Autor: MARTÍNEZ RODRÍGUEZ, Miguel
Título: Pipeline Regulation for Hydrogen: Choosing Between Paths and Networks
Fecha: 2026
Materia: ---
Escuela: E.T.S. DE INGENIEROS INDUSTRIALES
Departamento: INGENIERIA DE ORGANIZACION, ADMINISTRACION DE EMPRESAS Y ESTADISTICA
Acceso electrónico: https://oa.upm.es/93521/
Director/a(s):
- Director/a: HIDALGO NUCHERA, Antonio
Resumen: The reliance on hydrogen as part of the transition to a low-carbon economy will require developing dedicated pipeline infrastructure. This deployment will be shaped by regulatory frameworks governing investment and access conditions, ultimately structuring how the commodity is traded. This thesis assesses regulation for hydrogen infrastructure as well as the resulting market design assuming the application of unbundling requirements. For this purpose, it develops a general economic framework for pipeline infrastructure, focusing on asset specificity, market power and access rules. It further identifies the scope of application of regulation as a key design feature. Regulation can be set to individual pipelines or to entire networks. When treated as entire networks, the infrastructure can provide flexibility to enhance market liquidity. In this way the commodity can be traded across the entire network in virtual trading hubs. However, this design requires establishing network monopolies which rely on central planning, limit investment signals and reduce the overall dynamic efficiency of the sector. The thesis further compares the regulation applied to US and EU natural gas pipeline infrastructure in addition to the different characteristics of the EU hydrogen sector. Both markets, the EU and the US, differ on the scope of application of regulation which is applied to entire networks and to individual pipelines respectively. When compared with the EU and US natural gas sectors, the EU hydrogen sector presents different characteristics. In particular it lacks the factors that justified the application of network regulation to the EU natural gas sector. First, the cost function of renewable hydrogen suggests lower market concentration compared to the early EU natural gas sector. Second, renewable hydrogen production can be decentralised and is subject to large locational flexibility. Third, retail competition is expected to be less relevant in the hydrogen sector compared to the liberalised EU gas market. Fourth, barriers to liquidity such as those encountered in the EU natural gas sector are not expected in the hydrogen sector. Finally, network planning is even more critical in hydrogen markets, as infrastructure must be built from scratch. Preserving strong, granular (locational) investment signals is therefore essential to avoid potentially stranded assets and to support efficient development. Based on the different challenges faced by the EU hydrogen sector, the thesis draws lessons for a regulatory framework establishing the main building blocks of a hydrogen target model, concluding that a pipeline-based application of regulation is more appropriate. The thesis concludes by recommending the review of the EU regulatory framework for a hydrogen market. It recommends shifting away from the planned application of regulated third-party access to entire hydrogen networks, as proposed in the Hydrogen and Decarbonised Gas Market Package, for implementation by 2033. Instead, the regulatory model should focus on: - The application of regulation to individual pipelines rather than entire networks. - A more significant role for long-term capacity contracts to underpin investment. - The use of negotiated third-party access supported by light-touch regulation and market-based coordination mechanisms for infrastructure access. While challenges remain for fully replicating the US regulatory model to the EU, some aspects of the US approach offer valuable insights. These include using market mechanisms to allocate short-term access to infrastructure and light-touch regulation to address potential market power in the provision of incremental capacity. Moreover, past EU experiences with negotiated third-party access and pipe-to-pipe competition offer useful precedents that should inform the development of a fit-for-purpose hydrogen regulatory model. RESUMEN El desarrollo del sector del hidrógeno renovable como parte de la transición hacia una economía baja en carbono exigirá desarrollar infraestructura de transporte. Este despliegue estará condicionado por los marcos regulatorios que gobiernen la inversión y las condiciones de acceso a la infraestructura, que determinará asimismo la estructura del mercado y las formas de contratación del hidrógeno. La tesis evalúa el diseño de mercado y la regulación de la infraestructura de hidrógeno, partiendo de la aplicación de requisitos de separación de actividades (`unbundling). Para ello, desarrolla un marco regulatorio general para infraestructuras de gaseoductos, enfocándose en la especificidad de los activos (`asset specificity), el poder de mercado y las reglas de acceso. Asimismo, identifica el ámbito de aplicación de la regulación como elemento clave de un marco regulatorio. La regulación puede aplicarse a gaseoductos de modo individual o a redes en su conjunto. Regulada como redes, la infraestructura puede facilitar el intercambio de la mercancía y mejorar la liquidez del mercado; de este modo, el intercambio comercial puede ocurrir en hubs virtuales que abarcan toda la red. Sin embargo, este diseño exige establecer monopolios de red, apoyados en planificación centralizada, que debilitan las señales de inversión y reducen la eficiencia dinámica del sector. La tesis compara los modelos regulatorios y el diseño del mercado de gas natural en Estados Unidos y en la Unión Europea. Ambos mercados difieren en el ámbito de aplicación de la regulación: en la UE ésta se aplica a redes completas, mientras que en EE.UU. se aplica a gasoductos individuales. En comparación con los sectores de gas natural de la UE y de EE.UU., el sector del hidrógeno en la UE presenta rasgos diferenciales y carece de los factores que justificaron la aplicación de la regulación a redes en la UE. Primero, los costes de producción del hidrógeno renovable sugieren una menor concentración de mercado. Segundo, la producción de hidrógeno renovable puede descentralizarse y goza de gran flexibilidad geográfica. Tercero, se prevé que la competencia minorista tenga una menor relevancia en el sector del hidrógeno. Cuarto, no se esperan barreras a la liquidez del tipo observado en el mercado de gas natural de la UE. Por último, la planificación de la red es todavía más crítica en el sector del hidrógeno, ya que la infraestructura debe construirse desde cero. Preservar señales de inversión sólidas y granulares es, por tanto, esencial para favorecer un desarrollo eficiente. La tesis extrae lecciones para un marco regulatorio para un diseño de mercado en el sector del hidrógeno, concluyendo que una aplicación de la regulación a gasoductos de modo individual puede ser más adecuada. La tesis propone revisar el marco regulatorio de la UE para el mercado de hidrógeno. Recomienda abandonar la aplicación prevista del acceso de terceros regulado a redes completas, tal como plantea el marco europeo establecido en el Paquete sobre Hidrógeno y Gases Descarbonizados. En su lugar, propone centrar el modelo regulatorio en: - Aplicación de la regulación a gasoductos individuales, no a redes completas. - Un papel más relevante de los contratos de capacidad a largo plazo que respalden la inversión en gaseoductos. - Uso de acceso a terceros negociado, apoyado en regulación ligera y mecanismos de coordinación basados en el mercado para el acceso a la infraestructura. Si bien persisten retos para replicar plenamente en la UE el modelo regulatorio estadounidense, ciertos elementos ofrecen enseñanzas valiosas: entre ellos, el uso de mecanismos de mercado para coordinar el acceso a corto plazo a la infraestructura y regulación más liviana para abordar el posible abuso de poder de mercado. Las experiencias de competencia entre gaseoductos que tuvieron lugar en el sector del gas europeo constituyen un precedente útil que deberían orientar el diseño de un modelo regulatorio de hidrógeno.