What will be the role of hydrogen in the Spanish
Energy Mix? A modelling approach for 2030 horizon

El hidrógeno está ganando cada vez más protagonismo debido a su posibilidad de reducir las emisiones de CO2 de acuerdo con el compromiso de París. El objetivo de este proyecto es implementar la cadena de valor del hidrógeno verde dentro de un modelo de optimización que se rige por una función objetivo que maximiza la sostenibilidad, en forma de indicadores sociales, políticos y económicos que se traducen en costes. El éxito del hidrógeno es incierto debido a la competitividad de los costes. El hidrógeno está expuesto a varios retos a lo largo de su cadena de valor que suponen importantes gastos, por lo que resulta menos atractivo a corto plazo. Sin embargo, la versatilidad del hidrógeno, su característica de vector energético y sus bajas emisiones de carbono hacen que este gas se considere un candidato como sustituto energético verde de los combustibles fósiles, permitiendo a la sociedad dar un paso hacia las emisiones netas cero para 2050. El modelo matemático Master.SO “Model for the Analysis of Sustainable Energy Roadmaps. Static Optimisation version” se basa en programación lineal (LP) con el objetivo de maximizar la sostenibilidad. Así, la sostenibilidad abarca tanto los costes privados como los externos relacionados con los aspectos sociales y medioambientales que se traducen en indicadores económicos como el PIB o el precio del CO2. Para ello, el modelo calcula una función objetivo, delimitada por restricciones, que persigue maximizar el bienestar social a largo plazo desde un punto de vista centralizado de los mercados energéticos. Para corroborar la correcta implantación del hidrógeno verde se ha realizado un análisis de sensibilidad considerando las tecnologías PEM, alcalina y SOEC. Las cuatro ejecuciones del modelo muestran el funcionamiento del mismo y la correcta incorporación de la cadena de valor del hidrógeno verde al mix energético español en el modelo MASTER.SO. El modelo funciona y está preparado para ser actualizado y poder realizar nuevos análisis.

Hydrogen is gaining increasingly prominence due to its potential to reduce CO2 emissions in line with the Paris commitment. The aim of this project is to implement the green hydrogen value chain within an optimisation model that is driven by an objective function that maximises sustainability, in the form of social, political and economic indicators that are translated into costs. The success of hydrogen is uncertain due to cost competitiveness. Hydrogen is exposed to several challenges along its value chain that entail significant costs, making it less attractive in the short term. However, hydrogen's versatility, energy carrier characteristics and low carbon emissions make it a candidate as a green energy substitute for fossil fuels, enabling society to take a step towards net zero emissions by 2050. The mathematical model Master.SO "Model for the Analysis of Sustainable Energy Roadmaps. Static Optimisation version" is based on linear programming (LP) with the objective of maximising sustainability. Thus, sustainability encompasses both private and external costs related to social and environmental aspects that are translated into economic indicators such as GDP or CO2 price. To this end, the model calculates an objective function, bounded by constraints, that seeks to maximise long-term social welfare from a centralised point of view of the energy markets. To corroborate the correct implementation of green hydrogen, a sensitivity analysis has been carried out considering PEM, alkaline and SOEC technologies. The four model runs show how the model works and the correct incorporation of the green hydrogen value chain into the Spanish energy mix in the MASTER.SO model. The model works and is ready to be updated for further analysis.