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¿Qué tiene el hidrógeno para el transporte por carretera que lleva a los investigadores a reducir los costos en cada oportunidad? He intentado responder a esta pregunta varias veces. En Alemania, gruppendenken (pensamiento de grupo) está claramente involucrado. Con organizaciones como la TICCT, parece un intento desesperado de hacer que el hidrógeno funcione porque creen que es necesario y conduce a error tras error. Diferentes cuestiones plagan otros informes sobre hidrógeno para energía en los que grandes consultoras como DNV producir malos informes para los clientes que les pagan para obtener resultados específicos, independientemente de la realidad.

He tendido a esperar algo mejor de los laboratorios nacionales de Estados Unidos, que en su mayoría han sido investigadores y analistas sólidos. Pero en los últimos meses, me estoy rascando la cabeza ante algunos de los resultados. Hace unas semanas yo miró a través un informe del DOE NREL sobre las estaciones de servicio de hidrógeno en California. Los datos allí eran claros.

Las estaciones de servicio apenas se utilizaban incluso en sus volúmenes históricos más altos, con un promedio de 54 kilogramos por día por estación durante la primera mitad de 2021. El informe no menciona ese uso tan bajo, sino que celebra un uso máximo de 300 kilogramos por día.

Las estaciones estuvieron fuera de servicio durante 2,000 horas más de las que realmente bombeaban hidrógeno, un 20% más de tiempo de inactividad que la utilización productiva. Pero había que revisar los datos y hacer algunos cálculos para resolverlo.

Si las estaciones estuvieran funcionando a plena capacidad, su mantenimiento probablemente habría costado el 30% del gasto de capital por año. Los costos de mantenimiento superaron los $9 por kilogramo dispensado. Una vez más, los datos estaban ahí, pero faltaba la conclusión en acción.

El informe fue una obra maestra al engañar a las personas a las que se presentó haciéndoles creer que las cosas iban bien en las estaciones de servicio de hidrógeno en California. La realidad se evidencia en el hecho de que Shell deja dinero sobre la mesa, rechazando 48 millones de dólares construir más y cerrar sus siete estaciones de servicio para vehículos ligeros existentes.

Y ahora un nuevo informe del Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL) de EE.UU., una división del Departamento de Energía, con supuestos notables. Costo nivelado del hidrógeno dispensado para Vehículos pesados saldrá de imprenta en marzo de 2024. Presenta un panorama optimista de los costos económicos del hidrógeno.

Ese es un diagrama reconfortante, ¿no? Tan pronto como se amplíe el transporte por carretera de hidrógeno, el repostaje costará sólo 6.5 dólares por kilogramo. Eso es sólo un poco más que el diésel a su precio actual en California, que ronda los 5 dólares por galón, una cantidad equivalente de energía. Y dado que las pilas de combustible son más eficientes que los motores diésel, eso en realidad significa que el hidrógeno será más barato como combustible para camiones que el diésel.

Pero espera hay mas.

Sí, según este estudio del NREL, el hidrógeno será más barato que el diésel con la misma energía. Bueno, problema solucionado, vámonos todos a casa. El transporte por carretera está ordenado.

Sí, no tan rápido. Eche un vistazo a la parte superior de cada una de esas barras, la parte que contiene $1.5. ¿Qué es eso?

“… el análisis actual supone que el costo de producir hidrógeno que luego se entrega a las estaciones de servicio modeladas para 2030 es de 1.50 dólares/kg-H2”

Ese es el coste actual de fabricar hidrógeno gris por kilogramo en Estados Unidos a partir de gas natural barato en instalaciones a escala industrial. Un estudio del gobierno de EE. UU. realizado en 2024 tuvo la oportunidad de calcular un costo apropiado de fabricación de hidrógeno con bajas emisiones de carbono y rescatado. Como recordatorio, el promedio de los acuerdos de hidrógeno verde en Europa a partir de 2024 fue de 9.49 euros por kilogramo o 10.30 dólares. Nadie piensa que en realidad el hidrógeno con bajas emisiones de carbono vaya a costar 1.50 dólares por kilogramo en 2024, sin embargo, aparece en un informe oficial del NREL y está desinflando artificialmente el precio.

Como grupo consultor de Boston reportaron, el hidrógeno verde en 2030 ni siquiera llegará a la cifra de consenso anterior (un consenso entre STEM y adictos al hopium analfabetos económicos) de 3 euros, sino que estaría en el rango de 5 a 8 euros. El extremo inferior de ese rango sigue siendo muy optimista. Mi proyección, después de los cálculos de costos para la fabricación de hidrógeno en tres continentes con múltiples escenarios, es que el hidrógeno verde promediará entre 6 y 8 dólares por kilogramo, con algunos valores atípicos que serán tanto más bajos como más altos.

Pero es una suposición aún peor para producir hidrógeno en estaciones. Eso es algo que hizo el ICCT en su estudio fatalmente defectuoso, pero ni siquiera el ICCT se equivocó tanto como para utilizar un punto de costo de 1.5 dólares por kilogramo.

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El costo total de fabricar hidrógeno en cantidades más pequeñas será mucho mayor que el costo de fabricarlo en instalaciones a escala industrial por tres razones. En primer lugar, la estación de servicio seguirá necesitando todo el resto de la planta, pero serán componentes pequeños, no a escala, baratos para el volumen de los componentes. Para conectarlos todos juntos se requieren todos los electricistas, plomeros, ingenieros químicos, soldadores y similares, pero serán conexiones y soldaduras pequeñas.

La segunda razón es que las estaciones pagarán por la electricidad algo parecido a las tarifas industriales. El promedio estadounidense es actualmente de 0.11 dólares por kWh y, con el resto de la planta, se necesitan unos 55 kWh para fabricar un solo kilogramo de hidrógeno a partir de agua. Sólo la electricidad costará 5,50 dólares, 4 dólares por encima del punto de coste que utiliza el estudio del NREL. Y las tarifas industriales de California promediaron $0.17 durante 2022. Eso es $9.35 solo por la electricidad para la fabricación in situ.

En tercer lugar, una instalación industrial cuenta con un riguroso mantenimiento preventivo y personal en el lugar para abordar los problemas de inmediato para mantener la producción. Las estaciones de servicio de hidrógeno no tendrán eso porque el costo de mantener mano de obra costosa en ellas será prohibitivo. Estarán fuera de servicio la mayor parte del tiempo o pagarán para que el personal de reparación esté de brazos cruzados y tenga componentes de alto costo esperando en el sitio.

¿Podría el NREL haber analizado datos reales y haber tomado una mejor decisión sobre el costo de la fabricación in situ de hidrógeno? Sí, podrían haber mirado los datos de los autobuses de hidrógeno de California.

Eso es un promedio de $ 12.60 solo por la electricidad y algunos detalles menores. Claramente no incluye el costo de mantenimiento de la instalación de recarga de combustible, que estuvo fuera de servicio debido a problemas con el electrolizador y el resto de la planta durante un total del 14% del año. Como se ha observado en el caso de las estaciones de servicio de vehículos ligeros, el coste medio de mantenimiento resultó ser superior a 9 dólares por kilogramo.

Además, como se señaló, los costos de mantenimiento para bombear hidrógeno, o cualquier cosa realmente, aumentan linealmente. Los compresores, bombas y sellos se estropean más rápidamente cuanto más se usan. Como muestran los datos anteriores de las instalaciones de bombeo de vehículos pesados, no se limita en absoluto a los vehículos ligeros. Las 700 atmósferas de presión en los tanques deben superar las 800 atmósferas de compresión para poder llenar los tanques de los vehículos. Esa es una presión equivalente a estar a más de cinco millas bajo la superficie del océano. No es trivial construir algo con las tolerancias necesarias para lograrlo y los compresores a ese nivel fallan con mucha más frecuencia que los compresores para refrigeradores.

Y no, cambiar al hidrógeno líquido no ahorrará dinero. Simplemente tiene otros gastos grandes e inevitables, entre ellos el de que requiere un tercio de la energía incorporada en forma de electricidad para hacer funcionar equipos criogénicos muy sofisticados para bajar a 20° sobre el cero absoluto. Cambiar un conjunto de costos y compromisos de ingeniería por otro conjunto diferente no dará como resultado hidrógeno barato.

Este costo de la electricidad no tiene ninguno de los costos de capital del electrolizador, el costo de capital, los costos de mantenimiento ni ninguna ganancia. El coste real del hidrógeno supera sin duda los 20 dólares el kilogramo. Si bien la distribución de hidrógeno por día es un orden de magnitud menor que el límite más bajo del nuevo estudio del NREL, los costos de la electricidad seguirán siendo altos.

El estudio del NREL al menos añade costos de capital al costo por kilogramo, hasta donde yo sé. Los diagramas de LCOH dejan claro que para los escenarios de producción in situ han añadido entre 1.1 y 4 dólares al coste de un kilogramo de hidrógeno del coste de la estación, pero en ninguna parte del informe especifican qué implica ese coste. . No hay claridad sobre los electrolizadores, el equilibrio de la planta ni nada más por el lado de la producción.

Presumiblemente, esto fue para permitir que alguien instalara una planta de reforma de vapor en una estación de servicio de hidrógeno en alguna solución profundamente atrasada, permitiendo el agnosticismo tecnológico al que apunta el informe en torno a la fabricación de hidrógeno. ¿Resiste esto el más mínimo escrutinio? No.

El costo del gas natural para los clientes industriales en California es actualmente de $12.52. El hidrógeno es una cuarta parte de la masa del metano, que normalmente representa el 92% de la masa del gas natural. Otros desafíos de eficiencia hacen que la proporción de un kilogramo de hidrógeno por cada cinco kilogramos de gas natural sea adecuada. A ese ritmo, sólo el aporte de gas natural para la reforma de vapor costaría 2.61 dólares, más de un dólar más que el costo de fabricación de hidrógeno supuesto en el informe. Y eso es para el hidrógeno gris.

Dada la pequeña escala de la instalación y la necesidad de reforzar la captura de carbono y hacer algo con el dióxido de carbono después, los costos probablemente sean el triple.

El punto de costo del hidrógeno de 1.50 dólares en el informe solo es defendible si se supone que el hidrógeno gris se fabrica en instalaciones industriales en lugares donde el gas natural es más barato que en California, algo que es exactamente opuesto al punto de descarbonizar el transporte por carretera con hidrógeno. La suposición en el informe es que el hidrógeno se fabrica dentro de un radio de 62 millas de las estaciones de servicio, por lo que se pagarán tarifas industriales locales por el gas natural si ese es el plan.

Este informe también plantea la cuestión como hidrógeno versus hidrógeno, en lugar de hidrógeno versus electrificación. Ese es el informe que tenía el equipo, y es el mismo informe que tenía uno de los investigadores en 2020 cuando publicaron Costo de entrega y dispensación de hidrógeno, El extremo superior de ese estudio fue la mitad del volumen de hidrógeno como extremo inferior de este estudio, y los resultados son aproximadamente los mismos que los del escenario de volumen más bajo, pero excluyeron por completo los costos de fabricación de hidrógeno.

En otras palabras, un estudio de la misma organización de hace cuatro años encontró que, en este análisis de costos, simplemente entregar hidrógeno era tan costoso como la pila completa. ¿Quizás no usaron los mismos modelos? No. El modelo es el mismo, solo que una versión diferente, el Modelo de análisis de escenarios de entrega de hidrógeno (HDSAM), 3.1 vs 4.5.

A pesar de cuatro años más de evidencia de que entregar y dispensar hidrógeno es más caro de lo estimado y mucha evidencia de que producir hidrógeno cuesta mucho más de 1.50 dólares, este nuevo informe del NREL en realidad tiene costos de fabricación, entrega y dispensación de extremo a extremo. abajo.

Es como validar la realidad empírica del hidrógeno como fuente de energía o incluso reconocer que ya no es un requisito en el NREL. Es como si décadas de experiencia con múltiples niveles de estaciones de servicio de hidrógeno y el suministro de hidrógeno fueran anulados para 2030. Eso es inquietante.

Por supuesto, nadie en la cadena de valor en los escenarios de este informe obtiene ganancias, ni siquiera aplica un margen para cubrir sus costos. El informe lo establece claramente, pero como todos mirarán los gráficos principales, compararán los costos con el costo minorista del diésel y respirarán aliviados, esa tampoco es una gran opción.

Pero también excluyen explícitamente todos los posibles subsidios de reducción de costos disponibles para los combustibles bajos en carbono:

• Crédito para propiedad de reabastecimiento de combustible de vehículos de combustible alternativo (30C) para propiedad calificada de reabastecimiento de combustible de vehículos de combustible alternativo
• Crédito para Producción de Hidrógeno Limpio (45V)
• Crédito calificado para proyectos de energía avanzada (48C)
• Crédito para vehículos comerciales limpios calificados (45W)

¿Es eso relevante? En realidad no, pero en percepción sí. La instalación centralizada de fabricación de electrólisis de hidrógeno industrial tiene al menos el potencial para acuerdos de compra de energía que cumplan con los requisitos de 45 V para la localidad, la temporalidad y la adicionalidad de la generación de electricidad con bajas emisiones de carbono. Eso podría reducir el costo por kilogramo a entre 2 y 3 dólares después del subsidio. Como señalé en mi evaluación del informe defectuoso del ICCT, las estaciones de servicio locales no podrán lograr esto. Y el hidrógeno azul no calificará para 45V y solo obtendría créditos de captura de carbono mucho más bajos.

En otras palabras, cualquier hidrógeno descarbonizado remotamente en las estaciones de servicio, independientemente de su ruta, eliminando subsidios y agregando suposiciones razonables sobre márgenes de costos y ganancias conduce a un hidrógeno muy superior a 1.50 dólares. Simplemente no es defendible como opción en 2024, ni siquiera para instalaciones centralizadas. En las instalaciones pequeñas de las estaciones de servicio esto es doblemente indefendible.

Sin embargo, este informe y especialmente sus gráficos dejarán a mucha gente con la falsa impresión de que el hidrógeno en las estaciones de servicio será muy barato. Si notan los $1.50 y les molesta, verán todos los reembolsos y pensarán que serán aplicables y que todo estará bien.

Una conclusión clara es que NREL debería reevaluar su modelo HDSAM. Está produciendo resultados que no están alineados con la realidad empírica, y los investigadores parecen no querer o no poder levantar la mano y decirlo. La reverencia modelo es algo que señalé en mi evaluación del Instituto PIK Potsdam para la Investigación del Impacto Climático en relación con sus modelos LIME-EU y REMIND, los cuales tienen incorporados costos de hidrógeno de muy bajo costo, algo que los investigadores en un informe importante claramente pasaron por alto. Los investigadores del NREL deberían leer el libro de Thompson. Escapar de la Tierra Modelo y tener el coraje de aplicar el criterio profesional.

El informe del NREL hace un flaco favor a la discusión sobre el costo real del hidrógeno para el transporte por carretera en comparación con las alternativas. Como muchos otros informes, se trata de reducir artificialmente los costes del hidrógeno. ¿Por qué? Es difícil de decir. Tal vez porque la realidad de los costos claramente no es ni remotamente viable económicamente y realmente no quieren ser ellos quienes se levanten y sean contabilizados.

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• Fuente: https://cleantechnica.com/2024/03/06/nrels-cost-study-on-hydrogen-for-heavy-vehicles-fuel-does-not-withstand-scrutiny/