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Futuro del Hidrógeno Verde en México

El potencial de hidrógeno verde en México es un elemento fundamental para avanzar hacia la descarbonización del sector eléctrico. La combinación de energía solar fotovoltaica y eólica, junto con un territorio vasto, ofrece oportunidades excepcionales para la producción de hidrógeno verde en el país. Según un análisis de la Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) GmbH, México podría instalar hasta 22 TW de capacidad de electrólisis y producir hasta 1,400 millones de toneladas de hidrógeno verde al año para 2050.

Estos resultados reflejan un prometedor escenario en el que México puede liderar la transición hacia una energía más sostenible. Además, la producción de hidrógeno verde se beneficia de la variabilidad inherente de la energía solar y eólica, lo que lo convierte en una solución valiosa para el almacenamiento de energía procedente de estas fuentes variables.

Electrólisis utilizando energía renovable

Uno de los habilitadores más prometedores para la descarbonización del sector eléctrico es el uso de hidrógeno producido por electrólisis utilizando energía renovable. La condición inherente de variabilidad de la energía solar fotovoltaica (PV) y eólica genera tanto un desafío para la producción masiva de hidrógeno, como una oportunidad en el uso de hidrógeno para almacenar energía procedente de estas fuentes variables.

Un vistazo a lo que podría ser logrado en México con energías solar y eólica en 2050 se puede encontrar en un primer análisis que parte de la extensión del territorio mexicano de alrededor de 1.9 millones de km2 , integrando datos meteorológicos históricos y restricciones de suelo relacionadas con sus diferentes usos, y teniendo en cuenta las tendencias actuales en el desempeño y precio de las tecnologías del hidrógeno.

Optimización y capacidad óptima

El análisis de la Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) GmbH sobre el potencial de hidrógeno muestra que, en teoría, hasta 22 TW de capacidad de electrólisis podrían instalarse en todo el país produciendo alrededor de 1,400 MtonH2 por año con un costo nivelado del hidrógeno (LCOH) promedio de 1.4 USD/kg H2 , impulsado principalmente por energía fotovoltaica de bajo costo. El agua anual necesaria para la producción de todo ese potencial sería de 116.8 hm3, que representa el 0.13% del consumo de agua del país en 2017.

Para generación eólica onshore, hasta 2.7 TW de capacidad instalada que generan alrededor 6.3 PWh anualmente podrían ser acomodados en el 22% del territorio nacional con un LCOE igual o inferior a 60 USD/MWh. Para PV, hasta 33.5 TW de capacidad instalada que generan 69 PWh anualmente podrían instalarse en alrededor de un tercio del territorio nacional con un LCOE inferior o igual a 25 USD/MWh.

Alrededor de 5,800 sitios de generación renovable que abarcan un promedio de 365 km2 que contienen parques eólicos y fotovoltaicos fueron definidos en todo el territorio mexicano. Metodológicamente, cada sitio está definido como un polígono de Voronoi9. Después, se hace una optimización en la que el algoritmo calcula todas las capacidades PEMEL posibles (desde 0 MW hasta la capacidad del parque VRES) según 20 años de datos meteorológicos y selecciona el que produce el LCOH más bajo.

Variabilidad y dominio solar

La capacidad seleccionada representa la capacidad de electrólisis óptima en sitio para el parque renovable. El costo de producción del hidrógeno incluye costos de inversión, costos fijos y variables, depreciación y contingencias, y es calculado en la salida del electrolizador. Ni el almacenamiento o el transporte del hidrogeno se consideran en el LCOH reportado en este informe.

Los resultados de la simulación muestran que se pueden instalar hasta 22 TW de capacidad de electrólisis en todo México. Pueden producir hasta 1,400 MtH2 /año con un promedio de 1.4 USD/kgH2 en 2050, cifra muestra que el potencial de hidrógeno verde es similar al potencial solar fotovoltaico. La razón se debe a la energía solar de bajo costo, que es el motor de la producción de hidrógeno verde. Dada la gran diferencia entre el potencial eólico terrestre y solar en México, se espera que la producción de hidrógeno verde sea impulsada principalmente por el potencial de energía solar fotovoltaica en una proporción de 100 a 1 en LCOEs bajos.

Hidrógeno verde híbrido

El fuerte dominio de la energía solar fotovoltaica en la producción de hidrógeno verde también significa que México heredará los mismos ciclos de producción que la energía solar. Los lugares donde puede haber producción híbrida de hidrógeno verde como en Oaxaca y la Sierra Occidental parecen tener LCOH de alrededor de 1.5 USD/kgH2 en 2050, pero nunca tan bajos como la producción de hidrógeno verde únicamente con energía solar, que ocurre en la parte noroeste del país, por ejemplo.

También hay algunos lugares de producción de hidrógeno verde sólo con viento como en las costas occidentales de la península de Yucatán y el norte de Tamaulipas. Los LCOH que dan como resultado estas ubicaciones se encuentran en el rango de costo superior de alrededor de 1.8 USD/kgH2.

Si todo el hidrógeno potencial fuera producido, menos del 1% del agua que se utiliza en el país se vería comprometida. En resumen, 116.8 hm3 (~0,13%) de agua utilizada a nivel nacional sería necesaria para producir todo el potencial de hidrógeno.

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