El envío de hidrógeno líquido sería al menos 5 veces más caro que el GNL por unidad de energía

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Recientemente, un exjefe mío, con quien trabajé en Canadá y Brasil, se acercó a mí con una pregunta sobre un Wall Street Journal artículo que había leído sobre un proyecto propuesto en Namibia para fabricar hidrógeno verde y enviarlo al mundo desarrollado. Se preguntaba si esto era económicamente viable. No lo es, por supuesto, pero me dio una excusa para finalmente hacer los cálculos.

El gas natural licuado (GNL) es la mejor comparación, ya que requiere licuación, que consume alrededor del 10% de la cantidad de energía incorporada en el GNL y el transporte marítimo. Un barco Wartsila Q-Max, el mayor petrolero de GNL que conozco, transporta 266.000 metros cúbicos de GNL. El gas licuado es barato, con precios de importación promedio entregados en los EE. UU. De $ 109 por metro cúbico de GNL, o alrededor de $ 0.18 por metro cúbico de gas natural, aunque los precios obviamente están aumentando a fines de 2021 en todo el mundo. Esos 266.000 metros cúbicos ascendían a unos 29 millones de dólares en valor antes de los picos recientes.

Lo primero que debe saber es que, si bien el hidrógeno es denso en energía por masa, no es denso en energía por volumen. Suponiendo un barco del mismo tamaño, las BTU de energía entregadas serían aproximadamente el 27% del GNL. Esto se debe a que, incluso licuado, el hidrógeno tiene menos energía en volumen que el GNL, pero también a que licuar hidrógeno consume aproximadamente el 33% de la energía en el hidrógeno licuado, en contraposición al 10% requerido para el GNL. Diferentes gases, diferentes temperaturas requeridas para la licuación. Cosas asombrosas con oxígeno líquido para viajes espaciales, pero no tanto en ningún otro lugar menos exigente.

El segundo problema es que el hidrógeno por sí solo es caro. Usando el mejor caso absoluto del LCOE de hidrógeno de Lazard, con electrolizadores muy baratos, $ 10 por MWh de electricidad y factores de capacidad del 100%, se proyecta que el hidrógeno sea de aproximadamente $ 0,78 por kilogramo. Estos números son tan probables como los unicornios que aparecen en todo el mundo y otorgan viajes gratis a los niños. Un metro cúbico de hidrógeno licuado pesa 71 kg. Eso significa que solo el costo del hidrógeno licuado, excluyendo los costos de energía de la licuación o de llevarlo al barco, sería 1,9 veces más alto que el precio de entrega del GNL. Y ese precio de entrega incluye viajes oceánicos extendidos con costos diarios de fletamento de barcos de GNL con un promedio de $ 150,000 por día, que actualmente supera los $ 200,000 por día, con un máximo de $ 350,000 por día en enero de 2021. Hay un poco más en el costo de un metro cúbico de hidrógeno líquido para licuar, pero como pretendemos que la electricidad costará $ 10 por MWh, no es mucho, alrededor de otro dólar por metro cúbico.

Actualmente, el promedio de duración de los viajes, excluyendo los períodos de carga y descarga, es de alrededor de 23 días, y el pre-atraque, carga y descarga suman otros 4-5 días. Llamarlo 28 días da como resultado un costo adicional de $ 4.2 millones.

Eso eleva los costos totales del hidrógeno entregado a aproximadamente $ 19 millones para el 27% de la energía entregada. Se supone que a las personas que hacen esto también les gustaría obtener una ganancia, por lo que, asumiendo el 10%, el precio total entregado estará en el rango de $ 21 millones por la carga.

Eso significa que el precio por unidad de energía entregada es aproximadamente 5 veces mayor que el del gas natural licuado, en el mejor de los casos.

Números más realistas del LCOE de Lazard con electricidad aún baja de $ 20 / MWh, factores de capacidad aún altos del 90% y electrolizadores con precios más realistas pero aún baratos, serían un 40% más costosos, alrededor de 7 veces el precio del GNL por unidad de energía. Hacer los cálculos con los números que más favorecen al hidrógeno muestra cuán crudamente mal es realmente la economía de usarlo para obtener energía.

Por supuesto, esto es antes de que el hidrógeno líquido se convierta en energía realmente útil, con una eficiencia máxima del 60%, que es aproximadamente lo mismo que una buena turbina de gas de ciclo combinado.

¿Qué significa todo esto para el sol real que cae en Namibia? Bueno, tome un 20% de descuento para la electrólisis, un 33% de descuento para la licuación, un 10% de las pérdidas de eficiencia para el enfriamiento y manejo a largo plazo, y un 40% de descuento para la conversión de nuevo en electricidad, y la energía solar en Namibia se convierte en quizás un 29%. de la energía siendo útil.

Por supuesto, esto tampoco aborda el problema de la distribución de hidrógeno en el país que lo importa, ni la total y absoluta falta de una red de distribución de hidrógeno a gran escala. El 85% del hidrógeno consumido a nivel mundial se fabrica en el lugar porque su envío es muy caro.

La entrega de la misma energía en forma de electricidad a través de cables de corriente continua de alto voltaje es mucho más eficiente, con pérdidas de HVDC de aproximadamente un 3,5% por 1000 kilómetros. Por supuesto, dado que Namibia se encuentra en el sur de África junto a Sudáfrica, tendría más sentido que distribuyera la electricidad allí. La energía solar, eólica y el almacenamiento del norte de África vinculados a las gruesas tuberías de HVDC que cruzan el Estrecho de Gibraltar, cruzan de Túnez a Italia y cruzan el Bósforo, como ya lo hacen las líneas de transmisión hoy en día, tienen mucho más sentido económico. Hay un proyecto marroquí propuesto con 20 GW de energía eólica y solar reforzados por almacenamiento, y una línea de transmisión HVDC propuesta de 3.500 kilómetros al Reino Unido. Suponiendo que toda la ruta esté bajo el agua, eso entregaría aproximadamente el 88% de la electricidad generada al mercado, no el 29%, más de 3 veces más. De manera similar, la propuesta australiana del hidrógeno verde originalmente dirigía la transmisión HVDC a Singapur, pero se ha distraído con la exageración del hidrógeno y ahora propone fabricar hidrógeno y enviarlo.

Por supuesto, hay formas aún menos eficientes de enviar hidrógeno. Podría convertirse químicamente en un líquido estable a temperatura ambiente y luego extraerse en su destino, pisando la electricidad unas cuantas veces más, con una gran pérdida de energía útil. Podría convertirse en un hidrocarburo líquido con la adición de CO2 de algún lugar y actualizarse a un combustible compatible con enchufe útil, luego enviado, a solo múltiplos del costo de simplemente hacer funcionar las cosas con electricidad, y con el “beneficio” adicional de la contaminación del aire.

Esto no quiere decir que el hidrógeno verde de Namibia no pueda ser útil. El país depende de Sudáfrica para el fertilizante de urea, y podría estar fabricando eso mismo para abastecer el 9% de su economía que depende de la agricultura. El fertilizante necesita mucho hidrógeno y, una vez fabricado, es fácil de distribuir, a diferencia del hidrógeno. Esa es parte de la razón por la que mi proyección de la demanda de hidrógeno es contraria, y caerá en las próximas décadas.

Otro análisis sencillo que tiene en cuenta tanto la física, la ingeniería y los costos deja en claro que el hidrógeno no es una reserva de energía económicamente viable para nuestra futura economía descarbonizada. Todos los proyectos que proponen fabricar hidrógeno donde la luz del sol y el viento son constantes y baratos, y enviarlo a donde se consume energía, se basan claramente en el movimiento de manos, la ignorancia, el puro #hopio o el robo absoluto.

Referencias:

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Es el momento, volverás a saber de mi una nueva noticia. ¡Hasta la vista!

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