Hidrógeno verde ‘offshore’

No hay en la actualidad del sector energético un tema con mayor proyección que el hidrógeno. En los últimos meses hemos asistido a cientos de anuncios de nuevos proyectos, hojas de ruta nacionales y multitud de empresas saltando al parqué de este vector de la energía.

Hay que recordar que a esta molécula, gas o vector (como prefiramos llamarlo) se le tiene muchas ganas y desde hace mucho tiempo. Ya en los años 70 o en los 90 vivió dos arranques frustrados al hilo de las crisis del petróleo, cuando la escasez de crudo hizo saltar las alarmas de estados y empresas. Sin embargo, los nuevos métodos de extracción y la rebaja de las tensiones internacionales garantizaron la hegemonía de los combustibles fósiles que todavía hoy persiste. 

En gran medida, el triste final de aquellos dos momentos se debieron a dos factores: por una parte, la gran inmadurez tecnológica que había entonces época para producir, almacenar y consumir el hidrógeno; por otra, lo prohibitivo de los costes de las energías renovables. Recordemos que gran parte del precio final del hidrógeno depende del de la electricidad con la que se alimentan los electrolizadores. 

Pero el paradigma ha cambiado. Los precios de la energía solar se han reducido un 80% desde 2010; los de la energía eólica onshore, un 40 %, y un 30% los de la eólica offshore. Esta última todavía está lejos de alcanzar los costes competitivos de sus homólogas en la mayoría de los casos.

Entonces, si la energía eólica offshore es todavía tan costosa, ¿por qué hablar de ella? A partir de aquí, la explicación.

Ilustración 1.- Potencial recurso eólico ‘offshore’ mundial

Fuente: ‘IEA Offshore Wind Outlook 2019‘.

[Con la colaboración de Red Eléctrica de España]

Este mapa muestra el potencial aprovechable de energía eólica offshore con la tecnología disponible actualmente; es decir, aerogeneradores fijados al suelo marino y en profundidades máximas de 60 metros. Fijémonos en los colores más oscuros: representan los factores de capacidad más altos. 

Se puede ver que gran parte de este recurso eólico está ubicado el vértice sur de América, las islas de Nueva Zelanda, Alaska e incluso Groenlandia. En total, el potencial eólico ‘offshore’ con tecnologías ya comerciales es un 156% superior a la demanda eléctrica mundial. ¿El problema? Estos lugares apenas están poblados y no existen, ni mucho menos, redes de transmisión eléctricas que puedan llevar la energía generada a las economías consumidoras. 

Es aquí donde entra en juego el hidrógeno como agente que permite el almacenamiento de esta energía y su posterior distribución a los núcleos urbanos o industriales de todo el mundo, donde sí se pueda dar un uso a este recurso renovable. 

Dicho otra forma, hidrógeno y eólica ‘offshorepresentan sinergias que apalancan el crecimiento de ambas. Si el primero no permitiese el almacenamiento y transporte de energía, la segunda nunca se instalaría en estos lugares. Por otra parte, la eólica offshore es un recurso abundante y que llegará a ser barato, lo que permitirá en los próximos años producir hidrógeno a costes muy competitivos. Recordemos que electricidad barata y factores de utilización altos son los dos elementos con mayor impacto a la hora de abaratar el coste del hidrógeno.

Hay más beneficios de combinar ambas tecnologías desde una perspectiva de costes. Si en 2018, el Capex (inversión inicial) promedio de la eólica marina se encontraba en alrededor de 4,3 M$/MW instalado, se estima que en 2040 este coste se rebaje hasta los 1,9 M$, teniendo un impacto todavía mayor en el precio de la electricidad producida debido a que el mayor conocimiento de esta tecnología permitirá, por ejemplo, rebajar los costes de financiación. 

La siguiente imagen muestra los impactos en los costes de las principales variables de la construcción e instalación de un parque eólico offshore. Además, permite comprobar el importante efecto de los de financiación (WACC) en el coste de la electricidad producida.

Ilustración 2.- Principales factores Capex y efecto en el LCOE

Fuente: ‘IEA Offshore Wind Outlook 2019’.

De todos estos elementos, los costes tanto de la instalación de las turbinas como los propios equipos, o su anclaje al suelo (foundation), son muy susceptibles de verse rebajados considerablemente en los próximos años; especialmente, gracias a la próxima evolución de este sector, que será la eólica flotante, unida a la fabricación de aerogeneradores más eficientes, robustos, altos y hasta más bonitos.

De hecho, estos factores serán los principales responsables de un abaratamiento de costes de hasta el 50% que se espera en los próximos 20 años.

Queda por considerar la transmisión a tierra de la electricidad. Éste es un mercado consolidado y no tiene visos de rebajar sensiblemente sus costes. De hecho, se espera que su peso en el Capex alcance el 50% del total, frente al 20%-30% actual, debido al efecto combinado del rápido abaratamiento de los demás factores.

Otra oportunidad para el hidrógeno: no requiere que la electricidad se transporte a tierra para poder ser producido, se puede hacer en plataformas situadas en los parques eólicos (en medio del mar) o incluso el propio electrolizador se puede ubicar en las estructuras donde están los aerogeneradores. De esta forma, la presencia de cables y equipos eléctricos se podrá reducir casi por completo, eliminando, por tanto, los costes de distribución eléctrica.

Gracias a estas reducciones de costes y de intereses de financiación, se estima que un parque eólico podrá ofrecer, en 2040, precios de la electricidad de 25 €/MWh, sin contar con los de los equipos de transporte. A esos precios, con factores de capacidad de entre el 50%-65%, la combinación hidrógeno-eólica offshore parece ya más atractiva. Estaríamos hablando de producir el hidrógeno a costes inferiores a los dos €/kg; eso sí, teniendo que tomar en consideración de los derivados de traerlos a tierra.

La gran oportunidad que se abre combinando ambas tecnologías ha provocado que muchas empresas se hayan lanzado a desarrollar estudios de aprovechamiento. Podríamos destacar algunos proyectos como:

‘Dolphyn Project’.- Liderado por la consultora ERM, explora la posibilidad de instalar el sistema de electrólisis en la estructura eólica flotante. El hidrógeno sería transportado al continente por medio de tuberías. Las pruebas arrancarán con un proyecto piloto de dos MW. 

Ilustración 3.- Diseño del ‘proyecto Dolphin’

Deep Purple.- Proyecto liderado por las empresas TechnipFMC e Hyon. Es especialmente innovador. Plantean almacenar el gas en el suelo marino, de forma que en el momento en el que se necesite electricidad, un conjunto de pilas de combustible puedan re-electrificar esta energía almacenada para responder a los picos de demanda que pueda haber en plataformas de petróleo cercanas.

Ilustración 4 Diseño Deep Purple (TechnipFMC)

Tractebel: Esta empresa ha desarrollado un concepto de producción centralizada de hidrógeno en el medio marino. El diseño es muy similar al de una subestación eléctrica offshore pero, en este caso, en lugar de acondicionar la electricidad se produce directamente el gas para ser posteriormente exportado; en principio, por tuberías. 

Ilustración 5 Diseño prototipo Tractebel (Tractebel)

Oyster Project.- Liderado por Siemens Gamesa e ITM, plantea integrar el electrolizador dentro de la propia turbina, lo cual representa problemas principalmente de espacio y de estabilidad, sobre todo pensando en la industria eólica flotante. De ser exitoso, este proyecto marcará un antes y un después gracias a la integración directa de ambas tecnologías, permitiendo enormes reducciones de costes y aumentos de eficiencias.

Ilustración 6.- Diseño conceptual ‘Oyster’ (Siemens Gamesa)

Si, como se decía más arriba, el potencial de la eólica offshore ya es hoy, con estructuras fijadas al fondo marino, un 156 % superior a la demanda energética mundial, sus futuros desarrollos, especialmente en eólica flotante (que nos permitirá llegar a aguas más profundas y lejanas) supondrá en 2040 un potencial 11 veces superior al consumo eléctrico estimado en ese año. 

Si se vincula este exceso de energía con la competitividad en costes de la electricidad que se espera alcanzar (25€/MWh), es comprensible que grandes empresas del sector hayan dado sus primeros pasos en el mundo del hidrógeno y la eólica offshore.

Para terminar, cabe incidir en la gran oportunidad que esto representa para la industria Oil&Gas, ya que su conocimiento y sus activos pueden ser reorientados y reutilizados en esta nueva industria. 

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