Chile está iniciando el desarrollo de una industria de hidrógeno verde de gran envergadura, plasmando dicha ambición en una inédita Estrategia Nacional de Hidrógeno Verde. Se espera que esta nueva industria ayude a mitigar el cambio climático, genere empleos, atriaga inversión y se convierta en un importante producto de exportación.
No obstante, este entusiasmo arriesga soslayar los posibles impactos ambientales y sociales que esta industria pueda generar a pesar de llamarse “verde”. Para producir hidrógeno verde se requiere agua y electricidad. El agua debe proveerse, siendo un recurso escaso de alta conflictividad. La electricidad renovable debe generarse, lo que requiere una gran cantidad de superficie y materiales.
Esta plataforma presenta estimaciones de lo que significarían un sistema de producción de hidrógeno verde de 25 GW de potencia contemplados en la Estrategia Nacional de Hidrógeno Verde para 2030 en términos de superficie, agua y materiales. La estimación incluye el subsistema de electrólisis (la producción de hidrógeno mismo), osmosis inversa (para poveer agua) y capacidad renovable asociada. No se incluye infraestructura complementaria (líneas de transmisión, subestaciones, almacenamiento), ni los requerimientos operacionales de la capacidad renovable asociada. Tampoco se incluyen los residuos que generará la construcción y operación de la industria. Por esto los resultados son conservadores.
Dado que la matriz eléctrica puede variar mucho, presentamos tres escenarios según la importancia relativa de energía solar fotovoltaica (PV), eólica e hidroeléctrica. Los escenarios son:
1: 50% solar PV, 40% eólico, 10% hidroeléctrico.
2: 75% solar PV, 25% eólico.
3: 100% solar PV.
En los tres escenarios asumimos un factor de planta solar PV de 20 %, eólica de 25 %, hidroeléctrica de 40 % y de electrólisis de 100 %. Al no considerar almacenamiento, obviamos los posibles desfases de generación y demanda eléctrica.
En las pestañas de esta plataforma encontrarás las magnitudes y comparaciones relevantes de requerimientos de superficie y materiales. La pestaña “datos” contiene la base de datos utilizada para los gráficos.
La base de datos se construyó usando distintas estimaciones de los requerimientos de cada subsistema. Los escenarios se basan en la Planificación Energética de Largo Plazo 2023-2027. La investigación ha sido desarrollada por un equipo interdisciplinario coordinado desde el Centro de Análisis SocioAmbiental (CASA) en cooperación con la Fundación Heinrich Böll.
Sintetizar hidrógeno verde requiere una planta de hidrólisis que produce hidrógeno usando electricidad y agua. Si limitamos la mirada sólo a la electrólisis dejamos de lado las instalaciones necesarias para obtener dicha electricidad (generación renovable) y agua (osmosis inversa), las que requieren mucha más superficie y materiales que la electrólisis misma.
Considerando estos tres subsistemas -electrólisis, osmosis inversa y capacidad renovable asociada-, una industria de hidrógeno verde de 25 GW implica la utilización de grandes cantidades de superficie, agua y materiales que hacen reflexionar sobre la cualidad “verde” de la industria.
Con esta investigación y plataforma no se busca rechazar una industria de hidrógeno verde en Chile, sino evitar la ceguera que pueda generar el adjetivo “verde” al destacar los posibles impactos de la industria dada la escala proyectada. Ya existen proyectos en desarrollo en el norte, centro y sur del país, y el Desierto de Atacama y la Región de Magallanes están identificados como las zonas más atractivas para la industria. Un despliegue sensible a sus impactos socioambientales es fundamental para evitar conflictos del que nadie termina beneficiado.Electrólisis: Separación de una molécula de agua (H2O) en dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno mediante una corriente eléctrica.
Osmosis inversa: Proceso de purificación de agua salada que utiliza una membrana parcialmente permeable y electricidad para separar moléculas no deseadas.
Factor de planta: Porcentaje de generación efectiva de una plata energética. Se calcula como la generación energética en un período, dividida en lo que podría generar en ese período dada su potencia nominal.
Capacidad renovable asociada: Capacidad instalada de generación eléctrica a partir de fuentes renovables necesaria para producir hidrógeno verde.
Hidrógeno verde: Hidrógeno producido vía electrólisis del agua mediante energía renovable. Menos del 1% del hidrógeno producido actualmente usa este método.
Hidrógeno gris: hidrógeno producido a partir de gas natural con la técnica del reformado por vapor de metano (SMR).
Hidrógeno azul: También usa SMR, pero junto con captura, almacenamiento o uso del carbono (CCS/U).Andaluz Prieto, J., Monedero López, S., & Nualart Corpas, J. (2021). Hidrógeno ¿la nueva panacea? Mitos y realidades de las expectativas del hidrógeno en España. Observatorio del deute en la globalizació y Ecologistas en Acción. Ver aquí.
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Un aspecto central de todo sistema energético es el área que requiere para operar. En el caso del hidrógeno verde, la mayor demanda por superficie viene de la capacidad renovable asociada.
A continuación se encuentra el área total requerida para los tres escenarios estudiados, y su desagregación por elemento del sistema en gráficas de árbol (treemap) que permite visualizar su importancia relativa.434,000
Área máxima demandada (ha)
Aquí comparamos con tres superficies de referencia: área usada actualmente para fruticultura; canchas de fútbol y la superficie de la ciudad de Santiago.
En la primera pestaña cada símbolo de brote simboliza el 10 % del terreno actualmente cultivado en Chile.
En la segunda pestaña cada cuadrado representa mil canchas de fútbol.
En la tercera pestaña se representa la superficie de Santiago requerida por la industria de hidrógeno verde proyectada.
621,623
Canchas de fútbol
Las energías renovables no emiten CO2, pero requieren grandes cantidades de materiales y algunos materiales escasos. El viento y el sol son abundantes, pero su conversión a energía útil requiere de un soporte físico.
Dicho soporte no sólo se compone de los típicos materiales de construcción como el concreto o el vidrio, sino también minerales y metales difíciles de extraer, usualmente ligados a formas dañinas y tóxicas de extracción que generan daños permanentes en los ecosistemas.
En la pestaña “Totales” puedes encontrar la demanda de los grupos de materiales más importantes para los 3 escenarios. Las tres pestañas siguientes detallan los 20 materiales más requeridos por escenario.
Nótese que los valores no incluyen la infraestructura complementaria ni los requerimientos operacionales de la generación renovable.80.58
Millones de toneladas de agua en escenario 2
Los metales, minerales y químicos son grupos de materiales particularmente sensibles dado el impacto ambiental de su extracción y uso. Aquí se presenta el detalle del requerimiento de estos grupos para la industria de hidrógeno verde proyectada.
La demanda de materiales varía según la composición de la capacidad renovable asociada. Aquí mostramos el detalle para el escenario 2 ya que es el intermedio.
Los datos se presentan en un gráfico de árbol (treemap) que permite ver el total demandado por cada uno de los tres grupos mencionados e interactuar para ver en detalle las toneladas requeridas para cada recurso dentro de cada grupo. Los valores se presentan en millones de toneladas.7.29
Demanda de hierro en millones de toneladas para el escenario 2
En esta sección presentamos los requerimientos materiales de los distintos escenarios según la demanda de cada sistema: electrólisis, osmosis inversa, solar, eólica e hidroeléctrica. Cada sistema se identifica al pasar el cursor por sobre el gráfico.
Los datos se presentan en un gráfico de árbol (treemap) que permite ver el total demandado por cada uno de los cinco sistemas e interactuar para ver en detalle las toneladas requeridas para cada grupo de recursos (Áridos, Agua, Metal, Cemento, Químicos, Vidrio, Minerales, Plástico y Otros).62.5
Demanda de áridos en millones de toneladas de infraestructura solar del escenario 3
El agua y minerales como el cobre y las tierras raras son elementos clave para materializar la industria del hidrógeno. Aquí elegimos sólo algunos de estos elementos para ejemplificar la intensidad material y la demanda adicional de estos recursos que una apuesta por la producción de hidrógeno verde gatillaría.
En cada una de las pestañas a la derecha, se tomó como referencia la producción actual de platino, cobre, cromo y tierras raras y se dividió por la población mundial para reflejar la “demanda” per cápita con la que funcionamos hoy. Eso se compara a cómo aumentaría la demanda per cápita de Chile si estos escenarios se concretaran como se espera hacia el 2030.
Cada elemento se requiere con distinta intensidad dependiendo de la fuente renovable que se considere. El cobre es especialmente importante para la energía solar fotovoltaica. El cromo es muy requerido para las turbinas eólicas. Las tierras raras también se requieren para la estructura interna de las turbinas eólicas.
El platino no varía con los distintos escenarios ya que es utilizado en el proceso de electrólisis final, independiente de la mezcla de energías primarias renovables.
26.6
Demanda adicional (kg) de cobre por chilen@ para el escenario 3
