La importancia del amoníaco en el transporte de hidrógeno

Fundación Naturgy ha presentado el Informe El transporte de hidrógeno. La importancia del amoniaco, realizado por Frontier Economics. En él se abordan las distintas posibilidades de transporte de este gas, con el que se estima cubrir entre un 13 y un 25% de la energía mundial en 2050, y cómo el amoniaco puede jugar un papel relevante en su transporte, además de ser fundamental para la producción de fertilizantes, pudiendo sustituir a otros combustibles.

El hidrógeno limpio va a jugar un papel clave en la descarbonización, reemplazando a los combustibles fósiles en diversos usos. Aunque todavía existe incertidumbre sobre los sectores en los que se empleará, se espera que sea, como mínimo, en la industria, el transporte de mercancías y para el almacenamiento estacional de electricidad. En 2050 se estima que el hidrógeno satisfaga entre un 13% y un cuarto de la demanda mundial de energía.

Este hidrógeno limpio va a tener que ser transportado internacionalmente desde los países con elevada capacidad de producción (por ejemplo, con elevado recurso renovable) a los países altamente poblados e industrializados. El transporte internacional de hidrógeno puede llevarse a cabo mediante tuberías (comprimido) o en barco (licuado, transformado en amoniaco u otros compuestos o transportado mediante líquidos orgánicos portadores de hidrogeno - LOHC, por sus siglas en inglés), mientras que para ámbitos locales podrá seguir existiendo el transporte por carretera. También es posible transportar el hidrógeno mezclado con gas natural, aunque en cantidades limitadas.

Dentro de las opciones marítimas, el transporte de hidrógeno en forma de amoniaco se presenta hoy en día como la opción más viable. Esto es consecuencia, por una parte, de que los costes de transporte del hidrógeno licuado son elevados debido principalmente a: el alto coste de licuar el hidrógeno (para hacerlo hay que enfriar el hidrógeno hasta -263 ºC), el menor volumen que se puede transportar en un barco por su menor densidad, la dificultad y coste de mantener el hidrógeno frío durante el trayecto, y las pérdidas de hidrógeno asociadas al inevitable aumento de la temperatura. Por otra parte, el LOHC es una tecnología embrionaria, mientras que el amoniaco presenta menores costes y ya existe experiencia e infraestructura para su transporte.

En comparación con las tuberías, el transporte por barco es más barato cuanto mayor es la distancia y menor es el volumen. La ventaja del barco a mayor distancia se debe a que, en el caso del transporte marítimo, aumentar la distancia aumenta el coste de combustible, pero se mantienen constantes otros costes de mucha mayor importancia como el número de barcos, los costes de conversión a amoniaco y los costes de reconversión a hidrógeno. Sin embargo, en el caso de la tubería, sí aumentan los principales inductores de costes: la longitud de ésta y los costes de compresión.

La ventaja de las tuberías a mayor volumen se debe a sus mejores economías de escala. En el caso del transporte marítimo, aumentar el volumen implica un aumento casi proporcional en los costes de los barcos, conversión y reconversión. Sin embargo, en el caso de las tuberías, el coste de terrenos y la cantidad de metal y mano de obra necesarios para construir la tubería aumentan en menor proporción al volumen.

En el caso de Europa, la importación de hidrógeno del norte de África por tubería representa la opción más barata. De cara a diversificar el suministro, Oriente Medio y Sudamérica son las regiones exportadoras más prometedoras. La construcción de hidroductos para el transporte por tubo es inviable desde Sudamérica y poco realista, al menos hoy en día, desde Oriente Medio por las complejidades técnicas y comerciales que presenta. En este último caso, un análisis simplificado de costes sugiere que su competitividad con relación al transporte por barco en forma de amoniaco es sensible a los volúmenes transportados y a si el amoniaco se usa directamente o si es necesario su reconversión a hidrógeno.

En términos de seguridad de suministro, el transporte por barco presenta ventajas adicionales:

• El comercio solo depende del país productor y el país importador y no queda sujeto a la voluntad de países que se encuentran geográficamente entre ellos.
• Un país con terminal de recepción de amoniaco puede comprar hidrógeno a cualquier país productor que cuente con o tenga acceso a una terminal de carga de amoniaco, independientemente de la localización geográfica. Igualmente, un país productor con terminal de carga puede vender hidrógeno a cualquier país con terminal de recepción.
• Ya existe infraestructura (terminales de carga y recepción) para el comercio internacional del amoniaco, lo que permite el uso directo del amoniaco limpio. Para obtener hidrógeno en destino es necesario construir terminales de reconversión, pero su construcción es más rápida que la de tuberías de hidrógeno internacionales.
• Los problemas de suministro de gas por la guerra de Ucrania han llevado a la Comisión Europea a buscar diversificar las fuentes de su suministro y proponer un elevado volumen de importaciones de hidrógeno para 2030: 10 Mt de hidrógeno/amoniaco (REPowerEU). Es complicado que las tuberías puedan suministrar toda esta cantidad y desde una diversidad de países en 2030. Esto se debe a que las infraestructuras existentes desde el norte de África serán necesarias para suministrar gas natural más allá de 2030 y a los largos tiempos de planificación y desarrollo de nuevas tuberías, en especial de aquellas que son más largas y atraviesan más países, a pesar de que se perfilen como la opción más barata, por la complejidad geopolítica que implican.

Todos estos factores apuntan a que resulta óptimo desarrollar una combinación de transporte de hidrógeno por tuberías y por barco en forma de amoniaco, de forma similar a lo que ocurre con el transporte de gas. Hoy en día Europa importa gas desde Rusia por tubería, desde el norte de África por tubería y barco y desde Asia y América por barco.

Además de su utilidad para el transporte de hidrógeno, el amoniaco limpio será necesario para sustituir al amoniaco que hoy en día se produce de forma contaminante, contribuyendo así a la descarbonización de los sectores donde se emplea. Esta demanda de amoniaco limpio, principalmente para la producción de fertilizantes, es elevada: se estima que en 2020 ascendió a 183 Mt (IRENA,

2022) a nivel mundial. Dado este nivel de demanda garantizada, el amoniaco también puede servir de palanca para realizar inversiones en hidrógeno limpio, ayudando a reducir sus costes.

También se espera que la descarbonización lleve al uso del amoniaco en sectores en los que no se emplea en la actualidad, sustituyendo a combustibles contaminantes. El ejemplo más claro es como combustible para el transporte pesado de mercancías por vía marítima. También se plantea como combustible alternativo para la aviación. De hecho, existe un primer prototipo –de la compañía australiana AviationH2– que comenzará a volar en 2023.

Otros usos potenciales pasan por el sector eléctrico. Por un lado, en lugares con insuficiente capacidad para producir o importar electricidad renovable, la co-combustión de carbón y amoniaco se prevé como una alternativa para la generación de electricidad, ya que permitiría alargar la operación de las centrales térmicas y preparar su posterior evolución a la combustión exclusiva de amoniaco. Por otro lado, en lugares con elevado recurso renovable, puede jugar un papel en el almacenamiento estacional de electricidad, con el objetivo de ajustar la intermitente oferta de electricidad renovable a la demanda eléctrica.