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Fuente: MIT Technologyreview
URL-Original: https://www.technologyreview.es/s/12216/tr10-hidrogeno-verde-para-competir-con-los-combustibles-fosiles

Gracias a la caída en los precios de las energías renovables de bajo coste, el hidrógeno podría proporcionar una fuente de energía limpia y neutra en carbono. Europa lidera el camino

por Peter Fairley | traducido por Ana Milutinovic

  •  ¿Qué? El hidrógeno podría proporcionar una fuente de energía limpia y neutra en carbono si se produce mediante renovables.
  • ¿Por qué? El hidrógeno verde puede sustituir el gas natural, el diésel y la gasolina que se utilizan en barcos, camiones, autobuses y coches.
  • ¿Quién? ThyssenKrupp, Get H2 Nukleus Nowega, Nel Hydrogen y Siemens.
  • ¿Cuándo? Ya.

El hidrógeno es un combustible atractivo. Un kilogramo tiene aproximadamente tres veces más densidad energética que la misma cantidad comparable de diésel o gasolina. Si se logra producir de manera limpia y económica, podría ser la clave para limpiar una variedad de complicados sectores estratégicos.

En la actualidad, la mayor parte del hidrógeno fabricado se obtiene combinando gas natural con vapor a altas temperaturas. Es un proceso que consume mucha energía y emite cantidades considerables de dióxido de carbono, el principal gas de efecto invernadero que impulsa el cambio climático. Pero un porcentaje pequeño y creciente se obtiene al dividir el agua en sus elementos constituyentes mediante electricidad, un proceso conocido como electrólisis.

Esto también requiere mucha energía, pero si dicha electricidad proviene de una fuente renovable como la energía eólica o solar, la producción de emisiones nocivas se reduce una mínima cantidad. Este hidrógeno llamado "verde" es hoy en día aproximadamente tres veces más caro de producir que el derivado del gas natural (que es principalmente metano, cuyas moléculas están compuestas por un átomo de carbono unido a cuatro átomos de hidrógeno).

Pero su precio actual es la mitad de lo que costaba hace 10 años. Y podría abaratarse mucho más a medida que el coste de la energía eólica y solar siga cayendo y se pongan en activen las economías de escala para producción de hidrógeno verde. Si eso ocurre, el hidrógeno verde podría convertirse en un combustible estratégico para un futuro descarbonizado. Paralelamente, a medida que las técnicas de captura de carbono mejoran, se podrá generar hidrógeno a partir de gas natural sin liberar tanto dióxido de carbono a la atmósfera.

El hidrógeno es valioso en parte debido a su versatilidad. Se puede quemar como sustituto de los combustibles fósiles como carbón, petróleo y gas natural. Todos estos combustibles producen dióxido de carbono cuando se queman, mientras que la quema del hidrógeno puro en una turbina produce solo vapor de agua. No obstante, también cataliza la producción de óxidos de nitrógeno nocivos debido a las altas temperaturas involucradas. Otra forma de utilizar el hidrógeno es en células de combustible, que combinan hidrógeno con oxígeno para crear agua y electricidad, lo contrario de la electrólisis, pero sin producir óxidos de nitrógeno.

El hidrógeno puede alimentar vehículos, como coches, autobuses, trenes y aviones, ya sea a través de las células de combustible o mediante quema directa. La quema de hidrógeno también puede generar calor libre carbono para su uso en fábricas de acero, plantas de cemento y otras industrias. Y el hidrógeno verde puede sustituir a su homólogo utilizado como materia prima casi en todo, desde las refinerías hasta las plantas de fertilizantes, reduciendo las emisiones de CO2. Algunos entornos industriales, como las fábricas de acero y plantas químicas, también pueden utilizar el oxígeno producido como subproducto.

Independientemente de cómo se fabrique, el hidrógeno sigue siendo difícil almacenar y transportar de forma segura y asequible, especialmente para algunas aplicaciones prometedoras como la aviación. (¿Recuerda el Hindenburg?) Por eso, otra opción es combinarlo con carbono, que se puede capturar de la atmósfera, en un proceso llamado captura de aire, o de las chimeneas, para producir combustibles líquidos de hidrocarburos sintéticos más fáciles de manejar que el hidrógeno. Estos combustibles líquidos pueden ser un sustituto más limpio y similar a la gasolina o al diésel.

El hidrógeno también se puede utilizar para almacenar energía de las centrales renovables, que luego se puede convertir de nuevo en electricidad y alimentar a la red si el viento amaina, si aparecen nubes o si aumenta la demanda.

Con tantos usos posibles, la Agencia Internacional de Energía (AIE) predice que para 2050, el hidrógeno podría satisfacer más del 10 % de las necesidades energéticas globales, produciendo más de 11 millones de gigavatios-hora de energía al año. Eso requerirá invertir más de 3,3 billones de euros en infraestructura para producir, almacenar y transportar el hidrógeno. Europa por sí sola tiene como objetivo 40 gigavatios de capacidad de electrólisis para 2030. (Eso representaría aproximadamente el 2 % del camino hacia la predicción de la AIE para 2050). "Hay un tsunami de oportunidades desde principios de [2020]. Es increíble la cantidad de proyectos grandes y realistas que se avecinan", afirma el director del negocio del hidrógeno verde de Uhde Chlorine Engineers (la subsidiaria del conglomerado alemán ThyssenKrupp), Christoph Noeres.

Qué verde era mi valle

Los valles del hidrógeno (proyectos regionales que ubican plantas de electrólisis donde puedan dar servicio a múltiples propósitos industriales), se están formando en toda Europa. Cerca de Hamburgo, en el norte de Alemania, ThyssenKrupp forma parte de un consorcio del hidrógeno verde de 89 millones de euros respaldado por una subvención de 30 millones de euros por el Gobierno alemán. El proyecto planificado incluye una refinería, una fábrica de cemento, generadores de energía y un parque eólico offshore.

Al principio, su hidrógeno verde sustituirá una fracción del hidrógeno gris (a veces se denomina así la energía hidroeléctrica derivada del gas natural) que se utiliza en la refinería. Luego, el grupo alemán planea provocar la reacción entre el hidrógeno y el dióxido de carbono capturado de la fábrica de cemento para producir metanol y combustible sintético para aviones.

Unos 240 kilómetros al suroeste, otro consorcio del hidrógeno verde reutilizará gasoductos desactivados para transportar el gas hidrógeno. El consorcio planea construir un electrolizador de 100 megavatios. Desde allí, espera canalizar el hidrógeno a través de una red de 130 kilómetros en la región industrial del Ruhr (Alemania).

Si esta reutilización de las viejas tuberías funciona, los electrolizadores conectados a ellas podrían suministrar el hidrógeno verde a casi todas las industrias principales de Alemania. Eso aliviará la presión sobre la congestionada red eléctrica alemana y proporcionará un suministro de energía de respaldo para los períodos menos soleados y sin viento.

Se están iniciando otros grandes proyectos en los Países Bajos, Italia, España, Francia, Gran Bretaña, Canadá, Australia, Japón y China. Inicialmente, el hidrógeno que producen estos proyectos será caro. Sin embargo, la consultora McKinsey estima que para 2030 el hidrógeno verde será tan barato como el hidrógeno gris, gracias a la electrólisis más barata y la generación de la electricidad renovable, así como al aumento de los costes del carbón

El Sol brilla fuerte

Para que el hidrógeno esté a la altura de su potencial, las políticas públicas serán cruciales. Para empezar, los reguladores o legisladores deberán establecer políticas para permitir que los existentes gasoductos de gas natural también transporten el hidrógeno, lo que se conoce como "mezcla", y exigir recortes en las emisiones de carbono para impulsar la demanda del hidrógeno.

Algo de esto ya está pasando. Alemania realizó un cambio importante a finales del año pasado, liberando a los productores del hidrógeno verde de ciertos recargos por la electricidad. Esto ha sido, en efecto, un reconocimiento por parte del Gobierno alemán de que el hidrógeno verde es una extensión de la energía solar y eólica renovable. Otras regulaciones en debate en toda Europa requerirían reducciones de carbono en las refinerías y en las fábricas de acero, y en otras industrias pesadas, bajo la Directiva sobre Energía Renovable de la Comisión Europea.

El director asociado del programa Advanced Power and Energy de la Universidad de California en Irvine (EE. UU.) Jack Brouwer cree que se necesitan políticas similares para que el hidrógeno verde funcione en EE. UU., pero apenas han empezado las conversaciones sobre eso.

Mientras que los Gobiernos europeos exigen que los gasoductos de gas natural acepten el hidrógeno verde, en cantidades tan altas como el 12 % en volumen en los Países Bajos, los operadores de gas estadounidenses a menudo se oponen a la mezcla.

Rechazar la mezcla de hidrógeno es un serio obstáculo, según Brouwer. California (EE. UU.) ya tiene una norma que exige que un tercio del hidrógeno bombeado en las estaciones de servicio para los vehículos con pilas de combustible provenga de fuentes renovables. Pero actualmente resulta difícil conseguir hidrógeno verde. Brouwer asegura que, si los productores pudieran utilizar las tuberías de gas natural existentes como red de distribución, se podrían construir más electrolizadores en áreas remotas que son particularmente ventosas o soleadas de manera rentable.

También quedan muchos otros escollos técnicos por superar. La escala de la energía eólica y solar necesaria para activar el funcionamiento de una red global de plantas de electrólisis es enorme. Brouwer sostiene que un futuro sostenible es simplemente imposible sin depender en gran medida del hidrógeno. Podría tener razón.