El hidrógeno generado por energía fotovoltaica será de entre 0,7 y 1,8 euros/kg en 2030

Un grupo de investigadores europeos dirigidos por la Universidad Tecnológica de Lappeenranta (LUT), en Finlandia, ha tratado de evaluar los gastos de capital (CAPEX) y de explotación (OPEX) de la electrólisis de hidrógeno alimentada por energía solar a gran escala para las próximas tres décadas y han predicho que el coste de este combustible ecológico puede bajar de los entre 0,031 -0,081 euros actuales a 0,02 a 0,05 euros en 2030 y a 0,01-0,027 euros en 2050.

“Asistimos a un crecimiento sin precedentes del hidrógeno verde debido a la enorme atracción que ejerce la demanda para optar por soluciones reales y a un descenso masivo del coste del hidrógeno verde a gran escala, impulsado por la energía solar fotovoltaica y los electrolizadores de muy bajo coste”, declaró a pv magazine el profesor de economía solar del LUT Christian Breyer. “Surgen enormes oportunidades de negocio ahora mismo, para empresas y países, pero sólo se beneficiarán los responsables inteligentes de la industria y la política”.

El descenso de costes previsto será el resultado de una caída simultánea de los precios tanto de la electrólisis alimentada por la energía fotovoltaica a gran escala como del CAPEX de la propia energía solar, según su análisis, que se basó en las tasas históricas de aprendizaje (LR) de ambas tecnologías y en una serie de escenarios de crecimiento diferentes. “El coste nivelado del hidrógeno (LCOH) se calcula para cinco localizaciones europeas y cinco no europeas con diferentes niveles de irradiación solar y con varias tasas de coste medio ponderado del capital (WACC)”, especificaron.

El conjunto de ubicaciones incluye Helsinki (Finlandia), Múnich (Alemania), Toulouse (Francia), Roma (Italia), Málaga (España), Rajastán (India), El Paso (Texas, EE UU), Australia Occidental, Sudáfrica y el desierto de Atacama (Chile).

Solar

El CAPEX medio de la energía solar a gran escala se calculó en tres escenarios diferentes: Un escenario de crecimiento rápido en el que se prevé que baje de unos 0,047 euros/kWh en la actualidad a 0,027 euros/kWh en 2030 y a 0,013 euros/kWh en 2050; un escenario de crecimiento básico en el que este valor debería bajar a 0,031 euros/kWh en 2030 y a 0,019 euros/kWh en 2050; y un escenario de crecimiento lento en el que sólo alcanza 0,036 euros/kWh en 2030 y 0,025 euros/kWh en 2050.

Los científicos asumieron que cada año el precio medio de los módulos puede disminuir un 25% en un escenario conservador, y que la eficiencia media de los módulos mejora en un 0,4%. El OPEX en 2020 se estimó en 9,4 euros/kW al año y se supone que disminuye con un 10% LR anual.

Electrólisis

En cuanto a los electrolizadores a gran escala, los investigadores descubrieron que el CAPEX en el escenario de crecimiento rápido puede bajar de 400 euros/kW en 2020 a 230 euros/kW en 2030 y a 60 euros/kW en 2050. Además, prevén que esta caída de precios alcance los 260 euros/kW en 2030 y los 80 euros/kW en 2050 en un escenario de crecimiento básico y los 280 euros/kW en 2030 y los 130 euros/kW en 2050 en un escenario de crecimiento lento.

“La eficiencia más avanzada de los electrolizadores alcalinos es del 67%, que aquí se supone que aumentará en 0,3% puntos por año hasta alcanzar el 76% en 2050”, explicó además el grupo. “Los costes de los catalizadores no se consideran críticos porque el níquel es el electrocatalizador más común en la electrólisis de agua alcalina”.

LCOH

Para calcular el LCOH, el equipo de investigación asumió que una planta fotovoltaica está sobredimensionada en relación con la potencia de entrada del electrolizador en una proporción de 1,33. Con esta configuración, los electrolizadores tienen un 33% más de horas de carga completa (FLH) en comparación con el rendimiento fotovoltaico en cada ubicación. Se estima una degradación del 2% en el primer año y una degradación anual del 0,5% para el rendimiento de la planta fotovoltaica y se asume una degradación anual de la eficiencia de entre el 0,10 y el 1,50% para el electrolizador.

Los académicos especificaron que el LCOH actual del hidrógeno alimentado por energía solar alcanza su nivel más bajo de 0,031 euros/kWh en el desierto de Atacama, en Chile, que es la región con el mayor nivel de radiación solar del mundo, y el valor más alto de 0,081 euros/kWh en Helsinki, que es la región con la menor radiación entre los lugares elegidos. “Para 2030, el LCOH disminuirá en un 33% aproximadamente y en un 67% para 2050”, subrayaron. “Es destacable que el coste de la electricidad generada por la fotovoltaica es ya de alrededor del 63% del LCOH, aumentando hasta cerca del 74% en 2050. Esto sugiere que el CAPEX del electrolizador no jugará un papel importante en el desarrollo futuro del LCOH”.

Según los investigadores, el LCOH disminuirá hasta situarse entre 0,020 y 0,054 euros/MWh o entre 0,7 y 1,8 euros/kg en 2030 y entre 0,010 y 0,027 euros/MWh o entre 0,3 y 0,9 euros/kg en 2050. “Ya durante esta década, el hidrógeno solar será globalmente un combustible menos caro en comparación con el hidrógeno producido a partir de gas natural con almacenamiento de captura de carbono”, concluyen. “Los mejores emplazamientos de recursos solares del mundo alcanzan hoy la plena competitividad del hidrógeno verde frente al hidrógeno fósil basado en el metano, incluso sin la captura de carbono fósil”, añadió Breyer. “Ya no hay tiempo para los adornos y el lavado de cara verde, y las principales industrias, como la siderúrgica, la química, la marítima y la aeronáutica, tienen que ofrecer verdaderas estrategias de transición para reaccionar ante la enorme presión política y de los inversores”.

Sus conclusiones y la metodología asociada se describen en el artículo “The True Cost of Solar Hydrogen”, publicado en RRL Solar. El equipo de investigación está formado por científicos del LUT, la Basque Research and Technology Alliance (BRTA) de España, el instituto de investigación italiano Eurac, el Centro Común de Investigación (CCI) de la Comisión Europea y el Instituto Becquerel de Bélgica.