Technical and economic feasibility study for long-range hydrogen fuel cell trucks in the chilean mining industry

Abstract

La descarbonización es una necesidad, a medida que la economía del país crece, los sectores dentro de la industria también deben crecer para mantenerse al día con el desarrollo, especialmente la industria minera y el sector del transporte, que en conjunto son responsables de alrededor del 30% de las emisiones de CO2 del país, que para 2018 eran de 23,007 kt y han estado creciendo desde la última década, por esto implementar medidas libres de emisiones de CO2 es esencial para evitar el aumento de la temperatura media mundial y hacer el paso a la carbono neutralidad. Por ello, el hidrógeno verde (H2) aparece como un candidato perfecto para diversos usos dentro de la industria que pueden favorecer la transición, concretamente en el sector del transporte debido a sus aplicaciones en electromovilidad y facilitar el primer paso en el mercado del H2 y la carbono neutralidad. En este trabajo de título, se propone usar un modelo de evaluación técnica basado en modelos dinámicos de consumo de energía para camiones pesados y así estimar perfiles de velocidad de los camiones debido a la ausencia de datos detallados de transporte, sumado a una evaluación económica basada en un análisis de costo total de propiedad, para estudiar la factibilidad de implementar camiones pesados de carretera propulsados por Hidrógeno en un set de rutas de transporte en el norte de Chile, para aplicaciones de la industria minera. Para evaluar la viabilidad de la implementación, se analizan 3 rutas de estudio y se selecciona el camión Mercedes Benz New Actros como caso base de comparación de vehículos Diesel, mientras que para las tecnologías H2 se seleccionan 2 camiones Hyzon, específicamente el HYMAX-450 y el FCET 8 para evaluar en 2 escenarios de tiempo (2025 y 2035) y así encontrar breakevens e identificar el momento en el que el H2 se vuelve competitivo. Los resultados muestran que para camiones H2 se necesitan de 2 a 3 estaciones de repostaje por ruta, y al considerar los resultados de cada ruta, las rutas 1 y 3 muestran que es preferible el modelo FCET 8, que es competitivo entre 2032-2033 y 2036 respectivamente, mientras que para la ruta 2 es preferible el HYMAX-450, que es factible alrededor de 2034-2035, esto es considerando el rendimiento de los ciclos anuales frente al caso base Diesel. Por otro lado, el análisis de sensibilidad de estas tecnologías concluye que una variación del 20% en camiones H2 puede acelerar la implementación entre 1 a 2 años, y un impuesto por emisiones de 100 USD/tCO2 puede acelerar en 4 años la viabilidad en todas las rutas. En conclusión, este estudio estima los costos de implementación y los períodos de competitividad de las tecnologías H2 para el transporte por carretera en base a estimaciones logísticas y ausencia de datos de perfiles reales de velocidad de camiones, mostrando pronósticos similares a otros estudios dentro de la economía H2 en Chile. Y, para lograr mejores resultados en la implementación de camiones H2, se propone el uso de información logística detallada de las rutas y las operaciones de transporte reales, para realizar mejores estimaciones y optimizar los costos de los camiones para la implementación a largo plazo.