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Hidrógeno verde: conoce todo sobre este combustible

Industria Generación de energía

El hidrógeno verde es un combustible producido con electricidad generada a partir de fuentes de energía limpias y renovables. Entre los ejemplos de estos tipos de energía se encuentran la matriz eléctrica, eólica, solar, biomasa y biogás, entre otras. 

Además de ser un combustible carbono cero, que no emite CO2, se puede utilizar para abastecer vehículos en general, como automóviles, camiones, aviones, barcos, entre otros, pudiéndose también utilizar como fuente de materia prima para la industria destinada a la fabricación de fertilizantes.

En este sentido, el hidrógeno verde se considera fundamental para la transición energética que está en el radar de países comprometidos con la causa del cambio climático. Brasil es un ejemplo, ya que en 2020 el Ministerio de Minas y Energía presentó un Plan Nacional de Energía, un documento que orienta al país a actuar de forma sustentable en el crecimiento del consumo energético. 

¿Qué es el hidrógeno verde?

El hidrógeno verde es un combustible considerado como una alternativa para el futuro. Es uno de los tipos de energía limpia y es producido a partir del reformado de etanol, gas de la biomasa o de la electrólisis del agua.

Además de utilizarse como combustible para el transporte, el hidrógeno verde es también la materia prima de diferentes sectores de la industria, como la agroindustria, donde es utilizado en la producción de fertilizantes. 

A partir de fuentes de energía renovables, generadoras de electricidad, el hidrógeno actúa como un integrador, incorporando la generación de energía eléctrica y otras formas de uso o aplicaciones, como el modelo energético y químico. 

De esta conexión surge el concepto de «Power-to-x» (PtX o P2X), que describe el proceso de implantación de fuentes renovables en todos los sectores de la economía mundial. Esto es posible transformando la energía eléctrica en otras formas de energía.

Las tecnologías PtX pueden utilizarse de diferentes maneras, ya sea en la producción de hidrógeno para vehículos mediante células de combustible o en la producción de kerosene para la aviación con un bajo impacto medioambiental. 

El hidrógeno verde y las tecnologías PtX se han vuelto fundamentales para los procesos de transición energética, que los países comprometidos con el cuidado del medioambiente y el control del cambio climático ya han adoptado en sus agendas sustentables. 

Los especialistas esperan que el hidrógeno reemplace al petróleo y al gas natural, convirtiéndose en el principal recurso energético en 2050.

¿Cuál es la importancia de este combustible?

El modelo de vida actual indica que cada año será necesario utilizar más energía eléctrica para que la humanidad mantenga sus actividades cotidianas. Ya sea en el hogar, utilizando equipos eléctricos y electrónicos que necesitan ser cargados, o en el sector industrial. En este caso, el consumo de energía es considerablemente mayor.

La maquinaria industrial generalmente utiliza una fuente de energía eléctrica no renovable para funcionar y en muchas empresas el funcionamiento requiere que la maquinaria permanezca conectada a la electricidad de manera ininterrumpida. 

Según datos de la Agencia Internacional de la Energía (AIE), publicados en 2019, se estima un aumento de la demanda energética mundial del 25% al 30% para 2040. Este número, en una economía que todavía depende del carbón y del petróleo, supone un aumento del CO2 y, en consecuencia, un mayor impacto en el medioambiente, estimulando el cambio climático.

Con el uso del hidrógeno verde, la AIE estima que sería posible ahorrar 830 millones de toneladas de CO2 al año, generadas a partir del gas producido por los combustibles fósiles. La agencia también calcula que sustituyendo todo el H2 utilizado en el mundo, podríamos generar 3 mil TWh renovables al año. Una media cercana a la demanda eléctrica actual de Europa. 

Esta fuente de energía limpia sólo emite vapor de agua y no deja residuos en el aire, como ocurre con otros combustibles como el carbón y el petróleo. 

Ventajas del hidrógeno verde

Una de las principales ventajas del hidrógeno verde es la posibilidad de extraerlo a partir de la ruptura de moléculas que contienen H2 en su composición, como el agua. Se está investigando para hacer posible el uso de hidrógeno verde en ambientes domésticos, utilizando pequeños electrolizadores, desarrollados con impresión 3D.

En el ámbito doméstico, se utilizarían placas solares de hidrógeno para convertir el agua durante el día, y a través de las células de combustible, se utilizará el hidrógeno como fuente de energía por la noche.

El hidrógeno como generación de ingresos y empleo

Además de ser una solución sustentable, el hidrógeno verde es una posibilidad de generar empleo e ingresos para las usinas. En Brasil, ciudades de Ceará y del interior de São Paulo, por ejemplo, tienen un gran potencial para convertirse en centros de producción de hidrógeno.

Sustituto de la energía renovable

El hidrógeno puede utilizarse en los sectores industriales para sustituir a otras energías renovables que no consiguen resolver la necesidad de reducir las emisiones de gases. Uno de los motivos es que el hidrógeno no es intermitente o depende del clima, como la energía eólica, solar o hídrica. La producción de hidrógeno puede seguir aprovechando el excedente de la generación de estas fuentes, que actualmente se desecha. De este modo, el hidrógeno verde es capaz de cubrir lagunas que otras fuentes de energía no. 

Almacenamiento y transferencia de energía

El hidrógeno por ser en sí mismo un vector energético y no una fuente de energía, puede ser almacenado para transferir energía. Así, todo el hidrógeno generado en forma de gas puede almacenarse en tanques. Ese gas puede ser colocado en células de hidrógeno y a partir de un proceso químico, que libera la energía acumulada en la electrólisis, generar un subproducto de vapor de agua.

La célula de hidrógeno genera la energía eléctrica suficiente para impulsar el motor de un vehículo de gran tamaño, lo que elimina la necesidad de utilizar un gran número de baterías eléctricas impulsadas por combustibles fósiles. 

Múltiples formas de utilización

Además de ser sustentable y almacenable, el hidrógeno verde puede convertirse en electricidad, combustible sintético y utilizarse para fines comerciales, industriales o para la movilidad.

Con la expansión del hidrógeno verde, es posible orientar la industria y la vida de la sociedad por otros caminos, como en la producción de acero sustentable, sustituyendo el gas de cocina, el combustible para abastecer todo tipo de vehículos y mucho más. 

¿Y las desventajas?

Aunque presenta numerosas ventajas y aplicaciones, algunos obstáculos impiden que el recurso se expanda, se produzca y utilice masivamente. Todavía no se dispone de tecnologías capaces de hacer que el hidrógeno genere energía eléctrica para los consumidores, por ejemplo. Esto se debe a que las células de hidrógeno no son tan grandes como se necesita para dicha generación.

Otro desafío está relacionado con el transporte y el almacenamiento del gas, debido a que una falla en estos procesos podría retrasar la adopción del combustible. Por otro lado, ya hay iniciativas estudiando la posibilidad de transportar el hidrógeno por los mismos gasoductos por los que se transporta el gas natural.

Uno de los factores que dificultan la adopción del hidrógeno en el pasado fue la mala reputación del combustible. Cuando el almacenamiento del transporte se hacía de forma incorrecta, los vehículos se incendiaban. Sin embargo, hoy en día, los especialistas afirman que el combustible es similar al gas natural, aunque es inflamable, el transporte adecuado no supone ningún riesgo.

El costo de la producción de hidrógeno también es mayor, ya que la electrólisis es la fuente renovable más cara de generar. También lo es el gasto de energía, ya que la producción de hidrógeno requiere emplear más energía para su utilización que en la producción de otros combustibles.

La seguridad en el uso de este combustible debe aumentar, ya que el hidrógeno es un elemento volátil y altamente inflamable, que requiere mayores requisitos para evitar fugas y explosiones.

El hidrógeno verde como energía limpia

La sustentabilidad y los cambios climáticos son temas que se debaten en todo el mundo. El objetivo de los países desarrollados es descarbonizar el planeta para el año 2050. En este sentido, el hidrógeno verde es una solución totalmente alineada con este objetivo, siendo una alternativa para la obtención de energía renovable.

Francia, Alemania, Japón y Estados Unidos, son algunos de los países que utilizan el hidrógeno verde como energía limpia, ya que ayuda a reducir el índice de emisiones de gas carbónico en la atmósfera. Como ya se ha mostrado en este artículo, el hidrógeno verde es una fuente de energía que no emite gases contaminantes y no deja residuos negativos en el aire.

Desarrollo del hidrógeno verde en Brasil

Preocupado por estas cuestiones, el Ministerio de Minas y Energía lanzó en diciembre de 2020, el Plan Nacional de Energía 2050. En este documento se llevó a cabo un plan para que el país actúe ante el desafío del crecimiento expresivo del consumo de energía.

La expectativa para los próximos años es que el aumento de la demanda energética se multiplique por 2,15 y el de la demanda eléctrica por el 3,3. El Plan Nacional de Energía 2050 tiene como objetivo: 

  • Mantener el sector energético brasileño renovable
  • Desarrollar soluciones con bajo carbono para la transición energética
  • Limitar las emisiones de las centrales eléctricas de carbón al nivel actual
  • Promover la recuperación energética de residuos sólidos urbanos (RSU) y de la actividad agropecuaria; aprovechar los recursos petrolíferos, ampliando las exportaciones
  • Promover la electrificación en el sector del transporte
  • Reforzar la bioenergía y la biotecnología
  • Invertir en nuevas centrales nucleares
  • Garantizar condiciones para la integración de fuentes eólica y solar fotovoltaica en el sistema eléctrico; desarrollar el mercado del gas natural
  • Mantener el aprovechamiento de los recursos hidroeléctricos, incluidas PCHs
  • Invertir en eficiencia energética
  • Expandir y modernizar los activos de transmisión
  • Sustituir la generación de diesel en sistemas aislados y modernizar el parque hidroeléctrico existente

Brasil forma parte de la lista de países líderes en la posibilidad de generar hidrógeno verde, debido a su potencial para producir este combustible a partir de sus fuentes de energía renovables y agrícolas. En el país ya hay iniciativas en este sentido.

 Espíritu Santo y Bahía son algunos de los estados que figuran para proteger parques industriales de producción de combustible. En el territorio bahiano, se prevé la aplicación de la primera fábrica brasileña de hidrógeno verde,  una inversión de una de las mayores industrias químicas de América Latina y líder en segmentos como los fertilizantes y el amoníaco, Unigel.

La empresa pretende invertir US$ 120 millones ( cerca de R$ 650 millones) en la construcción de la fábrica, que deberá entrar en funcionamiento a finales de 2023. 

La adopción de tecnologías de pruebas serán determinantes en este primer momento, cuando la producción está todavía en fase de desarrollo inicial. La simulación computacional es un recurso fundamental para las empresas que estén comenzando en un nuevo mercado o territorio. 

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