de gasoductos existente o desarrollar nuevas redes de hidrógeno para facilitar el transporte. También pueden asociarse con constructores de barcos para desarrollar portadores de hidrógeno. Se requerirán varios transportistas de hidrógeno licuado para facilitar un mercado global de hidrógeno limpio para 2030.

Mientras tanto, las empresas de servicios públicos y los desarrolladores de fuentes de energía renovable pueden aprovechar las tuberías existentes o desarrollar otras nuevas para transportar hidrógeno localmente. Las empresas petroleras y de servicios públicos nacionales también pueden invertir en la red eléctrica para facilitar la transmisión y distribución de electricidad verde. En Europa, se estima que se podrían instalar 39.700 kilómetros de infraestructura de gasoductos de hidrógeno para 2040.

Finalmente, las empresas navieras podrían ver oportunidades de transporte de amoníaco, lo que en última instancia conduciría al desarrollo de transportadores de hidrógeno líquido. En este punto, el transporte de amoníaco verde y azul podría aumentar los volúmenes de amoníaco enviados en 2030, en comparación con el escenario en el que no se adopta el hidrógeno limpio.

+ Producción aguas abajo de hidrógeno limpio. Los HRC con una industria aguas abajo desarrollada o acceso a hidrógeno barato podrían convertirse en proveedores de productos finales limpios, como el amoníaco verde. 

Las petroleras nacionales podrían descarbonizar productos utilizando hidrógeno como materia prima. Y las empresas químicas podrían ver nuevas oportunidades en la producción de amoníaco verde y azul, para el cual el hidrógeno gris es actualmente una materia prima. Lo mismo se aplica a las industrias intensivas en energía, como el acero. 

El informe de 2021 del Hydrogen Council muestra que el acero verde puede costar tan solo US$ 515 por tonelada de acero crudo, lo que representa una prima de US$ 45 por tonelada de CO2 e para 2030.Aprovechando los activos e industrias aguas abajo, los países HRC tienen la oportunidad de capitalizar la creciente demanda de productos descarbonizados impulsada por las preferencias y regulaciones cambiantes de los consumidores. Por ejemplo, nuestro análisis muestra que la demanda global de acero plano bajo en CO2 podría crecer a más de 100 toneladas métricas para 2030.

Esto podría abordarse con la producción de hierro de reducción directa de hidrógeno (H2-DRI), con la excepción de alrededor de diez a 20 toneladas métricas, que provendrán de chatarra y hornos de arco eléctrico (EAFs).

+ Desarrolladores de proyectos integrados. Las petroleras nacionales pueden aprovechar sus sólidas posiciones cruzadas en la cadena de valor para reducir el riesgo de las industrias de proyectos y aguas abajo, así como sus relaciones G2G para ayudar a asegurar la demanda. Este juego es una buena opción para las petroleras con acceso privilegiado a los recursos energéticos, como hidrocarburos y energía verde, así como una geografía privilegiada, un amplio conjunto de relaciones con compradores de energía y una demanda local sustancial impulsada por las industrias locales a largo plazo. término.


PRÓXIMOS PASOS PARA QUE LOS HRC DESEMPEÑEN UN PAPEL DESTACADO EN EL HIDRÓGENO
Todas las partes interesadas en los HRC, incluidos los gobiernos como legisladores y reguladores, las petroleras nacionales (NOC), los fondos de inversión, los servicios públicos y las industrias transformadoras, tienen un papel clave que desempeñar para establecer sus respectivos países en un camino exitoso a medida que el mundo adopta hidrógeno limpio.

Los gobiernos pueden desempeñar un papel de liderazgo en el desarrollo inicial de la economía del hidrógeno tanto a nivel local como internacional. Hacerlo requeriría desarrollar hojas de ruta de hidrógeno, que incluyen establecer ambiciones para la producción nacional de hidrógeno, implementar regulaciones para descarbonizar diferentes sectores para estimular la demanda local de hidrógeno, establecer asociaciones G2G para asegurar la demanda de exportaciones locales de hidrógeno, desarrollar una perspectiva sobre la localización del hidrógeno. producción a lo largo de la cadena de valor, y apoyando el despliegue de hidrógeno a través del apoyo regulatorio.

Partes interesadas en la cadena de valor del hidrógeno en HRC necesitarán desarrollar sus estrategias de hidrógeno para identificar las oportunidades relevantes para ellos a lo largo de la cadena de valor del hidrógeno y evaluar dónde competir. 

Estos podrían incluir empresas de servicios públicos que desempeñan el papel de productores de hidrógeno verde; NOC que apoyan el desarrollo de tecnologías que son críticas para el desarrollo del hidrógeno, a saber, CCUS, transporte de hidrógeno licuado, captura directa de aire (DAC) y celdas de combustible de hidrógeno para camiones; NOC que invierten en infraestructura midstream; y jugadores intermedios que producen productos ecológicos, como acero ecológico y amoníaco ecológico, y capturan sus reservas de valor. 

Por último, los actores de los HRC deberán trabajar en una serie de habilitadores, incluido el desarrollo de talentos, la formación de asociaciones para garantizar el desarrollo de la tecnología requerida, la expansión del mercado de suministro y las asociaciones de demanda a largo plazo o los acuerdos de compra.

Los HRC han jugado tradicionalmente un papel importante en el suministro de las necesidades energéticas del mundo. También se benefician del acceso a los recursos necesarios para producir hidrógeno verde y azul a costos competitivos. Ofrecen un desbloqueo clave para escalar el suministro de hidrógeno verde y azul y acelerar las reducciones de costos. 

Las asociaciones con las partes interesadas del hidrógeno en los HRC pueden ofrecer a las empresas y países oportunidades para obtener exposición a la economía del hidrógeno y, lo que es más importante, ofrecer un camino para descarbonizar sus respectivas operaciones y sectores.

El hidrógeno es una parte necesaria para reducir las emisiones de GEI en todo el mundo y, al mismo tiempo, garantizar un suministro de energía lo suficientemente estable y asequible. Los HRC se encuentran en una posición única para ayudar a desarrollar y escalar la tecnología. Aquellos que tomen las medidas correctas hoy no solo ayudarán a mantenerse a la vanguardia accediendo a grupos de valor nuevos y crecientes, sino que también ayudarán a proporcionar un futuro más limpio y verde.


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*La información y las opiniones aquí publicados no reflejan necesariamente la línea editorial de Mining Press y EnerNews

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