Nodos y radios: Ampliar el alcance de los centros de hidrógeno a través de corredores de transporte limpios
El hidrógeno de bajas emisiones es un componente esencial de las soluciones al cambio climático, y es probable que desempeñe un papel importante para lograr de forma asequible la plena descarbonización de toda la economía a mediados de siglo. La electrificación logrará gran parte de la descarbonización necesaria, pero más del 80% del uso final de la energía en Estados Unidos procede de los combustibles. Muchos de los usos actuales de los combustibles pueden electrificarse, pero la electrificación de algunos sectores de la economía difíciles de eliminar (como el transporte pesado de larga distancia, la navegación marítima y la fabricación de hierro) puede ser comercialmente imposible o prohibitivamente cara. En estos sectores, necesitaremos combustibles sin carbono, como el hidrógeno y el amoníaco, para alcanzar la plena descarbonización. Por ello, la Agencia Internacional de la Energía (AIE) prevé que la demanda mundial de hidrógeno podría aumentar casi un 500% entre 2020 y 2050.
Para catapultar a Estados Unidos hacia la producción de hidrógeno limpio a escala comercial, la Ley de Inversión en Infraestructuras y Empleo de 2021 (IIJA) asignó 8.000 millones de dólares al Departamento de Energía (DOE) para financiar al menos cuatro Centros Regionales de Hidrógeno Limpio -o Centros H2- en todo el país. El programa está diseñado para demostrar la viabilidad de nuevas tecnologías de producción y uso final de hidrógeno limpio, y para reducir drásticamente el coste de producción.
Un centro de hidrógeno limpio es una red de infraestructuras necesarias para producir, transportar, almacenar y utilizar hidrógeno limpio en un mercado regional funcional. El programa pretende demostrar la producción localizada y el uso final del hidrógeno y crear una economía del hidrógeno sinérgica y conectada en todo Estados Unidos.
Paralelamente al programa H2 Hubs del DOE, el DOE y el Departamento de Transporte (DOT) están llevando a cabo varias medidas adicionales para promover el despliegue de camiones propulsados por hidrógeno y embarcaciones marinas propulsadas por amoníaco, incluyendo el Programa Nacional de Corredores de Combustible Alternativo de la IIJA - una parte del programa competitivo de subvenciones de 2.500 millones de dólares para Infraestructuras de Carga y Abastecimiento de Combustible que está diseñado para apoyar la construcción de proyectos de infraestructuras limpias de carga y abastecimiento de combustible a lo largo de corredores designados de combustible alternativo del Sistema Nacional de Carreteras.
Los corredores de transporte limpio incluyen rutas para camiones pesados que funcionan con hidrógeno para transportar su carga a través de varios estados, provincias o incluso países, así como rutas marítimas transoceánicas para buques que funcionan con amoníaco. En el futuro, los corredores limpios también incluirán rutas aéreas atendidas por aviones propulsados por hidrógeno u otros combustibles con cero emisiones de carbono. Los corredores de transporte limpios serán necesarios para convertir los centros de H2 de islas en una red, permitiendo que el hidrógeno y otros recursos circulen entre los centros y creando al mismo tiempo una base de demanda constante de hidrógeno para alimentar los propios corredores de transporte.
Pasar de la competencia a la conexión entre los nodos H2
CATF ha escrito anteriormente sobre los elementos que cada centro debe priorizar a la hora de desarrollar sus propuestas al DOE, incluidas las vías de producción con bajas emisiones de carbono, los usos finales difíciles de descarbonizar, la creación de beneficios medioambientales comunitarios y locales, y la viabilidad económica a largo plazo.
El 7 de abril de 2023 se presentaron las solicitudes finales de los promotores de centros de todo el país que esperaban recibir financiación del Departamento de Energía. El proceso de solicitud para el programa de Centros Regionales de Hidrógeno Limpio del DOE es largo y los solicitantes han entrado recientemente en una nueva fase - el período de espera entre la presentación de solicitudes y las negociaciones de adjudicación y selecciones. Hasta este punto del proceso, el enfoque y el sentimiento entre los aspirantes a hubs ha sido competitivo, con más de 20 esfuerzos de hubs conocidos compitiendo por 8.000 millones de dólares en financiación a repartir entre los 4 a 10 hubs que serán seleccionados por el DOE. A medida que la selección y las negociaciones vayan evolucionando durante la primavera, el verano y el otoño, esperamos ver propuestas de producción más tangibles, acuerdos con terceros, una mayor implicación de la comunidad y una mayor colaboración y coordinación entre las distintas iniciativas.
Además de concretar la propuesta de cada centro, esta fase del programa brinda a los promotores de los centros y al Departamento de Energía la oportunidad de empezar a pensar en colaboración. Una planificación proactiva para conectar los centros puede reforzar las propuestas individuales y mejorar las probabilidades de éxito a largo plazo del programa colectivo de centros H2. Como señala el informe Clean Hydrogen Liftoff del Departamento de Energía, el desarrollo de "infraestructuras intermedias" será crucial para que el hidrógeno alcance una escala comercial. Para el programa H2 Hubs, esta infraestructura intermedia incluirá el almacenamiento de hidrógeno, el almacenamiento de carbono y la infraestructura de transporte. La capacidad de transportar hidrógeno de forma eficiente y segura entre los centros, minimizando al mismo tiempo las fugas de hidrógeno durante el proceso, será una parte esencial del programa H2 Hubs. Existe la posibilidad de crear una red nacional que permita simultáneamente la distribución y el repostaje de hidrógeno en todo el país, al tiempo que se impulsa la demanda de hidrógeno y se crean beneficios para las comunidades.
La importancia de conectar los corredores de transporte limpio y los nodos H2
Los corredores de transporte limpio tienen el potencial de reforzar la viabilidad económica de los nodos de H2 y generar beneficios para las comunidades. Hasta la fecha, el Congreso y el DOE ( Estados Unidos ) se han centrado principalmente en las políticas de suministro de hidrógeno, como el Programa de Centros Regionales de Hidrógeno Limpio y el Crédito Fiscal para la Producción de Hidrógeno (45V). Recientemente, la atención ha empezado a centrarse en las medidas relativas a la demanda, que podrían ayudar a los promotores de los centros a tener la certeza de que habrá compradores para el hidrógeno que produzcan. Las inversiones del DOE y el DOT en el desarrollo de corredores de transporte limpios y alimentados con hidrógeno ayudarán a garantizar la demanda de los nodos de H2 de dos maneras:
- Los corredores de transporte limpios que apoyan a los camiones y buques que funcionan con hidrógeno o combustibles basados en el hidrógeno ampliarán el mercado del hidrógeno bajo en carbono al aumentar la demanda más allá de los consumidores industriales que suelen estar situados junto a los centros de producción de hidrógeno.
- Los corredores también ampliarán el alcance geográfico de los hubs H2 al extender la demanda de hidrógeno descarbonizado a lo largo de radios -es decir, autopistas y/o rutas marítimas- que conecten cada región hub con otras ciudades y puertos.
Además, los corredores de transporte limpio tienen un papel importante no sólo en la reducción de las emisiones nocivas deCO2, sino también en la reducción de los contaminantes atmosféricos convencionales de los camiones diesel que afectan de manera desproporcionada a las comunidades de justicia ambiental en todo el país. A medida que los nodos H2 evalúen los beneficios que pueden generar para las comunidades cercanas y lejanas, deberían considerar las rutas de transporte que salen de sus nodos y que podrían convertirse en corredores de transporte limpio alimentados por hidrógeno, y deberían empezar a evaluar los beneficios para la salud pública que podrían obtener las comunidades como resultado de ello.
En febrero se anunciaron los primeros adjudicatarios del programa de subvenciones para corredores de transporte limpio del DOE y el DOT, entre los que figuran varios centrados en el desarrollo de corredores de transporte limpio alimentados con hidrógeno:
- CALSTART: Corredor comercial ZEV de la Costa Este a lo largo del corredor de mercancías de la I-95 desde Georgia hasta Nueva Jersey.
- Cummins Inc: MD-HD ZEV Infrastructure Planning with Focus on I-80 Midwest Corridor serving Indiana, Illinois, and Ohio.
- GTI Energy: Proyecto del corredor de hidrógeno de Houston a Los Ángeles (H2LA)-I-10.
- Universidad del Estado de Utah: Plan de electrificación del corredor multimodal Wasatch Front para la región de Greater Salt Lake City.
CATF ve una oportunidad clave para que los H2 Hubs y los beneficiarios de subvenciones para corredores limpios se coordinen para desarrollar una red de hidrógeno interconectada en todo Estados Unidos.
Imaginar centros conectados por corredores de transporte limpios
Dado que alrededor de la mitad de la producción de hidrógeno de Estados Unidos tiene lugar actualmente en la Costa del Golfo, supongamos que el ejemplo de centro de hidrógeno representado en el gráfico anterior se encuentra en la región de Houston. Si se seleccionara un nudo con sede en Houston, habría al menos tres y como máximo otros nueve nudos de hidrógeno en desarrollo en Estados Unidos, de acuerdo con los requisitos de la disposición del IIJA sobre nudos regionales de hidrógeno limpio. Es decir, el hipotético centro de Houston no es el único de su clase, y un camión impulsado por hidrógeno que reposte en Houston no está limitado a realizar únicamente entregas locales. Hay otros lugares a los que podría llevar su carga, si esos lugares - y las rutas a lo largo del camino - también tienen capacidad de abastecimiento de hidrógeno.
Si también se seleccionara un centro en Chicago y en la región del Alto Medio Oeste/Grandes Lagos, la capacidad de transportar mercancías entre Houston y Chicago y puntos intermedios mejoraría el uso de los camiones de hidrógeno adquiridos en esas regiones, lo que a su vez beneficiaría a los fabricantes de camiones de hidrógeno, a los productores de hidrógeno bajo en carbono y, lo que es más pertinente, a la calidad del aire y al clima.
El éxito de este corredor de hidrógeno limpio Houston-Chicago podría repetirse con corredores que conectaran esas regiones con otras posibles sedes de centros regionales de hidrógeno limpio con respaldo federal. Una vez que existan instalaciones de producción de hidrógeno en lugares como Los Ángeles, Nueva Orleans y Nueva York, junto con estaciones de servicio de hidrógeno a lo largo de las autopistas interestatales que las conectan, la viabilidad de los camiones impulsados por hidrógeno mejoraría drásticamente, el mercado del hidrógeno de bajas emisiones aumentaría y ambos sectores se beneficiarían de las crecientes economías de escala.
Un proceso similar podría tener lugar en el sector del transporte marítimo. Tomando de nuevo Houston como ejemplo, el hidrógeno bajo en carbono podría utilizarse para producir combustible de amoníaco, que podría utilizarse para propulsar el transporte marítimo transoceánico. Sin embargo, este modelo sólo funcionaría si un número creciente de puertos de todo el mundo desarrollaran instalaciones de abastecimiento de amoníaco con bajas emisiones.
Si un buque alimentado con amoníaco que sale de Houston puede repostar en otros mercados importantes, los argumentos comerciales a favor de los buques alimentados con amoníaco mejoran drásticamente. Esos otros mercados podrían ser otros posibles receptores de la financiación de Estados Unidos H2 Hub (por ejemplo, Los Ángeles, Hawai, el noroeste del Pacífico o Nueva York), pero quizá lo más importante es que podrían ser mercados mundiales como Singapur y Shanghái, Amberes y Rotterdam, o Jebel Ali y Alejandría, lo que posicionaría a Estados Unidos como exportador de amoníaco de bajas emisiones y ampliaría los posibles mercados de consumo. Al mismo tiempo, la demanda de combustible amoniacal de la nueva flota de buques compatibles con el amoniaco mejora la viabilidad y la resistencia de los sistemas de producción de hidrógeno de bajas emisiones en esos mercados. Como en el ejemplo del transporte por camión descrito anteriormente, la combinación de centros de hidrógeno limpio y corredores de transporte alimentados con amoniaco refuerza tanto la producción como la demanda.
Conclusiones: Cómo el DOE y los promotores de nodos pueden apoyar el desarrollo de corredores de transporte limpios
La creación de vínculos sinérgicos entre los centros de H2 y los corredores limpios de transporte por carretera y marítimo requiere inversiones multimercado por parte de los proveedores de combustible, los propietarios de flotas y otros participantes en el mercado; el apoyo y la coordinación de las agencias federales y estatales; y la aportación constructiva y la supervisión de las comunidades, las ONG y las universidades.
Como se ha comentado anteriormente, el DOE, el DOT y otras agencias gubernamentales de Estados Unidos están trabajando en múltiples frentes para aplicar las disposiciones clave de la IIJA y la Ley de Reducción de la Inflación que apoyarán el despliegue de tecnologías de producción y utilización de energías limpias, incluyendo el hidrógeno y los vehículos de emisiones cero. Sin embargo, se puede hacer más para garantizar que los programas H2 Hubs y de corredores limpios estén bien coordinados. Los siete beneficiarios de subvenciones del programa del DOE y el DOT "para acelerar la creación de corredores para vehículos de emisiones cero" abarcan sistemas de autopistas de todo el país y, mientras tanto, casi todos los estados de la Estados Unidos están representados en los proyectos de corredores propuestos al programa H2 Hubs del DOE. Todavía no se sabe hasta qué punto los siete proyectos de corredores financiados coinciden geográficamente con los proyectos de nodos regionales de hidrógeno, ya que los beneficiarios de la financiación del programa de Nodos Regionales de Hidrógeno Limpio no se anunciarán hasta finales de este año.
En algunas de las regiones candidatas ya se están llevando a cabo importantes trabajos sobre los nodos H2, que pueden continuar independientemente de las decisiones de financiación del DOE. En consecuencia, CATF está en contacto con el DOE, los promotores de los nodos de hidrógeno, las empresas de transporte por carretera y otras entidades para poner de relieve las oportunidades de vincular de forma constructiva el desarrollo de corredores limpios y el desarrollo de nodos de H2. Estamos animando a los promotores de proyectos de concentradores H2 a buscar formas de integrar planes de corredores limpios en su estrategia, en parte mediante la participación de entidades como Cummins, GTI Energy, CALSTART y la Universidad Estatal de Utah, que recibieron subvenciones iniciales del DOE para corredores limpios y tienen previsto apoyar la infraestructura de repostaje de hidrógeno como parte de sus proyectos.
Dada la probable importancia del hidrógeno para la descarbonización de los camiones pesados de largo recorrido, el DOE y el DOT deberían tener en cuenta el desarrollo de los H2 Hubs a la hora de determinar cuándo y cómo ampliar el programa de corredores limpios, y las agencias deberían priorizar el desarrollo de infraestructuras de repostaje de hidrógeno a lo largo de las rutas que se extienden entre las regiones de los H2 Hubs. Además, los solicitantes del Hub H2 y el DOE deben considerar cómo los corredores limpios pueden ser aprovechados para mejorar la seguridad de la demanda y crear beneficios significativos para las comunidades. A medida que se anuncien las selecciones a finales de este otoño, CATF espera colaborar con los beneficiarios de las subvenciones para corredores limpios, los adjudicatarios del H2 Hub y otras partes interesadas para apoyar el desarrollo de un ecosistema de hidrógeno limpio conectado en todo Estados Unidos.
Póngase en contacto con Anna Menke(amenke@catf.us), Directora de los Centros de Hidrógeno, o con Jonathan Lewis ([email protected]), Director de Descarbonización del Transporte, con preguntas o comentarios sobre los nodos de hidrógeno y los corredores de transporte.