Producción de hidrógeno para combustible
- blog de cdeleon
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En una nota anterior, se trató de forma general la producción de baterías de hidrógeno. Ahora, mencionamos por qué el hidrogeno se considera una opción de fuente de energía renovable y la ruta que sigue en el cambio de matriz energética para sustituir al gas a nivel industrial y aprovecharse en celdas de combustible para vehículos de transporte y generar otros combustibles.
La producción de hidrógeno con fines energéticos se clasifica en 5 colores, 4 por procedencia y uno por tratamiento. Existe el hidrógeno gris, a partir del gas natural; el café, proveniente del gas sintético del lignito; el negro, derivado del gas sintético del carbón y petróleo; el verde, producto de la electrólisis del agua mediante otras fuentes renovables; y el azul, resultante del gas natural, como el gris, pero con un proceso extra para capturar el dióxido de carbono generado.
Transformar moléculas poco estables, como el hidrógeno molecular (H2) y el oxígeno molecular (O2), a una estable como la molécula del agua (H2O), libera una gran cantidad de energía. Actualmente se trabaja en convertir esta energía de reacción química en energía eléctrica. La Agencia Internacional de Energía (AIE) calcula que obtener hidrógeno verde, ahorraría hasta 830 millones de toneladas anuales de CO2.
El hidrógeno puede quemarse y generar vapor de agua, calor y trabajo mecánico o bien, generar vapor de agua, calor y energía eléctrica si se emplean celdas de combustible. Los motores de hidrógeno se componen principalmente de tres partes: el tanque que contiene el hidrógeno, una pila de combustible y un motor eléctrico. (ver gráfico)
La fabricación de celdas cada vez más eficientes genera la competencia tecnológica. La desventaja de la electrólisis es perder del 10 al 30% de la energía de entrada en el proceso de generación de energía, por lo que su aplicación es viable si la energía primaria se obtiene a muy bajo costo. Lo que vuelve al hidrógeno atractivo de aprovechar es que pueda ser almacenado. Se sabe que un kilogramo de hidrógeno puede generar la energía equivalente de la combustión de un galón de gasolina (2.9 Kg).
Según Wood Mackenzie, más del 90% del hidrógeno que se produce actualmente emite contaminantes al medio ambiente. La forma de producción de hidrógeno negro está muy ligada a los costos de los combustibles fósiles, sobre todo del gas natural. El costo de producción del hidrógeno verde a su vez está enlazado a los precios de electricidad. Se espera que, a largo plazo, hacia el 2040, los costos de producción de hidrógeno verde se igualen a los del negro de acuerdo con la competitividad entre los precios de la industria fotovoltaica y los precios del gas natural e hidrocarburos.
El consumo mundial de energía crece junto con la población, el uso de transporte y el cambio tecnológico. Utilizar el hidrógeno como un portador energético fundamental requerirá un incremento enorme del volumen de producción y una nueva y compleja infraestructura para su suministro a los usuarios. Los países que tengan infraestructura energética eólica, solar e hidroeléctrica tendrán ventaja competitiva respecto a la producción de hidrógeno verde.
La Unión Europea presentó en julio del 2020 su plan para alcanzar en 2050 la sustitución de energías no renovables por hidrógeno verde y azul que contribuyan a "limpiar" el continente. Su plan tendrá una inversión inicial para esta década equivalente a US$50,000 millones. Los analistas estiman que para 2050, la industria eléctrica tendrá un valor de US$1.2 billones.
El hidrógeno como combustible alternativo es una realidad. Las empresas japonesas Honda, Toyota y Mazda y la coreana Hyundai cuentan con modelos de automóviles con baterías de hidrógeno. Actualmente, uno de estos vehículos tiene una autonomía entre 430 y 600 km. Sin embargo, las estaciones de recarga aún son pocas. Únicamente Europa, China, Japón y Corea del Sur tienen planes de construir infraestructura masiva. Dos empresas occidentales desarrollan baterías de hidrógeno, la alemana BMW y la estadounidense General Motors. Han descartado esta posibilidad tras varios intentos Volkswagen, que se ha centrado en litio. China se especializa en la implementación de baterías de hidrógeno en vehículos pesados y autobuses y busca tener medio millón de vehículos en movimiento para 2035 en su territorio. Por su parte, la empresa noruega Havyard busca implementar esta tecnología en buques y la empresa noruega Corvus Energy elabora pilas eléctricas basadas en litio para naves.
La ruta en este caso conduce hacia la producción de pilas de combustible y métodos de producción de hidrógeno cada vez más eficientes y que dentro de una lógica socioambiental ambos sean viables, que en primera instancia conducirá a implementarse en transporte de carga y servicios y a largo plazo a ser accesible para todos los usuarios. El hidrógeno verde es la mejor opción de combustible que tenemos hacia una recuperación ambiental y en la región de América Latina y el Caribe se han implementado diversos proyectos para producir energía sustentable con intención de cumplir los Objetivos de Desarrollo Sostenible, lograr un mayor acercamiento hacia la autonomía energética y en conjunto, resolver conflictos sociocultares, como se discute en la Estrategia Energética Sustentable 2030 de los países del SICA.