Estrategia flexible de diseño y operación de una planta de hidrógeno en el norte de Chile

Abstract

El cambio climático constituye uno de los mayores desafíos globales actuales, impulsando una transición hacia sistemas energéticos sostenibles. En este contexto, Chile ha asumido compromisos específicos para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), alineados con las metas internacionales establecidas en el Acuerdo de París. Dentro de las diversas estrategias para enfrentar este desafío, el hidrógeno verde surge como una alternativa clave para la descarbonización de sectores altamente emisores, como el transporte y la industria, debido a su capacidad para ser producido mediante electrólisis del agua utilizando energías renovables. Este trabajo desarrolla un modelo comparativo entre dos estrategias de diseño de planta, basados en una proyección de demanda que es creciente durante los primeros años y posteriormente se estabiliza. En el primer diseño o caso base, la capacidad productiva de la planta se fija desde el inicio según la demanda proyectada estabilizada. En el segundo diseño o modular, se implementa una estrategia flexible que permite ajustar anualmente la capacidad productiva en función de la evolución real de la demanda. El propósito del modelo es evaluar económicamente ambas estrategias mediante el cálculo del costo nivelado del hidrógeno (LCOH), como indicador clave para medir su desempeño económico. Además, el estudio incorpora un análisis utilizando el enfoque de opciones reales, permitiendo evaluar la flexibilidad del proyecto frente a incertidumbres relacionadas con costos tecnológicos, precios de mercado y proyección de demanda mediante simulaciones Montecarlo. Los resultados muestran que el diseño modular permite una mejor adaptación a la incertidumbre, alcanzando un costo nivelado promedio (LCOH) de 4,89 USD/kgH2, en comparación con 5,28 USD/kgH2 del caso base. Esto representa una reducción cercana al 7,4 %, equivalente aproximadamente a 20 millones de USD en el horizonte de evaluación considerado, sujeto a la validez de las hipótesis planteadas. Adicionalmente, en ambos casos, los costos de electricidad constituyen cerca del 60 % del LCOH, destacando la relevancia de reducir dichos costos mediante el uso de energías renovables. Así, esta implementación garantiza una producción sostenible, contribuyendo directamente a las metas nacionales de descarbonización establecidas en la Estrategia Nacional de Hidrógeno Verde y los compromisos de carbono neutralidad del país hacia 2050, permitiendo además reducir en más de un 40 % las emisiones de CO2 respecto a tecnologías convencionales. Este estudio demuestra que adoptar una estrategia flexible en el diseño y operación de una planta de hidrógeno verde no solo resulta económicamente atractiva, sino que también fortalece el potencial posicionamiento de Chile como un actor relevante en el mercado global del hidrógeno verde. Los resultados obtenidos podrían sentar las bases para futuras investigaciones y proyectos, apoyando la transición energética sostenible del país.