Hidrógeno verde

21/07/2021

Boletín Ammper Julio 2021

Durante los últimos años se ha impulsado cada vez más la descarbonización del sector energético en el mundo. Las tecnologías más populares para lograr esta transición han sido las de generación de energía renovable particularmente la solar y la eólica. Sin embargo, sobre todo en países en vías de desarrollo, es difícil pensar en tener una red eléctrica con una penetración de energía renovable al 100% debido a diversas razones técnicas, por lo tanto se ha incentivado la búsqueda de otro tipo de tecnologías que tengan pocas o nulas emisiones de CO2 y que al mismo tiempo sean capaces de generar energía firme y resiliente. Algunos ejemplos son el uso de baterías, la captura de emisiones de carbono y el uso del hidrógeno como un vector de energía limpia, entre muchos otros.

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El hidrógeno es el elemento más abundante en la Tierra. Si bien no se considera una fuente primaria de energía, actualmente funciona como un transportador y almacenador de ésta. Sin embargo, solo está naturalmente presente en compuestos, por lo que para obtenerlo se requiere separar estos compuestos mediante procesos energéticamente intensivos. Dependiendo de las tecnologías, y sus emisiones de CO2, utilizadas para separar el hidrógeno de los demás elementos, se hace referencia a un color para distinguir entre los diferentes tipos de procesos de producción de hidrógeno.

  • Hidrógeno café: cuando se utiliza carbón como combustible principal para la producción; es el color con mayor impacto ambiental.
  • Hidrógeno gris: cuando se utiliza gas natural; es el más común en la producción de hidrógeno a nivel global.
  • Hidrógeno azul: cuando se utiliza gas natural para la producción, pero el CO2 generado durante el proceso es capturado y almacenado.
  • Hidrógeno verde: cuando se utilizan tecnologías renovables para la separación del hidrógeno, las emisiones de CO2 y sus impactos ambientales son insignificantes.

La producción de hidrógeno se puede llevar a cabo mediante cuatro métodos diferentes: (i) combustión, (ii) combustión catalítica, (iii) reacciones químicas y (iv) procesos electroquímicos. Este último es el más popular dentro de la categoría conocida como “Hidrógeno Verde”, específicamente a través un tratamiento llamado electrólisis. La electrólisis es un proceso químico por medio del cual una sustancia (hidrógeno) inmersa en una disolución (agua) se descompone por la acción de una corriente eléctrica continua. Si bien la energía necesaria para la electrólisis puede generarse con tecnologías renovables, de acuerdo con la IEA, alrededor del 99% de la producción actual de hidrógeno se hace a través de combustibles fósiles (hidrógeno gris o café).

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Los altos costos de los electrolizadores utilizados para producir hidrógeno también representan un factor clave. Sin embargo, su costo se ha reducido drásticamente en los últimos 5 años, aproximadamente entre un 40-50%. Por otro lado, la materia prima para la generación de hidrógeno verde es agua, y se requieren 9 litros para producir 1 kg de hidrógeno. Dado que el costo de los electrolizadores es el mayor costo fijo, distribuirlo en un mayor número de horas por día de producción también mejora materialmente el costo por kg.

Por otra parte, también existen algunas desventajas en esta tecnología. La principal de ellas siendo que el hidrógeno debe ser licuado o comprimido para facilitar su transporte, lo cual requiere grandes cantidades de energía y sistemas de almacenamiento especializados. Además, los materiales utilizados para la construcción de los sistemas de almacenamiento pueden tener un proceso de extracción nocivo para el medio ambiente, como la minería. Adicionalmente, la compresión y licuefacción implican pérdidas de energía debido al enfriamiento a temperatura “ultrabaja” y la evaporación dentro del contenedor.

Con respecto a temas sociales, la producción de hidrógeno puede generar preocupaciones sobre la seguridad del uso de un gas altamente inflamable y del riesgo de explosiones. No obstante, lo más probable es que los mercados más grandes para el hidrógeno verde sean usos industriales que son difíciles de electrificar (industria metalúrgica, cementera, entre otras) y que no están orientados a usuarios domésticos, lo cual signifiaría un mayor control en cuestiones de seguridad. Otro punto, es que, en lugares con problemas de sequía, utilizar el agua disponible como materia prima para la generación de energía puede resultar polémico y recrudecer la situación climática de la zona.

Sin embargo, con los rápidos avances tecnologicos y protocolos de seguridad, el hidrógeno podría decarbonizar fuentes puntuales de energía como el transporte y la calefacción. Actualmente existen coches, camiones y calderas que funcionan con hidrógeno. Estas tecnologías son menos eficientes que sus análogos eléctricos, pero son necesarios pues las redes eléctricas no podrían soportar el incremento de demanda.

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Evidentemente, los avances tecnológicos son una necesidad para que el hidrógeno verde pueda contribuir a la transición energética global. Este tipo de tecnologías representan un futuro prometedor donde la generación de energía es eficiente, barata y accesible. Si bien la generación de energía a partir de hidrógeno podría convertirse en la clave para descarbonizar el sector eléctrico, esto representa diversos retos tecnológicos, económicos y sociales que se esperan solucionar en los siguientes.

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Referencias:

– Ishida, H. (2012) Causal relationship between fossil fuel consumption and economic growth in the world. Int. J. Global Energy Issues.

-Israel, H. et. Al. (2020). Thematic Investing: The especial 1 – Hydrogen power. BofA Securities.

-Veziroǧlu, T. N., & Şahin, S. (2008). 21st century’s energy: Hydrogen energy system. Energy Conversion and Management. doi:10.1016/j.enconman.2007.08.015

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