What will be the role of hydrogen in the Spanish energy demand? A modelling approach for the 2050 horizon.

Abstract

El hidrógeno finalmente está cobrando impulso como una de las tecnologías más prometedoras para la descarbonización del sistema energético. La UE ha establecido objetivos ambiciosos para la reducción de las emisiones de carbono y la transición verde. El hidrógeno, como vector energético, es considerado una solución potencial para lograr la neutralidad de carbono, especialmente en aquellos sectores difíciles de reducir. En la categoría de transporte, los vehículos de pila de combustible podrían convertirse en una alternativa limpia y asequible en las próximas décadas. Sin embargo, aún quedan muchos desafíos, y el desarrollo de la tecnología en los próximos años probablemente decidirá el futuro del hidrógeno. Para que tenga éxito, se deben realizar grandes inversiones con respecto a la infraestructura y la investigación del hidrógeno. En este momento, los gobiernos y las empresas se enfrentan a la decisión de comenzar a tomar acciones hacia el desarrollo de esta tecnología o enfocarse en otras alternativas sostenibles. La toma de decisiones y la planificación precisas serán esenciales para alcanzar los objetivos de sostenibilidad de la UE para las próximas décadas. En este contexto, el fin de esta tesis es proporcionar información relevante que pueda ayudar a decidir el futuro de la tecnología. Con ese objetivo, este trabajo proporciona una estimación de los costes futuros de los vehículos de pila de combustible de hidrógeno hasta el año 2050. En segundo lugar, los costes estimados se introducen en un modelo del sistema eléctrico español para analizar el efecto que puede tener el transporte de hidrógeno en el mix energético. También se realiza una comparación entre los costes y beneficios de los vehículos eléctricos de batería y los vehículos eléctricos de celda de combustible, y de cómo el coste relativo cambia la solución de movilidad óptima.

Hydrogen is finally gaining momentum as one of the most promising technologies for the decarbonisation of the energy system. The EU has stablished ambitious targets towards the reduction of carbon emissions and the green transition. Hydrogen, as an energy carrier, is seen as a potential solution for achieving carbon neutrality, especially in those hard-to-abate sectors. In the transportation category, fuel cell vehicles could become an affordable clean alternative in the following decades. However, many challenges still remain, and the development of the technology in the following years will likely decide the future of hydrogen. For it to succeed, large investments need to be made with regards to hydrogen infrastructure and research. Right now, governments and companies face the decision of whether to start taking action towards the development of this technology or focus on other sustainable alternatives. Accurate decision making and planning will be essential in order to reach the EU sustainability objectives for the following decades. In this context, the aim of this thesis is to provide relevant information which could help decide the future of the technology. With that objective, this paper provides an estimation for the future costs of the hydrogen fuel cell vehicles up until the year 2050. Secondly, the estimated costs are introduced into a model of the Spanish electric system in order to analyze the effect which hydrogen transportation can have into the energy mix. A comparison between the costs and benefits of battery electric vehicles and fuel cell electric vehicles is also performed, and how the relative cost changes the optimal mobility solution.