Producir combustibles sintéticos a gran escala elevaría hasta un 49 % la demanda eléctrica

Los combustibles sintéticos basados en hidrógeno, conocidos por su denominación en inglés como efuels, se han posicionado durante los últimos años como posibles facilitadores de la transición energética en la Unión Europea al representar una alternativa a los derivados fósiles tradicionales. Sin embargo, una investigación liderada desde la Escuela de Ingenierías Industriales de la Universidad de Valladolid (UVa) concluye que sus beneficios disminuyen de forma notable cuando su aplicación se extrapola de instalaciones concretas al conjunto del sistema energético europeo.

Estos compuestos se producen a partir de hidrógeno y carbono capturado de las emisiones industriales o del propio aire, motivo por el que suelen presentarse como energías neutras. No obstante, el trabajo publicado en la revista científica Energy Policy bajo el título 'Decarbonization potential and limits of e-fuel policies in the EU' analiza las consecuencias reales de su implantación a gran escala en el horizonte del año 2050, evaluando tanto las emisiones directas como las indirectas, así como las necesidades de generación eléctrica, infraestructuras y recursos.

El autor principal del trabajo e investigador del Departamento de Ingeniería Eléctrica de la UVa, Juan Manuel Campos-Rodríguez, ha explicado la necesidad de evaluar con precisión estas tecnologías antes de su despliegue masivo. "Estos combustibles se han posicionado como una alternativa prometedora, pero la realidad es que hay que hacer muy bien las cuentas y ver hasta qué punto es realmente viable o contribuyen tanto a la descarbonización, ya que a grandes escalas la producción parece no ser tan neutra en carbono como se pensaba inicialmente", ha señalado el especialista.

El documento centra su análisis en dos variantes concretas que pueden aprovechar las tecnologías e infraestructuras ya existentes, como son el metano sintético, en estado gaseoso, y el metanol sintético, en estado líquido. Pese a esta ventaja operativa, los requerimientos energéticos del proceso productivo parecen superar a los beneficios obtenidos, toda vez que la fabricación exige una sucesión de transformaciones químicas con un alto coste energético.

Tal y como ha detallado Campos-Rodríguez, "producir estos combustibles requiere algo más que disponer de hidrógeno. El proceso implica varias transformaciones energéticas: primero hay que generar grandes cantidades de electricidad, transformarla en hidrógeno y posteriormente capturar y añadir CO2 a este hidrógeno para sintetizar el combustible. Estos procesos de transformación son muy ineficientes y consumen mucha energía".

El impacto sobre la red eléctrica y las renovables

A partir de esta premisa, el estudio determina que el consumo derivado de la producción a gran escala podría no compensar las ventajas de estas alternativas basadas en hidrógeno, ya que sustituir un derivado fósil por esta vía no elimina la demanda energética, sino que la traslada directamente al sistema eléctrico. Para cuantificar este efecto, los investigadores han planteado diferentes escenarios con distintas cuotas sobre la demanda final de energía europea prevista para mediados de siglo.

"Los resultados muestran que cuanto mayor es la implantación de efuels, mayor es también la presión sobre el sistema eléctrico y más difícil resulta producirlos con bajas emisiones. En el escenario más ambicioso, con un 15 % de combustibles sintéticos, la generación eléctrica necesaria aumenta aproximadamente un 49 % respecto al escenario de crecimiento verde sin este tipo de combustibles", ha precisado el investigador de la institución académica vallisoletana.

Aunque diversas políticas y documentos comunitarios apuntan a las energías renovables para cubrir este incremento de la demanda, el modelo WILIAM, utilizado en este trabajo y desarrollado por el grupo de investigación GEEDS en el marco de proyectos europeos como HYDRA o LOCOMOTION, demuestra que el problema no se resuelve únicamente instalando más capacidad. Un aumento de parques eólicos o fotovoltaicos añadiría tensiones vinculadas a la gestión de fuentes variables, las necesidades de almacenamiento y el denominado curtailment, término que define la energía renovable desaprovechada cuando la producción supera la capacidad de absorción de la red. De este modo, su uso masivo obliga a considerar de forma conjunta la generación, las redes, el almacenamiento y la gestión de la demanda.

El reto de capturar el dióxido de carbono

Otro de los factores que condicionan el futuro de estos compuestos es la obtención del dióxido de carbono necesario para su síntesis, ya sea a través de emisiones industriales, procesos del sector energético o mediante la extracción directa del aire. El informe advierte de que estas vías resultan insuficientes en las previsiones de mayor implantación de los combustibles sintéticos en el continente.

El investigador principal del estudio ha reconocido estas limitaciones técnicas y económicas al observar la evolución de las distintas proyecciones. "En los escenarios de menor penetración las fuentes industriales pueden proporcionar una parte importante del CO2 necesario. Sin embargo, a medida que va aumentando el porcentaje estos recursos pueden resultar insuficientes y es necesario recurrir a fuentes alternativas, como la captura directa del carbono presente en la atmósfera y la tecnología y el procedimiento, hoy por hoy, es caro e ineficiente", ha matizado.

Con todo, los autores apuntan que estas soluciones pueden contribuir al proceso de descarbonización si se evalúa adecuadamente su escala de despliegue dentro del sistema global. "Este tipo de combustibles puede ser muy útil en algunos sectores difíciles de electrificar, como la aviación o el transporte marítimo y podría darse una reducción importante de la dependencia del petróleo. Sin embargo, hay que evaluar su despliegue considerando las múltiples dimensiones del sistema energético y sus interacciones: el consumo de energía y agua, la capacidad de producción de cada región, el esfuerzo adicional... Puede que haya regiones que sí produzcan con cero emisiones, pero no todos los sitios van a tener esa capacidad si queremos desplegarlo a gran escala", ha concluido Campos-Rodríguez.

Así las cosas, el trabajo determina que estos compuestos, en palabras de su autor principal, "ayudarán a descarbonizar, pero no van a ser una solución mágica". El reto para los próximos años radicará en definir en qué sectores aportan un valor real y en qué ámbitos existen alternativas más sostenibles dentro del conjunto del panorama energético comunitario.