El papel del amoníaco en la transición energética

El hidrógeno y el amoníaco son piezas vitales del rompecabezas de las energías renovables de cara al futuro. El profesor Emmanouil Kakaras, Vicepresidente Ejecutivo de NEXT Energy Business, Mitsubishi Heavy Industries Group, nos explica que para alcanzar los objetivos de descarbonización habrá que utilizar hidrógeno de todos los colores, apoyar iniciativas como la Red Principal Europea del Hidrógeno e invertir en nuevas tecnologías.

Con los precios de los combustibles fósiles actualmente en máximos históricos, los precios para producir hidrógeno verde y combustible de amoníaco, utilizando electricidad procedente de fuentes de energía renovables, se han vuelto mucho más competitivos. Pero aunque parezca el momento perfecto para invertir en este tipo de energías renovables, también hay muchas inseguridades geopolíticas y medioambientales en la cadena de suministro. Los precios de la electricidad renovable están aumentando, al igual que los costes de las materias primas, y muchos países se fijan ahora mismo más en la seguridad energética que en su huella de carbono.

«El factor más importante es la contribución de las renovables en general, siendo el hidrógeno verde un impulsor de la independencia energética», afirma el profesor Kakaras. El catedrático, que actualmente trabaja en la sucursal de Duisburgo del grupo Mitsubishi Heavy Industries (MHI), también ha supervisado más de cien proyectos de investigación científica como director del Laboratorio de Calderas de Vapor y Plantas Térmicas de la Universidad Técnica Nacional de Atenas, en una carrera de más de 30 años.

El profesor advierte del peligro de utilizar la situación actual de los precios como una «instantánea» para orientar las inversiones. Los verdaderos beneficios serán la independencia energética y la descarbonización a largo plazo, afirma, aunque Kakaras ve oportunidades en el futuro: «La oportunidad está aquí, para pasar a proyectos a gran escala y avanzar hacia la creación de infraestructuras. El hidrógeno necesita infraestructuras suficientes y sustanciales.

Se necesita una estructura de precios competitiva en el lado de la electricidad renovable para justificar unos costes de producción razonables frente a la alternativa, y se necesita un argumento comercial razonable en el lado de la demanda, que se debe principalmente a los precios del carbono y de la energía que justifiquen que los usuarios finales hagan el cambio». Es la única vez en los últimos tiempos que disponemos de ambos, y por eso pedimos que se aceleren los proyectos de mayor envergadura, los usos industriales, las infraestructuras, etc.».

«El amoníaco será un vector energético clave en el esfuerzo global hacia la descarbonización», afirma Kakaras. «Para facilitar la mercantilización del hidrógeno es necesario transportar esta energía. Para distancias cortas, esto significa conducciones de hidrógeno, pero el transporte a larga distancia suele ser marítimo. Aquí es cuando las cosas se complican, porque no podemos seguir el modelo del GNL (gas natural licuado) con el hidrógeno».

Los costes de compresión y reevaporación del hidrógeno -que es una molécula muy ligera- requieren temperaturas extremadamente bajas para su licuefacción y, por tanto, son mucho más caros que el GNL. En su lugar, se utiliza el portador energético amoníaco. Kakaras explica que transportar hidrógeno dentro de la molécula de amoníaco y luego descomponerlo de nuevo en hidrógeno puede sonar un poco incómodo, pero en términos de coste hay que tener en cuenta la escalabilidad.

«Obviamente, hay que utilizar el amoníaco verde directamente en la medida de lo posible, para evitar el coste de reconversión asociado al craqueo del amoníaco para producir hidrógeno de nuevo», señala Kakaras. «Si se envían grandes cantidades de amoníaco verde, hay que tratar de potenciar el uso del amoníaco para evitar el coste de reconversión siempre que sea posible. Así que estamos asistiendo a un caso en el que el amoníaco tiene valor, no sólo como portador de hidrógeno, sino como combustible, como portador de energía».

Greening India y el proyecto «Hydrogen Backbone

En mayo de 2022, el presidente Emmanuel Macron y el primer ministro Narendra Modi dieron un claro mandato para fomentar la cooperación bilateral en materia de hidrógeno[i] y establecer una cadena de valor fiable y sostenible para el hidrógeno descarbonizado. Kakaras ha defendido este tipo de acuerdos en el pasado y afirma que el hidrógeno verde podría tener un efecto significativo en la independencia energética de la India.

La importancia del hidrógeno en India, que utiliza sobre todo carbón y gas importado, hace que la energía aún no sea asequible para el indio medio. Kakaras señala: «Hay dos factores importantes. El primero es la descarbonización del país; el segundo, la competitividad de la economía local. Si se cumplen estos dos aspectos, quizá veamos en el futuro a India como exportador de energía. Pero esto no ocurrirá de la noche a la mañana.

iniciativa European Hydrogen Backbone (EHB)[ii]

«Me alegro mucho de este avance porque tengo una gran afinidad con los problemas de abastecimiento energético del continente indio. Esto exige la creación de infraestructuras tanto para la oferta como para la demanda, y ésa es la «columna vertebral del hidrógeno». Sin eso, no tendremos una economía del hidrógeno. Pero también tendremos que desarrollar los puertos. Los puertos desempeñarán un papel importante como centros de importación y exportación de hidrógeno. No es casualidad que todos los grandes proyectos de centros de hidrógeno estén en torno a los puertos».

La iniciativa European Hydrogen Backbone (EHB)[ii] es la red europea de transporte de hidrógeno, formada por treinta y un operadores de infraestructuras energéticas. Abarcando 21 países y decenas de miles de kilómetros de tuberías que se extenderán por todo el continente de aquí a 2040, la red conectará el Reino Unido, Francia, España, Italia y el norte de África con proyectos de generación, almacenamiento y transporte de hidrógeno. La última incorporación a la red, una conexión danesa-alemana de hidrógeno, se ha adelantado de 2035 a 2030 debido en parte a un ambicioso acuerdo político[iii] que contempla la ambición de Dinamarca de convertirse en exportador neto de energías renovables, incluido el hidrógeno verde.

Descarbonización de Singapur
El hidrógeno puede ser de muchos colores, pero los centros de comunicaciones que consumen mucha energía, como Singapur, están buscando turbinas de gas de hidrógeno para «ecologizar» las operaciones de sus centros de datos. MHI es actualmente una de las tres empresas que participan en el proyecto de turbinas alimentadas con amoníaco de Jurong Island.

«Será una de las primeras en demostrar una turbina de gas totalmente descarbonizada, poniendo de relieve el potencial del amoníaco verde, como portador y como combustible», explica Kakaras. «Esto será bastante visionario porque puede ser la terminal de amoníaco del futuro. Se trata de que la infraestructura, la cadena de valor del amoníaco y los puertos sin emisiones de carbono trabajen juntos».

Como parte de la Estrategia Nacional del Hidrógeno de Singapur, el hidrógeno bajo en carbono tiene el potencial de ser una importante vía de descarbonización para apoyar la transición de Singapur a cero emisiones netas en 2050. Dada la limitada capacidad de Singapur para generar energía renovable en el país, instalaciones como las turbinas de gas de ciclo combinado (TGCC) podrían funcionar pronto con una mezcla de hidrógeno y gas natural. El análisis de los datos facilitados por el Ministerio de Comercio e Industria de Singapur[iv] sugiere que se espera que las CCGT capaces de funcionar totalmente con hidrógeno entren en funcionamiento en torno a 2030, y el Ministerio prevé que el hidrógeno podría satisfacer hasta el 50% de la demanda de electricidad prevista en el país para 2050.

La investigación en Gen 3 ayudará a alcanzar los objetivos de descarbonización
En Estados Unidos se están investigando nuevas tecnologías, como la mejora del proceso Haber-Bosch[v]. Esta investigación «Gen 3» es vital para mejorar la eficiencia y reducir los costes de conversión. MHI está invirtiendo mucho en I+D para aumentar la eficiencia de la tecnología de craqueo del amoníaco, lo que, según Kakaras, cambiará las reglas del juego en la comercialización del hidrógeno con amoníaco como portador: «Dos ejemplos: En primer lugar, estas plantas convencionales funcionan a carga constante, mientras que la producción de hidrógeno ecológico fluctúa (al ser renovable), por lo que hay que mejorar el propio proceso de síntesis. En segundo lugar, la conversión del amoniaco. Las tecnologías de craqueo tienen que ser capaces de liberar hidrógeno de nuevo en el punto de uso».

Kakaras se muestra optimista ante la posibilidad de que la industria se adapte a combustibles alternativos como el hidrógeno/amoniaco verde con la rapidez suficiente para alcanzar los objetivos internacionales de descarbonización fijados para 2030 y 2040: «Veo mucho compromiso; veo mucho apetito inversor. A nivel mundial, los objetivos hasta 2040 son cruciales: requerirán un cambio de paradigma, la implantación masiva de combustibles verdes, de combustibles neutros en carbono, y abordar los sectores difíciles de reducir. Estas son las cosas que hay que hacer entre 2030 y 2040, y para ello necesitamos una tecnología de apoyo a gran escala, para finales de la década, y una fiabilidad probada. Luego, el mercado se encargará del resto».

La experiencia de MHI
MHI dispone de todas las tecnologías necesarias para la descarbonización, señala Kakaras, incluido el hardware y la infraestructura. Recientemente, MHI anunció la creación de un «parque de hidrógeno» en Takasago Machinery Works, en la prefectura japonesa de Hyogo[vi], que se convertirá en un punto central de I+D y fabricación de turbinas de gas.

«Estamos aprovechando todas las oportunidades, la financiación del DOE y demostrando a escala», señala Kakaras, «que contamos con la tecnología de la cadena de valor del CO2, que es igualmente importante de cara a la neutralidad del carbono. Capturar, comprimir, transportar e incluso utilizar el CO2. MHI ha anunciado un compromiso corporativo hacia la neutralidad de carbono para 2040.

«También creo que utilizar amoníaco como combustible para fines marinos es completamente sensato y transparente, y no estamos comprometiendo la seguridad. Somos plenamente conscientes de la necesidad de contar con reglamentos y buenas prácticas, y MHI tiene una experiencia considerable en el manejo del amoníaco sin ningún problema de seguridad.»

El profesor es optimista sobre el futuro de la energía y la descarbonización: «No estaría aquí haciendo este trabajo si no fuera optimista. Toda mi vida profesional he sido pionero en eficiencia energética».

Mitsubishi Heavy Industries (MHI) Group es una de las principales empresas industriales del mundo, que opera en diversos sectores, entre ellos el de la electricidad y la energía, y ofrece soluciones integradas para hacer realidad un mundo neutro en carbono. Si desea más información, descargue el siguiente documento.

Emmanouil Kakaras, Vicepresidente Ejecutivo de NEXT Energy Business, Mitsubishi Heavy Industries Group