Combustibles de carbono cero para descarbonizar la energía mundial
Para lograr una transformación completa del sistema energético mundial y cumplir los objetivos climáticos globales para 2050, es fundamental que el mundo se aleje de las fuentes de energía fósiles ininterrumpidas y adopte alternativas de carbono cero en todos los sectores.
A la hora de trazar el camino hacia la descarbonización global, necesitamos una cartera de opciones para cumplir los objetivos climáticos. Esto significa que todas las tecnologías deben estar sobre la mesa para que podamos descarbonizar de forma efectiva y eficiente cada componente del sistema energético y reducir los riesgos de la transición energética. La electricidad limpia, despachable y asequible, los combustibles con cero emisiones de carbono y otras innovaciones y tecnologías deben formar parte de la caja de herramientas e incorporarse al debate político, de modo que puedan aplicarse objetivos y actividades claros para avanzar en todas las tecnologías climáticas necesarias.
En lo que respecta al suministro de energía global hoy en día, el mundo no está en camino de alcanzar los objetivos climáticos establecidos y las emisiones siguen aumentando. Las fuentes de energía fósil siguen proporcionando el 78,5% de la demanda de energía primaria de la economía mundial. Los responsables políticos se han centrado en gran medida en descarbonizar la red eléctrica y en reducir las emisiones del transporte mediante la electrificación y la eficiencia energética. Sin embargo, esto no será suficiente. También hay que abordar la descarbonización total del transporte y la industria pesada.
Hoy en día, los combustibles son una parte importante del sistema energético mundial, y es probable que siga siendo así durante varias décadas, ya que son necesarios para las partes del sistema más difíciles de cambiar: la industria pesada y el transporte pesado. Esto significa cambiar los combustibles fósiles por alternativas descarbonizadas, como el hidrógeno y el amoníaco producidos a través de vías beneficiosas para el clima. CATF se centra en ellos, ya que no contienen moléculas de carbono, lo que los convierte en "carbono cero" en el punto de uso y -en comparación con las baterías- estos combustibles son muy densos en energía.
La importancia de los combustibles
La necesidad de una energía avanzada con bajas emisiones de carbono, más allá de la electricidad, es ampliamente conocida. La literatura sobre la transición energética muestra que la transición energética implicará la rápida ampliación de una serie de tecnologías climáticas. Por ejemplo, la Agencia Internacional de la Energía (AIE) incluye todos los combustibles y tecnologías para alcanzar las emisiones netas globales en 2050.
En este escenario, la cuota de la electricidad (descarbonizada) en el uso global de energía final pasa del 20% en 2020 al 50% en 2050. La contribución total de los combustibles disminuye con el tiempo, pero los combustibles descarbonizados siguen desempeñando un papel muy importante en 2050, y los combustibles basados en el hidrógeno constituyen un componente fundamental de la combinación.
De hecho, los escenarios energéticos futuros proyectan un aumento de casi cinco veces en la demanda mundial de hidrógeno con respecto a los niveles actuales. El escenario NZE de la AIE prevé un crecimiento de 90 Mt/año a 530 Mt/año en 2050, incluyendo el hidrógeno procedente de la electricidad y del gas natural con captura y almacenamiento de carbono (con un reparto del 62/38% respectivamente en 2050), ya que ambos serán necesarios para satisfacer la escala del suministro energético descarbonizado.
El consumo mundial de combustible está impulsado en gran medida por el sector del transporte, las plantas industriales y las centrales eléctricas. La descarbonización de estos sectores requiere una combinación de tecnologías y métodos. Es probable que los distintos países y sectores elijan las soluciones más adecuadas para sus propias circunstancias.
El cambio a combustibles sin carbono, como el hidrógeno y el amoníaco, se considera un componente fundamental de las vías de descarbonización, y en 2050 contribuirá a más del 20% de la reducción anual de las emisiones mundiales. El consumo de hidrógeno y amoníaco debería experimentar un crecimiento significativo en varios sectores, ya que estos combustibles de carbono cero son cruciales en sectores difíciles de electrificar, como la industria pesada y el transporte pesado.
La opcionalidad acelerará la transición a los combustibles sin carbono
La Unión Europea (UE) se ha fijado un objetivo de reducción de emisiones del 55% para 2030. En 2019 había logrado una reducción del 24% desde 1990. Mientras que las emisiones industriales ya se han estabilizado durante más de una década, las emisiones de sectores clave que dependen en gran medida de los combustibles, como el sector del transporte, en realidad han aumentado.
En la UE, el hidrógeno producido por electrolizadores alimentados con electricidad renovable (también conocido como hidrógeno "verde") sigue siendo el objetivo principal. Aunque se trata de una estrategia loable que debe apoyarse, no sustituirá a los combustibles fósiles con la rapidez suficiente para evitar los peores efectos del cambio climático. Europa se encuentra en una carrera por construir energías renovables lo suficientemente rápido como para descarbonizar la red eléctrica, por lo que es posible que no disponga de la electricidad renovable adicional necesaria para producir volúmenes significativos de "hidrógeno verde" a corto plazo.
Hay muchos retos asociados a la opción alternativa: producir hidrógeno a partir de gas natural con captura y almacenamiento de carbono, a menudo denominado hidrógeno "azul" o, en la nomenclatura de la Comisión Europea, hidrógeno "bajo en carbono".
En primer lugar, existe la posibilidad de que se produzca una cantidad importante de emisiones previas en forma de metano. Los científicos estiman que el metano puede dominar las emisiones asociadas al hidrógeno azul, incluso con altas tasas de captura de carbono, como se puede ver en el siguiente gráfico.
El metano es 80 veces más potente como gas de efecto invernadero queel CO2 en una escala de tiempo de 20 años de PCA y se filtra y vierte a lo largo de la cadena de suministro de gas natural fósil. La eliminación de las emisiones de metano es quizás la acción climática más urgente de esta década debido a su enorme impacto a corto plazo en el calentamiento. Afortunadamente, las principales investigaciones demuestran que es posible lograr reducciones significativas con tecnologías que ya están disponibles, con costes bajos o negativos. Estos cambios deben aplicarse a nivel mundial, tanto si se utiliza gas natural para producir hidrógeno azul como si no.
En segundo lugar, la extracción de hidrógeno a partir del gas natural conlleva unas inevitables emisiones deCO2 que hay que tener en cuenta. Para ello, las plantas de hidrógeno de baja emisión de carbono deben adoptar la tecnología de captura y almacenamiento de carbono, que evita que el dióxido de carbono entre en la atmósfera almacenándolo permanentemente en formaciones geológicas subterráneas profundas. La captura y el almacenamiento de carbono funcionan de forma segura y eficaz desde hace muchos años, y las instalaciones de producción de hidrógeno que logran una captura global de carbono del 90% o más pueden construirse hoy en día con tecnología comercial.
Con unos índices de fuga de metano mucho más bajos y el despliegue de unidades de captura de carbono con altos índices de captura, es posible producir hidrógeno con una reducción del 70% o más de las emisiones de gases de efecto invernadero, en comparación con la producción de hidrógeno sin interrupción a partir del reformado de gas natural, que representa la mayor parte del hidrógeno producido en la actualidad. Sin embargo, estas tasas de captura aún no se han probado a gran escala. Al igual que con cualquier otra tecnología climática nueva, existen riesgos de que no se materialicen las reducciones de emisiones prometidas, y varios grupos se han resistido a los intentos de introducir la captura y el almacenamiento de carbono en la combinación de tecnologías debido a dichos riesgos. CATF está presionando a los responsables políticos para que adopten normas estrictas sobre lo que se considera "hidrógeno bajo en carbono" para reducir las emisiones lo antes posible.
El hidrógeno podría permitir que las economías con altas emisiones se conviertan en economías descarbonizadas
Una de las principales razones por las que aún no se han demostrado estos índices de captura es que la industria no los ha desplegado realmente a una escala significativa. Si bien la actividad de captura y almacenamiento de carbono está creciendo, con más de 40 millones de toneladas de capacidad de captura anual en funcionamiento en todo el mundo, la mayor parte de la energía fósil sigue sin ser utilizada.
Sólo el 0,6% del hidrógeno de origen fósil que se produce hoy en día utiliza la tecnología de captura y almacenamiento de carbono, y aún menos se fabrica con electricidad renovable. Sin la presión de las políticas para aumentar la producción de hidrógeno bajo en carbono, los productores no tienen ninguna razón para reducir las emisiones del hidrógeno "gris" producido a partir de combustibles fósiles, que utilizamos hoy en día de forma abrumadora.
A principios de este año, en un discurso dirigido a los posibles productores de combustible bajo en carbono de los países vecinos, el Vicepresidente de la Comisión Europea, Frans Timmermans, declaró que "Europa nunca va a ser capaz de producir su propio hidrógeno en cantidades suficientes". Esto tipifica una creciente comprensión de la necesidad de cooperación transfronteriza para acelerar la transición al hidrógeno bajo en carbono. Es probable que Europa y Asia sigan siendo importadores netos, al menos hasta 2050, y ambas regiones deben colaborar con los exportadores potenciales para alcanzar los volúmenes que necesitarán sus empresas y ciudadanos.
Los países del Golfo, por ejemplo, exportan actualmente alrededor del 80% de su crudo a Asia (13 millones de BPD), y se espera que los flujos de crudo hacia Asia sigan aumentando. El crecimiento de la población y la demanda del mercado también deben tenerse en cuenta a la hora de trazar el camino hacia la descarbonización mundial. Se espera que 883 millones de ciudadanos indios pasen a engrosar las filas de la clase media entre 2020 y 2030, el mayor crecimiento y la mayor contribución al crecimiento de la clase media asiática. Esto ofrece una enorme oportunidad de colaboración en torno a la conversación sobre los combustibles de carbono cero.
Los principales productores de combustibles fósiles, como los de Oriente Medio y el Norte de África (MENA), tienen importantes ventajas que podrían permitirles convertirse en proveedores de energía limpia y satisfacer las diversas necesidades de muchos sectores y países. CATF documentó esta oportunidad en un informe histórico de 2022, Preparados para liderar: cómo Oriente Medio y el Norte de África pueden acelerar la transición energética mundial.
En este nuevo mundo, Oriente Medio podría convertirse en un nuevo centro de combustibles descarbonizados, reduciendo las emisiones de la producción de combustibles fósiles y proporcionando al mismo tiempo energía limpia a las industrias que menos se han movido hacia los objetivos climáticos en los últimos veinte años. Este es el tipo de escenario en el que todos ganan y que ayudará a impulsar la acción a escala mundial, y CATF se compromete a trabajar más allá de las fronteras para hacerlo realidad.
