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INFORME. Hidrógeno verde, el Santo Grial para el almacenamiento de energía a largo plazo

 

La década del hidrógeno "verde" ya está aquí

El uso de electricidad renovable para convertir agua en hidrógeno es una respuesta para el almacenamiento de energía necesario para que la energía solar y eólica alcancen su máximo potencial. A medida que caen los precios y los obstáculos tecnológicos, las grandes empresas están entrando en el sector. 

Joe Biden ha prometido que el primer día que sea presidente, se unirá a Estados Unidos al acuerdo climático de París. Más que eso, puede usar el poder de la presidencia para impulsar la adopción de tecnologías limpias, como los proyectos de combustible de hidrógeno que ahora están avanzando en todo el mundo.

El hidrógeno verde se produce mediante el uso de energía renovable (eólica y solar) para impulsar la electrólisis que divide el agua en sus partes constituyentes. Es ampliamente considerado como el principal competidor para descarbonizar los sectores de la industria pesada y el transporte con alto consumo de emisiones.

Porque las palas gigantes que giran al viento y los campos de paneles solares que ahora forman parte de nuestra geografía, podrían estar haciendo mucho más por nosotros. Cuando la electricidad que generan no coincide con la demanda momento a momento, podrían alimentar electrolizadores que dividen el agua en oxígeno e hidrógeno "verde", un combustible que se puede almacenar a largo plazo.

Los obstáculos de precio, tecnología, infraestructura y políticas están cayendo uno por uno, a medida que las corporaciones, las grandes petroleras y las empresas emergentes se mueven constantemente hacia un cambio de tendencia en el mundo de la energía.

Ahora uno de los principales desafíos es simplemente producir suficiente cantidad de hidrógeno del tipo “verde”: el mundo todavía está muy por debajo de las cantidades necesarias para satisfacer la demanda potencial, y algunas se llenarán, de momento, con hidrógeno "azul" extraído del gas natural o del carbón. Ese equilibrio debería cambiar rápidamente, ya que se proyecta que el costo de producir la versión "ambiental" caerá un 64% hacia el 2040 o incluso antes (similar a cómo ha disminuido el costo de las baterías eólicas, solares y de iones de litio).

Están surgiendo oportunidades comerciales en la tecnología de conversión de energía a gas, para producir más combustible de hidrógeno; infraestructura para llevarlo al mercado; y vehículos de pila de combustible, plantas de energía modernizadas y fábricas que pueden utilizarlo en lugar de combustibles fósiles.



Abandonar los combustibles fósiles de una vez por todas

Vale la pena. Porque a medida que la generación renovable ha crecido, hemos estado vendiendo demasiado caro el uso de esta energía limpia desechándola por completo y reduciendo la producción a lo estrictamente eólico y solar.

En cambio, podríamos usarla para producir hidrógeno verde que reemplace aún más al gas natural para respaldar la red de suministro eléctrico, y usar celdas de combustible, en lugar de gasolina y litio, para mover mercancías, clientes del transporte público, tropas militares e incluso automóviles de pasajeros. Todo esto ayudaría a alcanzar los objetivos de reducción de carbono más rápidamente.



Infraestructura, el próximo obstáculo en caer

Los fabricantes de automóviles tienen una larga historia en el manejo de las celdas de combustible de hidrógeno y oxígeno para generar electricidad que haga funcionar un vehículo. Hoy, Toyota está trabajando en un sedán Mirai de próxima generación, así como en aplicaciones para camiones. Y BMW está tomando prestada la tecnología de Toyota para un SUV X5 que saldrá en 2022.

Mercedes-Benz ha archivado su proyecto de automóviles de pasajeros con celda de combustible, pero la empresa matriz Daimler AG presentó el 16 de septiembre un tractor-remolque de 40 toneladas alimentado con hidrógeno. Este camión tiene una celda de combustible de 300 kilovatios (kW) y dos motores eléctricos. Utiliza tanques de hidrógeno líquido para ahorrar espacio y peso. Una batería suplementaria de 400 kW se activa para cargas máximas.

“Los camiones de pila de combustible serán la opción preferida para cargas más pesadas y distancias más largas”, dijo el director ejecutivo de Daimler Trucks, Martin Daum, quien está en una empresa conjunta con Volvo para desarrollar esta tecnología. 

A continuación, Daimler planea trabajar con el gobierno de la Unión Europea en una red de abastecimiento de combustible y peajes diferenciales para camiones ecológicos. 

La historia es similar en General Motors: camiones antes que automóviles. GM también está investigando aplicaciones militares.

Volkswagen se ha duplicado hasta ahora en vehículos totalmente eléctricos. Hyundai, por otro lado, se ha convertido en el líder en la venta de automóviles con pilas de combustible. Pero Hyundai se ha encontrado con uno de los desafíos centrales de la revolución del hidrógeno: incluso en California, que el gobernador Gavin Newsom anunció el 23 de septiembre que eliminará gradualmente la venta de automóviles a gasolina para 2035, pero donde todavía hay pocos puntos de repostaje de hidrógeno.



La infraestructura de hidrógeno está llena de oportunidades comerciales prometedoras más allá del transporte

El transporte marítimo se enfrenta a nuevos límites para el combustible fósil más sucio, el combustible búnker con alto contenido de azufre. El hidrógeno podría reemplazarlo.

La manufactura, especialmente en industrias de uso intensivo de energía como el acero y el vidrio, está considerando “ fábricas del futuro ” que podrían crear, almacenar y usar hidrógeno para calor, electricidad y procesos industriales.

La energía eléctrica, que este año será alimentada en un 39% por gas natural en los EE.UU., se puede convertir con relativa facilidad en hidrógeno verde a medida que esté más disponible.

Por ejemplo, Mitsubishi Hitachi Power Systems y Magnum Development están utilizando energía eólica y solar para hacer funcionar electrolizadores de hidrógeno ecológicos en su nuevo proyecto de almacenamiento avanzado de energía limpia en Utah. Se considera el proyecto de almacenamiento de energía renovable más grande del mundo, con una capacidad de 1.000 megavatios (MW) (que también incluye aire comprimido, baterías de flujo a gran escala y celdas de combustible de óxido sólido). En su primer año, abastecerá a 150.000 hogares.

Inicialmente, usarán hidrógeno para reemplazar el 30% del gas natural utilizado para generar más electricidad para su uso posterior. Pero Mitsubishi acaba de anunciar una nueva tecnología que ayudará a sus plantas y otras a cambiar de gas natural a hidrógeno 100% verde, diciendo que "acelera el camino hacia la generación de energía 100% libre de carbono".

Las microrredes son otra fuente de demanda. Estas soluciones fuera de la red ya han ido ganando popularidad entre los grandes usuarios industriales de electricidad. Los apagones en la red de suministro eléctrico solo resaltan la desventaja que supone la dependencia excesiva en la red y la posibilidad del autosuministro y consumo a partir de miniestaciones locales que convierten el hidrógeno en electricidad. Una solución muy interesante para pueblos aislados de la red general.

En julio, Microsoft mantuvo con éxito una fila de servidores en uno de sus centros de datos en línea durante 48 horas solo con energía de hidrógeno. Como parte de su plan para volverse neutro en carbono para 2030, el gigante de las computadoras está considerando reemplazar sus generadores de respaldo diésel con almacenamiento de hidrógeno.



Hacer, y mover, lo suficiente para todos estos nuevos usos

La Comisión Europea anunció su estrategia de hidrógeno para toda la UE en junio. Algunos países han avanzado por su cuenta, como Alemania, que ha financiado su propia Estrategia Nacional de Hidrógeno con 8.200 millones de dólares para I + D.

El Reino Unido está contemplando una “ economía global del hidrógeno ” que se dice valdrá 2,5 billones de dólares al año para mediados de siglo, con el potencial de crear 30 millones de puestos de trabajo.

Los gigantes fósiles como Shell y los productores de energía renovable con energía adicional en sus manos como NextEra están ingresando al sector. Pero aunque el año pasado se anunciaron 50 nuevos proyectos de hidrógeno verde, informó en agosto el Instituto de Análisis Económico y Financiero de la Energía , aún no es suficiente para satisfacer la demanda mundial. Ellos predijeron una "sequía", con 8,7 millones de toneladas de demanda persiguiendo 3 millones de toneladas de suministro en 2030, y culparon a la falta de capital y acciones dirigidas por el gobierno, lo que paralizó las empresas emergentes.

En EE.UU., es posible que los gobiernos estatales y locales deban liderar. Hasta ahora, el Departamento de Energía federal se ha mantenido al margen de promover el hidrógeno de las energías renovables, sugiriendo en cambio que sigamos obteniéndolo de los combustibles fósiles. Varios programas de incentivos están caducando y deben renovarse para que el sector sobreviva y prospere.

Un incentivo puede provenir de la carrera con China, que actualmente lidera en electrolizadores de menor costo, produciéndolos a mayor escala y una fracción del costo de Europa. Kobad Bhavnagri de BloombergNEF predijo: "La competencia en la tecnología del hidrógeno entre Europa y China será crucial para impulsar una economía mundial del hidrógeno porque reducirá el costo de la tecnología, que desempeñará un papel clave en la reducción de emisiones en muchos sectores".

Para que el hidrógeno verde pueda competir y escalar, dice Andrew Hegewald de Dominion Energy, los precios deben caer al rango de $ 600- $ 900 / kW esta década .

En los últimos 10 meses, la cartera de proyectos de hidrógeno verde global ha aumentado de 3,5 gigavatios a más de 15 gigavatios. Los analistas de mercados estiman que los costes de producción de hidrógeno verde serán inferiores a los del hidrógeno de origen fósil hacia 2040, o incluso 2030, en países con políticas agresivas para promoverlo, como Alemania. En opinión de los expertos,  2020 será "la década del hidrógeno".

Desde Europa llegan noticias de que los principales desarrolladores de proyectos de hidrógeno, incluidos ACWA Power, CWP Renewables, Envision, Iberdrola, Ørsted, Snam y Yara, se han unido para aumentar la producción de hidrógeno verde en 6 años en un intento por reducir el costo de producción por debajo de $ 2 por kilogramo. 


GREEN ENERGY CATAPULT

Siete compañías líderes en el mundo anunciaron a comienzos de diciembre de 2020 una coalición global que acelerará la escala y la producción de hidrógeno verde en los próximos seis años, ayudando a transformar las industrias más intensivas en carbono del mundo, incluidas la generación de energía, los productos químicos, la fabricación de acero y el transporte marítimo.

La nueva iniciativa "Green Hydrogen Catapult" verá a los líderes de la industria del hidrógeno verde, incluidos ACWA Power, CWP Renewables, Envision, Iberdrola, Ørsted, Snam y Yara, apuntar al despliegue de 25 gigavatios hasta 2026 de producción de hidrógeno basada en energías renovables, con miras a reducir el costo actual del hidrógeno a menos de 2 dólares EE.UU. por kilogramo.

El objetivo de Catapult requerirá una inversión de aproximadamente 110.000 millones de dólares y generará más de 120.000 puestos de trabajo, lo que facilitará en paralelo la recuperación del COVID-19.

Ver informe a continuación (en inglés):



Fuentes: Kieran Coleman, COP26 Climate Champions hydrogen lead: kierancoleman@climatechampions.team ;  https://racetozero.unfccc.int/


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