Publication: ESTUDIO DEL USO DE HIDROGENO VERDE COMO COMBUSTIBLE SUSTITUTO EN CAMIONES DIESEL, PARA LA MITIGACION DE GEI ANTROPOGENOS.
Date
2023
Authors
APABLAZA PUELLE, MAURO ANDRE
ESQUIVEL CORNEJO, RODRIGO ANTONIO
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Abstract
Frente a la crisis climática actual que enfrenta el planeta, resulta crucial descubrir
alternativas que ayudan a mitigar los efectos ambientales causados por las emisiones de
gases de efecto invernadero. El hidrógeno verde, emerge como una solución que
contribuirá al objetivo de que Chile alcance la neutralidad de carbono reduciendo 65
millones de toneladas para el año 2050, mencionado en la estrategia nacional del
hidrógeno verde al transporte de carga como uno de los mercados potenciales más grande.
El parque vehicular de transporte de carga terrestre utiliza principalmente
combustible diésel para el funcionamiento de sus flotas, registrando en el país un total
aproximado de 50.000 tractocamiones y 156.000 camiones rígidos, según los registros de
permisos de circulación del INE, lo que conlleva a un consumo de combustible de 4.412
millones de litros de diésel al año. También, se recopilaron todos los registros
anteriormente mencionados de la plataforma, estableciendo una tendencia, que demostró
ir al alza con el paso del tiempo, generando proyecciones de la demanda de combustible
diésel al año 2050.
Utilizando la metodología que establece las directrices del IPCC del 2006 para los
inventarios nacionales de GEI equivalente, en su capítulo 3 de combustión móvil, se
determinó la huella de carbono que produce los vehículos, significando la generación de
12.017 [kT] al año de CO2eq, representando el 42% de las emisiones del transporte terrestre
total del país.
Se considero dos tecnologías que ya han recibido financiamiento de la CORFO
para la implementación de este combustible. La primera, consiste en motores de
combustión dual, utilizando una fracción de diésel (40%) y la otra parte de hidrógeno
(60%) reduciendo la cantidad de emisiones, presentado la ventaja de reacondicionar el
parque vehicular ya existente. Por otra parte, tenemos los vehículos de celda de hidrógeno
(FCEV), que funciona con motores eléctricos usando el hidrógeno como fuente de energía
eléctrica.
Se ha establecido en base a una consultoría la implementación de las tecnologías en el
parque vehicular, realizado por un equipo de la UTFSM en coordinación con el Ministerio
de Obras Públicas y financiada por el Banco Interamericano de Desarrollo. Considera dos
niveles de penetración de hidrógeno en camiones pesados, determinando un escenario
optimista y pesimista para el año 2050. El escenario optimista, implementa la utilización
del hidrógeno verde en el 50% de los vehículos de carga. Mientras que, en el escenario
pesimista, el uso de este combustible va a abarcar el 10% de los vehículos.
Señalado lo anterior, se procede a constituir la demanda del hidrógeno de acuerdo
con los parámetros preestablecidos, realizando las primeras estimaciones al año 2035,
período en que la estrategia nacional del hidrógeno verde programó la finalización de los proyectos piloto. Según la equivalencia energética, se tomó en cuenta las características
de las tecnologías y eficiencias asociadas, calculando una demanda de hidrógeno para el
año 2035 desde los 115,42 [kt] para la implementación de la combustión dual del
escenario pesimista, hasta 923 [kt] en los vehículos FCEV del escenario optimista,
evaluando cada cinco años, esperando que para el año 2050 se estima la demanda de
149,35 [kt] y 1195 [kt] respectivamente. Con lo anterior, fue posible evidenciar la
disminución del consumo del diésel, directamente relacionado con la producción GEI,
demostrando que la contribución a la meta de descarbonización equivaldría a un 2,10%
en la combustión dual y 3,49% para FCEV en el escenario pesimista. En cambio, para el
caso optimista se pronostica una reducción de 10,48% en la mezcla de combustible y
17,47% para FCEV, del total de la meta el año 2050.
Con la finalidad de llevar a cabo la implementación, se analiza los requerimientos
de los aspectos técnico y económico de la cadena de valor del hidrógeno verde.
Enfatizando en los insumos, producción y almacenamiento, que se elabora a partir de un
proceso de electrólisis, la que implica la utilización de agua y energía eléctrica. El recurso
hídrico se obtendría a partir de desaladoras de agua de mar a libre disposición. En cuanto
a la electricidad, se considera la instalación de una planta eléctrica in situ, evaluando dos
alternativas de producción de energía limpia, que corresponde a una planta solar
fotovoltaica ubicada en la comuna de Calama y un parque eólico situado en la región de
Magallanes.
Para establecer el valor del combustible o coste nivelado del hidrógeno, se recurrió
a la propuesta de Julien Armijo, miembro de la Internacional Energy Agency (IEA), quien
considera las distintas variables financieras de un proyecto para definir un costo por
kilogramo de hidrógeno verde, teniendo en cuenta la venta de oxígeno como un
subproducto del proceso. Se contemplan la mayor demanda de cada escenario H2V
calculados al año 2050, evaluando cada caso, resultando en un costo de 3,38 [USD/kg] y
2,26 [USD/kg] para la producción fotovoltaica y la producción eólica respectivamente.
No obstante, para el año 2050 el diésel se valora en 3,17 [USD], mientras que el H2
costaría alrededor de 2,4 [USD], siendo más competitivo que su contraparte por la
característica y el precio. Además, se realiza un análisis de sensibilidad para determinar
los parámetros que influye en el costo del H2V.
Por último, se determinó las características técnicas de 3 vehículos de transporte
de carga con características similares, con las distintas tecnologías estudiadas. Donde se
compararon los rendimientos, consumo de combustible, potencia y rendimiento
energético para un tractocamión que recorre 120.000 kilómetros anuales. Además, se llevó
a cabo un flujo de caja para evaluar económicamente la implementación de estas
tecnologías en la industria del transporte, comparando sus indicadores económicos, tales
como el VAN, TIR, TMAR, TCO y payback. Destacando en los resultados la tecnología
de combustión dual, como la opción más factible y sustentable dentro de las alternativas
estudiadas.
Description
Keywords
HIDROGENO VERDE , COMBUSTIBLE - CAMIONES PESADOS , MOTORES DIESEL
