Evaluación de escenarios de uso de hidrógeno en Chile mediante un modelo de planificación energética

Abstract

El objetivo general del presente trabajo de título es modelar, proyectar y analizar la inserción de distintos usos del hidrógeno verde en los sectores residencial, industrial, minero, transporte y de generación eléctrica de Chile. Para llevar a cabo esto, se trabaja con un modelo de planificación energética que corresponde al Modelo PMR, previamente desarrollado por el Centro de Energía de la Universidad de Chile. Este es una herramienta de optimización y simulación que busca evaluar el impacto de distintos escenarios de mitigación de cambio climático en el país. El modelo no posee una representación completa de la cadena de producción del hidrógeno verde, ni cuenta con sus potenciales aplicaciones, por lo que en el presente trabajo se le aplican las siguientes modificaciones: 1. Definición e implementación del hidrógeno verde como vector energético, a través de su vinculación con la generación renovable no convencional, y la determinación del tipo de producción y el traslado de este elemento. 2. Modelamiento de las tecnologías que hacen uso del hidrógeno verde (vehículos con celdas de combustible, centrales de generación de operación dual, etc.). En total se modelan 13 usos de hidrógeno verde en los sectores de transporte, residencial, industrial, minero y de generación eléctrica del país. El modelo resultante utiliza un enfoque de optimización para determinar si los usos de hidrógeno verde integrados resultan ser una alternativa costo-eficiente para desplazar a las tecnologías convencionales que utilizan combustibles fósiles, considerando un horizonte de evaluación desde el año 2022 hasta el año 2050. Así mismo, el modelo determina si la demanda de hidrógeno verde de una determina zona geográfica se satisface produciendo este elemento en la misma zona, o con hidrógeno transportado desde otro punto. Las proyecciones obtenidas indican que, a nivel país, el hidrógeno verde aumenta gradualmente su presencia hasta conformar un 20 % de la energía total utilizada en el año 2050, esto implica una disminución anual de 11.5 millones de toneladas de gases de efecto invernadero emitidos; lo anterior requiere de una capacidad instalada de generación eléctrica renovable no convencional de 66 [GW] aproximadamente, que permitan generar 127.000 [GWh] de energía anual destinada a la producción del hidrógeno utilizado. Por otro lado, los resultados indican que los sectores de transporte, minería y en cierto grado residencial, son los que poseen proyecciones con una mayor cantidad de hidrógeno verde en sus matrices energéticas; mientras que los sectores industrial y de generación eléctrica, el uso de hidrógeno aún no representa una alternativa costo-eficiente para reemplazar a las tecnologías que utilizan combustibles fósiles.