# Suministro y almacenamiento

# Presentación

El sistema energético actual depende de una compleja red de infraestructuras para implementar sistemas de suministro de energía y satisfacer la dinámica demanda. Con la transición de múltiples sectores de la economía energética hacia un futuro de descarbonización, un sistema energético más estrechamente integrado será aún más crítico para aprovechar la electricidad, los gases, los líquidos y la infraestructura energética existente. La mayor implementación de las portadores de energía alternativa (AEC) y combustibles tendrá un impacto en el transporte y el suministro de energía, que debe realizarse de forma asequible, confiable y resistente. Toda la infraestructura existente y probada desempeñará un papel clave en la habilitación de las AEC, pero debe evaluarse para garantizar la adecuación y la durabilidad del servicio. En el futuro, el desarrollo de nuevas infraestructuras garantizará que la energía se suministre donde y cuando se necesite en toda la economía. El objetivo del TSC de suministro y almacenamiento es identificar y explorar la viabilidad tecnoeconómica de diferentes tecnologías que podrían permitir el suministro, el transporte y el almacenamiento de las AEC.

La implementación de tecnologías y soluciones de infraestructura confiables y de bajo coste podría permitir múltiples vías para reducir las emisiones de CO₂ para los diversos factores de la economía. Estas vías van desde la captura del CO₂ de las fuentes industriales y su almacenamiento de forma subterránea hasta la integración de las AEC y los combustibles como el hidrógeno, el amoniaco, los biocombustibles y/o los combustibles sintéticos. Cada vía podría requerir un sistema de almacenamiento y suministro diferente para transportar estas AEC, así como el CO₂ capturado desde el punto de producción hasta el usuario final o el sitio de secuestro.

La visión de cómo es este sistema de almacenamiento y suministro y su configuración óptima depende de la futura combinación energética; sin embargo, aprovechar la infraestructura energética existente para permitir el uso de las AEC ofrece una enorme oportunidad que podría resultar económica y reducir las barreras para su adopción a gran escala. La Red Europea de Gestores de Redes de Transporte de Electricidad ya está estudiando la reutilización de los gasoductos de gas natural existentes con los esfuerzos iniciales para mezclar hidrógeno en los gasoductos (Gas for Climate, 2020). Si bien la integración de las AEC en las redes existentes sirve como prueba de concepto, es importante tener en cuenta las diferencias en la infraestructura de gas en Europa frente a otras partes del mundo. A modo de ejemplo, la infraestructura de los EE. UU. no es uniforme y está compuesta por materiales nuevos y antiguos que se verán afectados de manera diferente por las AEC, como el hidrógeno. Todavía quedan cuestiones técnicas por resolver en relación con el impacto de estas AEC en los gasoductos y en las instalaciones de almacenamiento geológico. Habrá que evaluar la viabilidad y el coste de la readaptación de las infraestructuras de gas y líquidos existentes. Esto también incluye la posibilidad de utilizar terminales de gas natural licuado para el amoniaco, así como la infraestructura existente posterior para la exploración y producción de petróleo y gas para el almacenamiento de CO₂.

Es posible que, en algunos casos, la readaptación de la infraestructura no sea el mecanismo más rentable para implementar las AEC, ya sea por las limitaciones de la combinación o la conversión o por la capacidad de descarbonización de manera significativa. Como se muestra en la figura 21, la combinación del hidrógeno con el gas natural no equivale a una reducción en las emisiones de CO₂ de las aplicaciones de uso final. Hay muchos proyectos de investigación en curso en todo el mundo que abordan las oportunidades y los desafíos que presenta la mezcla de hidrógeno en la infraestructura existente de gas natural. Pese a la limitada reducción de las emisiones de CO₂ que se asocian a las combinaciones de hidrógeno más bajas, la infraestructura existente podría respaldar una mayor implementación del hidrógeno a corto plazo al aumentar la demanda del combustible en comparación con su uso actual (que se limita principalmente al procesamiento del petróleo y la producción de fertilizantes). Este TSC evaluará las compensaciones entre el aprovechamiento de las infraestructuras existentes y la construcción de otras nuevas.

Figura 21: Potencial de reducción de CO₂ de las combinaciones de hidrógeno y gas natural en relación con el uso de gas natural al 100 %

Entre las opciones adicionales para el suministro y el almacenamiento de las AEC se incluye la construcción de nuevas infraestructuras, como los gasoductos específicos para el hidrógeno (que ya existen en los EE. UU.), así como el uso de tecnologías emergentes, como el almacenamiento con base en materiales o el almacenamiento con base en líquidos. Las soluciones de almacenamiento con base en materiales, como los hidruros metálicos, los adsorbentes, las nanoestructuras de carbono o los hidrocarburos orgánicos líquidos resultan alentadoras para almacenar el hidrógeno, ya que permiten que el almacenamiento sea más denso y compacto, así como que se haga a temperaturas cercanas a la del ambiente y a menor presión.

Los biocombustibles, que incluyen el gas natural renovable (GNR) y los combustibles sintéticos de sustitución directa, se benefician de la capacidad de aprovechar la infraestructura existente de gas y líquidos debido a la compatibilidad directa con los hidrocarburos con base en combustibles fósiles. El almacenamiento y suministro de estos combustibles no será un área de interés para este TSC, ya que las tecnologías y soluciones están disponibles y asentadas.

# Preguntas clave de la investigación

¿Qué AEC y combustibles aceptarán y adoptarán con facilidad los consumidores?
1. ¿Los usuarios finales ulteriores demandarán el combustible?
2. ¿Pueden los productores que abastecen suministrar suficiente combustible?
3. ¿Cuáles son las formas rentables de suministrar y almacenar estos combustibles y de capturar y secuestrar CO₂?
¿Qué papel podrían desempeñar las redes de suministro y almacenamiento existentes en la tarea de aumentar la adopción de las AEC en la transición del sistema energético hacia un futuro con menos emisiones de carbono?
¿De qué manera podrían adaptarse o evolucionar las redes de suministro y almacenamiento para satisfacer la demanda y las expectativas de los consumidores en 2050? ¿Qué transiciones deberán producirse en los próximos 30 años para hacer posible este futuro?
¿Hasta qué punto puede readaptarse la infraestructura actual de sistemas de almacenamiento y suministro de hidrocarburos para dar cabida a una AEC de forma rentable y, al mismo tiempo, aportar valor para una profunda reducción de las emisiones de carbono? ¿Cuáles son las compensaciones que podrían conducir a la implementación de un sistema completamente nuevo?
¿Qué nuevas infraestructuras de suministro y almacenamiento serán necesarias en el futuro para sustituirlas o ampliar su capacidad cuando se produzca la transición a nuevos combustibles?
¿Qué tecnologías de almacenamiento emergentes se están desarrollando para aplicaciones estacionarias, así como para el almacenamiento a gran escala?

# Esfuerzos de la investigación

El TSC de suministro y almacenamiento pretende organizar la investigación de acuerdo con las cuatro metas principales que se indican a continuación.

# Metas de la investigación

# Meta 1: Identificar los requisitos críticos de suministro y almacenamiento de las alentadoras vías de descarbonización

Estrategia 1: Desarrollar un proceso global de evaluación de la tecnología de suministro y almacenamiento
- Acción: Revisar los enfoques globales para el suministro y el almacenamiento de las AEC y CO₂ (capturado en fuentes puntuales o utilizando DAC). Revisar las estrategias de suministro y almacenamiento de energía, combinaciones de hidrógeno y gas natural, amoniaco, CO₂ y fuentes líquidas orgánicas. Pueden considerarse otras vías de combustible en función de los aportes de los demás TSC.
Estrategia 2: Realizar análisis de panoramas y evaluaciones de planificación
- Acción: Con los aportes de los otros TSC, trazar vías de descarbonización para los principales sectores de uso final. Determinar los parámetros críticos operativos, como la demanda total y la demanda máxima de energía, la respuesta a la demanda y los índices y presiones de producción/suministro para los distintos panoramas. Desarrollar panoramas para las regiones geográficas específicas, según sea necesario.

# Meta 2: Realizar evaluaciones sobre el impacto

Estrategia 1: Identificar impactos y brechas
- Acción: Llevar a cabo revisiones y análisis del estado de desarrollo para cada vía de combustible que se identifique y priorice. Las áreas técnicas clave que se investigarán pueden incluir:
  - la integridad de la infraestructura heredada
  - los desafíos de la readaptación
  - la combinación, dosificación y separación
  - la supervisión del combustible
  - el metraje del combustible
  - los aspectos de salud, seguridad y medioambiente
  - códigos y estándares
  - políticas, reglamentaciones e incentivos
  - herramientas de simulación de geoalmacenamiento del hidrógeno
  - tanques de almacenamiento sobre y bajo tierra
Estrategia 2: Establecer proyectos de pruebas y validación
- Acción: Cuando se identifiquen las brechas en los conocimientos, podrán proponerse proyectos adicionales de modelado y a escala de laboratorio y piloto para caracterizar y evaluar mejor los impactos. Los proyectos de pruebas y validación se informarán mediante los parámetros del Listado 1 (es posible que no todos los parámetros puedan aplicarse a cada combustible bajo en carbono).

Listing 1: Parámetros de prueba y validación de suministro y almacenamiento

Impacto en el contenido energético/propiedades físicas

Valor calórico
Índice de Wobbe (gases)
Ecuación de estado (EoS) para combinaciones de combustibles

Impactos en el medioambiente, la salud y la seguridad (EH&S)

Explosividad, inflamabilidad, combustibilidad
Odorización del combustible (gas)/coloración (líquidos)
Detección de fugas
Respuesta de emergencia

Impactos operativos

Integridad del sistema de transmisión y suministro
- Cambios en las condiciones operativas
- Rendimiento de las tuberías, las válvulas y las juntas
Precisión y rendimiento de los medidores
Detección de fugas
Combinación y dosificación

Impacto en las instalaciones de almacenamiento subterráneo

Integridad de los pozos y de las bocas de pozo
Tubos, empaquetadores, juntas y cementos
Contención geológica y pérdidas de inventario
Interacciones hidrogeoquímicas
Conversión biológica y contaminación del combustible

Impactos en las reglamentaciones y estándares

Aplicabilidad de las reglamentaciones existentes
Aplicabilidad de los estándares existentes

Impacto en los materiales de construcción

Fragilidad
Corrosión
Erosión
Permeación
Análisis de fallos

Impactos en compresores y estaciones de bombeo

Rendimiento
Diseño
Tamaño
Energía auxiliar

Impacto en los bienes de almacenamiento en la superficie

Integridad de los tanques de almacenamiento a granel (terminales de combustible)
- Tuberías, válvulas, bombas y juntas auxiliares
Integridad de los tanques de las estaciones de llenado (distribución)
- Tuberías, válvulas, bombas y juntas auxiliares
Pérdidas/control de inventario (criogénico; evaporación)
Detección de fugas

Impactos en el mantenimiento

Reparaciones y rehabilitación
Frecuencia del mantenimiento/inspección

Facturación al cliente

Facturación y créditos por valor calórico

Impacto de la combinación/contaminación del combustible

Tecnologías de separación
Combinaciones centralizadas frente a las descentralizadas

# Meta 3: Comprender los factores de impulso, las oportunidades y los desafíos de los requisitos para la infraestructura futura

Estrategia 1: Llevar a cabo evaluaciones tecnoeconómicas de la readaptación de la infraestructura existente
- Acción: Identificar y evaluar las tecnologías necesarias para todos los componentes de suministro y almacenamiento, que incluyen, entre otros, los sistemas de transmisión y distribución, las instalaciones de almacenamiento subterráneo, los tanques de superficie, los compresores, las bombas y los equipos de acondicionamiento/separación. También se identificarán y evaluarán los cambios que resulten de las operaciones, el mantenimiento, los códigos y estándares, y el medioambiente, la salud y la seguridad para permitir el uso de cada AEC.
Estrategia 2: Llevar a cabo evaluaciones tecnoeconómicas de la nueva infraestructura
- Acción: Identificar y evaluar las tecnologías necesarias para construir una infraestructura para el suministro y almacenamiento, que incluye, entre otros, los sistemas de transmisión y distribución, las instalaciones de almacenamiento subterráneo, los tanques de superficie, los compresores, las bombas y los equipos de acondicionamiento/separación. También se identificará y evaluará la necesidad de nuevas operaciones, el mantenimiento, los códigos y estándares, y el medioambiente, la salud y la seguridad para permitir el uso de cada AEC.

# Meta 4: Identificar y dirigir las iniciativas para acelerar el desarrollo tecnológico avanzado

Estrategia 1: Identificar y avanzar en las nuevas tecnologías de suministro y almacenamiento
- Acción: Supervisar las nuevas tecnologías para identificar materiales y procesos innovadores.
- Acción: Diseñar demostraciones de banco o a pequeña escala para evaluar la viabilidad y acelerar la adopción de nuevas tecnologías según sea necesario.

# Papel previsto de la LCRI en el desarrollo tecnológico

Habitualmente, el TSC evalúa el panorama de las tecnologías comerciales y en desarrollo que sean importantes para los objetivos de la investigación. El TSC ha organizado las tecnologías según el papel previsto de la LCRI en el desarrollo tecnológico (consulte la figura 22). El TSC trata de equilibrar muchas consideraciones a la hora de elegir el nivel de actividad previsto. Entre estas consideraciones se encuentran el período de implementación previsto, el nivel de esfuerzo, el enfoque y la inversión de otras organizaciones o iniciativas que tienen objetivos similares, el papel potencial de apoyo a diversas industrias o sectores en las estrategias de descarbonización y la cantidad de información relevante disponible para realizar análisis exhaustivos, entre otras. Durante la iniciativa, el TSC pretende actualizar estas posiciones con base en los resultados de la investigación de las actividades en curso del TSC y en los resultados de la modelización de la economía energética producidos por el TSC de análisis del sistema integrado de energía.

# Áreas de investigación conjuntas con otros subcomités técnicos

A continuación se enumeran las áreas en las que se prevé la investigación conjunta con otros TSC y la integración de sus actividades.

Aspectos de seguridad de la manipulación, el transporte y el almacenamiento de hidrógeno, amoniaco y otras AEC.
Impactos medioambientales del almacenamiento de AEC y CO₂.
Impulsores del uso final de la AEC e impactos de la demanda en el suministro de estas.
Capacidades de producción/suministro e impactos de la disponibilidad de la AEC y de combustible.

Procesos electrolíticos Generación de energía