Uno de los mayores desafíos climáticos del mundo es la descarbonización de los usos de energía fósil que no se pueden electrificar directamente con energía renovable. Entre los llamados sectores "difíciles de reducir" (HTA) se encuentran las principales industrias que dependen de los combustibles fósiles, ya sea para energía de alta temperatura o para materias primas químicas. Estos incluyen hierro y acero, cemento, productos químicos y materiales de construcción, que en conjunto son responsables de aproximadamente el 30 % del CO₂ anual del mundo. emisiones

Otro sector de HTA es el transporte pesado, como camiones y envíos, que es más difícil de electrificar que el transporte de pasajeros porque requeriría baterías enormes que aumentan el peso del vehículo y requieren mucho tiempo para cargarse.

A medida que los países examinan los caminos hacia la descarbonización, los relativamente ricos como EE. UU. y gran parte de Europa están siguiendo estrategias centradas en la generación de energía renovable y los vehículos eléctricos. China enfrenta desafíos significativamente diferentes debido a un perfil de emisión de carbono distintivo que resulta de los roles mucho más importantes que desempeñan las industrias pesadas de HTA en su economía.

Nueva investigación publicada en Nature Energy examina cómo China, con diferencia el mayor productor de hierro, acero, cemento y materiales de construcción, puede utilizar potencialmente hidrógeno limpio (hidrógeno "verde" y "azul") para descarbonizar los sectores HTA y ayudar a lograr sus compromisos de descarbonización para 2030 y 2060 . El hidrógeno verde se produce al dividir las moléculas de agua:H₂ O:usar electricidad renovable, mientras que el hidrógeno azul se produce de manera convencional a partir de combustibles fósiles, pero combinado con la captura y el almacenamiento de carbono.

El nuevo artículo del Proyecto Harvard-China sobre Energía, Economía y Medio Ambiente, un programa de investigación colaborativo entre Estados Unidos y China con sede en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard, es el primer estudio hasta la fecha que utiliza un enfoque de modelado integrado. para evaluar el uso potencial de hidrógeno limpio en el sistema energético y la economía de China, a fin de cumplir su objetivo de cero emisiones netas para 2060.

"Llenar este vacío de investigación ayudará a trazar una hoja de ruta más clara para el CO₂ de China reducciones de emisiones", explica el autor principal del artículo, Xi Yang, investigador del Proyecto Harvard-China. "Nuestro objetivo con este estudio era imaginar un papel para el hidrógeno limpio en la economía energética de China, que luego puede proporcionar una referencia para otros países en desarrollo. economías con grandes sectores de transporte e industria pesada".

El estudio evaluó tres preguntas:¿Cuáles son los desafíos clave de descarbonizar los sectores HTA? ¿Cuáles son los posibles roles del hidrógeno limpio como vector de energía y como materia prima en los sectores de HTA? ¿Y sería rentable la aplicación generalizada de hidrógeno limpio en los sectores de HTA en comparación con otras opciones?

Para analizar la rentabilidad y el papel del hidrógeno limpio en toda la economía de China, con énfasis en los sectores HTA poco investigados, el equipo construyó un modelo de un sistema de energía integrado que incluye la oferta y la demanda en todos los sectores. Los resultados muestran que una aplicación generalizada de hidrógeno limpio en los sectores HTA puede ayudar a China a lograr la neutralidad de carbono de manera rentable en comparación con un escenario sin producción y uso de hidrógeno limpio. El hidrógeno limpio puede ahorrar $1,72 billones en costos de inversión y evitar una pérdida del 0,13 % en el PIB agregado (2020-2060) en comparación con un camino sin él.

Los investigadores también examinaron el tipo de hidrógeno limpio, verde o azul, que sería más rentable. Su estudio indica que el costo promedio del hidrógeno verde de China puede reducirse a $2/kg de hidrógeno para 2037 y $1,2/kg para 2050, cuando será mucho más rentable que el hidrógeno azul ($1,9/kg).

"China tiene abundantes recursos sin explotar de energía solar y eólica, tanto en tierra como en alta mar", explica Chris P. Nielsen, coautor del artículo y director ejecutivo del Proyecto Harvard-China. "Estos recursos brindan a China ventajas para desarrollar hidrógeno verde para su uso en sus sectores industrial y de transporte".

Y si bien la descarbonización de sectores tan difíciles de reducir es fundamental para la acción climática, puede tener beneficios adicionales. Los nuevos mercados para el hidrógeno verde también podrían ayudar a la transición del sistema eléctrico a fuentes renovables. Nielsen explica que la producción de hidrógeno verde haría esto proporcionando una forma comparativamente flexible de demanda de electricidad que no necesita satisfacerse instantáneamente, como la mayoría de las cargas de electricidad. En cambio, a menudo se puede programar, al menos dentro de plazos cortos. Tal flexibilidad de la demanda es valiosa para los administradores de la red, ya que les ayuda a adaptarse a la variabilidad inherente de las fuentes de energía renovable a medida que se ven afectadas por las condiciones meteorológicas cambiantes. + Explora más

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