La energía del hidrógeno verde sigue siendo muy cara en comparación con el hidrógeno no verde y las energías renovables; Sin embargo, se espera que el coste del hidrógeno verde caiga sustancialmente en el periodo 2030-2050. Además, el hidrógeno verde tiene el potencial de desempeñar un papel fundamental en el camino global hacia el objetivo de neutralidad de carbono, por ejemplo, a través de las siguientes aplicaciones. En primer lugar, la energía del hidrógeno verde puede utilizarse como almacenamiento de energía a largo plazo para mejorar la tasa de utilización de la energía renovable y la fiabilidad de la red, por ejemplo, cuando se necesita almacenamiento estacional. En segundo lugar, la energía del hidrógeno verde puede ayudar a las industrias en las que es difícil lograr una descarbonización profunda a través de la electrificación (energías renovables), como la logística y las industrias, incluida la extracción de petróleo y gas natural. El mercado potencial total del hidrógeno verde probablemente alcanzará los 250.000 millones de dólares en 2030 y 1 billón de dólares en 2050 (Goldman Sachs, 2022).
Por lo tanto, en este documento se ofrece una revisión exhaustiva del papel y las vías de desarrollo de la energía del hidrógeno verde hacia el objetivo de neutralidad de carbono, incluido el estado actual y la tendencia de desarrollo de las tecnologías de producción de hidrógeno verde, el papel y las aplicaciones de la energía del hidrógeno verde, las políticas y documentos relacionados con el desarrollo de la energía del hidrógeno verde en varios países y regiones. y las vías de desarrollo de la energía del hidrógeno verde en el marco del objetivo de neutralidad de carbono.
De acuerdo con el contenido de la investigación anterior, para los países o regiones con la necesidad de formular las vías de desarrollo de la energía del hidrógeno verde (por ejemplo, debido a la necesidad del hidrógeno verde de descarbonizar los sectores difíciles de reducir, el almacenamiento a largo plazo en el sector eléctrico o los ingresos de exportación), se sugiere que el desarrollo de la energía del hidrógeno siga los siguientes principios. En primer lugar, proporcionar un entorno institucional y político propicio para el desarrollo de la industria de la energía del hidrógeno y llevar al mercado aplicaciones de hidrógeno relativamente maduras (donde el hidrógeno no verde ya se utiliza desde hace mucho tiempo), por ejemplo, incentivando la sustitución del hidrógeno no verde por hidrógeno verde por parte de las industrias
En segundo lugar, la transición de los incentivos políticos del apoyo directo inicial a mecanismos de mercado escalables. La energía del hidrógeno debe estar estrechamente vinculada a la red eléctrica y a las energías renovables en esta fase. Luego, formar un sistema industrial de energía de hidrógeno y construir aplicaciones diversificadas de energía de hidrógeno que cubran el transporte, el almacenamiento de energía, la industria, etc.
Por último, realizar una aplicación a gran escala de la energía del hidrógeno en zonas donde es difícil lograr una descarbonización profunda mediante la sustitución de los combustibles fósiles por la electrificación (procedente de energías renovables) para ayudar a alcanzar el objetivo de la neutralidad de carbono, es decir, sectores difíciles de reducir como el acero y el cemento. Los sectores difíciles de reducir requerirán incentivos que promuevan la sustitución de los combustibles fósiles por hidrógeno verde para lograr la descarbonización de dichos sectores.
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Historia, estado y desafíos futuros de la energía del hidrógeno en el sector del transporte
El cambio climático es uno de los mayores desafíos de nuestro tiempo (Naciones 2022), y promover el transporte ecológico y bajo en carbono es una forma importante de hacer frente a esta situación. El sector del transporte es una fuente importante de emisiones de gases de efecto invernadero, y existe un consenso creciente en muchos países para promover el transporte ecológico. En base a esto, la energía del hidrógeno ha recibido gran atención debido a sus ventajas únicas, como cero emisiones y alto poder calorífico.
Para comprender la historia, el estado y los desafíos futuros de la energía del hidrógeno en el sector del transporte, estamos llevando a cabo esta revisión. Primero, recapitulamos rápidamente los antecedentes de la energía del hidrógeno en el sector del transporte y el estado de la investigación de la energía del hidrógeno. Después de esto, se revisan las aplicaciones de la energía del hidrógeno, se introducen el proceso de producción, los procesos y las tecnologías para la energía del hidrógeno, y también se discuten aquí la historia, el estado y las controversias de la energía del hidrógeno en el transporte. Posteriormente, realizamos una búsqueda y análisis bibliográfico, y se obtienen 148 artículos básicos. Se resumen los principales temas sobre la energía del hidrógeno en el transporte, es decir, el problema de la ubicación de las estaciones de servicio de hidrógeno, los impactos de las pilas de combustible de hidrógeno en las emisiones de gases de efecto invernadero, el uso de vehículos de pilas de combustible y el impacto ambiental de los vehículos de pilas de combustible de hidrógeno. En base a esto, se extraen los principales desafíos, incluida la reducción del costo de la producción de hidrógeno verde, la disminución del costo de almacenamiento y transporte, la reducción del costo de los equipos clave en las estaciones de servicio de hidrógeno y los componentes críticos en las celdas de combustible, y si los países y las organizaciones de todo el mundo pueden cooperar y apoyarse mutuamente.
En comparación con los vehículos de nueva energía basados en baterías de litio, los vehículos de pila de combustible de hidrógeno tienen varias ventajas, como estar libres de restricciones de temperatura, mayor kilometraje y reposición rápida de combustible. En comparación con los desafíos de seguridad, su costo es el problema clave que obstaculiza el desarrollo de la energía del hidrógeno. Hoy en día, muchos académicos se dedican al estudio de las aplicaciones y el desarrollo de la energía del hidrógeno en el sector del transporte. Todos los aspectos de la producción, almacenamiento, transporte y uso de hidrógeno han recibido atención. Actualmente, la aplicación de la energía del hidrógeno en el transporte es principalmente en pilas de combustible, reemplazando la energía fósil con energía de hidrógeno para desempeñar su papel en la conservación de energía y la reducción de emisiones. Sin embargo, la aplicación de la energía del hidrógeno en el transporte también está limitada por el costo de la producción de hidrógeno, la eficiencia del transporte, la seguridad de uso, etc.
Previsión tecnológica para la transición de la sociedad del hidrógeno en Japón: enfoque del modelo GTAP-E-Power
Además de recuperarse de la pandemia de COVID-19, se instalarán más sistemas relacionados con el hidrógeno para cumplir con la hoja de ruta y el objetivo de una sociedad de carbono neto cero. Para hacer frente a las limitaciones de investigación indicadas anteriormente, sería indispensable aplicar parámetros más precisos para los indicadores de mejora tecnológica para Japón y otras regiones, específicamente a las fuentes particulares de generación de energía, para ilustrar mejor el impacto de la transición a una sociedad del hidrógeno.
No obstante, será esencial revisar el alcance del modelo GTAP-E-Power de estático a dinámico para capturar adecuadamente el impacto recursivo de las opciones de inversión para permitir a los responsables de la formulación de políticas designar planes fiscales viables para apoyar el proyecto bajo las referencias basadas en la evidencia.
Finalmente, y fundamentalmente, de manera similar al esfuerzo invertido en distinguir los sectores de energía renovable de la generación de energía solar y eólica de los combustibles fósiles, será necesario que los economistas y los estadísticos piensen en extrapolar la energía del hidrógeno a un sector independiente. Esta tarea ayudará enormemente a analizar la interdependencia entre los sectores y hacer recomendaciones políticas directas para acelerar la realización de una sociedad del hidrógeno.
¿Cómo puede Japón ayudar a crear una sociedad sostenible del hidrógeno en Asia?
La idea de una sociedad del hidrógeno en Asia está ganando terreno en los círculos políticos internacionales y particularmente en Japón. El creciente interés tiene sentido para Japón: es una economía industrialmente avanzada con un sólido historial de inversión en investigación y desarrollo relacionados con el hidrógeno, y tiene el potencial de liderar el camino en la comercialización a gran escala y la colaboración en materia de hidrógeno en la región. Como economía industrialmente avanzada, ya ha invertido en investigación y desarrollo relacionados con el hidrógeno y ha desarrollado tecnologías clave relacionadas con el hidrógeno (Otsuki et al. 2019; Janardhanan et al. 2021). La tecnología avanzada de Japón, combinada con el entorno de fabricación competitivo en los países en desarrollo de Asia, podría acelerar la transición a una sociedad del hidrógeno en la región. Sin embargo, la falta de claridad sobre la transición al hidrógeno verde podría obstaculizar los esfuerzos para usar hidrógeno para cumplir con los ambiciosos objetivos climáticos. Este documento recomienda un conjunto de políticas para que Japón considere en sus esfuerzos nacionales y regionales para promover el uso del hidrógeno en Asia. Si bien el presente documento se centra en Japón, muchas de estas recomendaciones se aplican a otros países dentro y fuera de Asia. Al adoptar una mayor claridad sobre la transición al hidrógeno verde, los países tienen la oportunidad de beneficiar tanto al planeta como a sus habitantes.