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¿Por qué utilizar el hidrógeno para generar energía?

29 junio 2021 por John Armstrong
¿Por qué utilizar el hidrógeno para generar energía?

Esta pregunta me ha intrigado bastante y cuando hace poco se la planteé a miRed LinkedInel post se disparó rápidamente a más de 15.000 visitas en un par de días, ya que el debate se desató en los comentarios. Desgraciadamente, con este tipo de comentarios en LinkedIn la verdadera visión puede perderse en la niebla de los comentarios, por lo que pensé en compartir un resumen en un blog.

 

El debate se desencadenó a raíz del anuncio de SSE y Equinor de un plan para construir uncentral de hidrógenoen el Reino Unido.

Para ayudar a navegar por este tema, he proporcionado una guía de los colores del hidrógenoaquí. Los autores de este tema suelen dar por sentado que el lector medio conoce la diferencia entre el hidrógeno turquesa, rosa, azul y verde.

 

Mi pregunta se centraba especialmente en por qué se haríaazulhidrógeno (hidrógeno hecho a partir de gas metano, con el dióxido de carbono capturado y almacenado bajo tierra) overdehidrógeno (fabricado a partir de electricidad renovable) para luego quemarlo en una central eléctrica, cuando se podría simplemente quemar metano en una central eléctrica tradicional y capturar el dióxido de carbono a posteriori. No parece que tenga mucho sentido utilizar la electricidad para fabricar hidrógeno y luego volver a convertirlo en electricidad, pero parece que puede haber algunas buenas razones que expongo a continuación.

 

  • Captura antes y después de la combustión

 

Aunque la captura de carbono después de la combustión es posible, no es 100% perfecta. Hay algunas descripciones útiles de las diferentes tecnologías en elDepartamento de Energía de los Estados Unidos. Para que la CAC funcione, los gases de combustión de la central eléctrica deben limpiarse y luego comprimirse (ya que prácticamente salen a presión atmosférica). El proceso también requiere unas condiciones bastante estables, por lo que la central eléctrica tiene que funcionar en un estado estable y no aumentar o disminuir rápidamente. La captura previa a la combustión será probablemente más limpia en general, ya que el proceso es más sencillo y no implica la adición de otros contaminantes como el NOx del proceso de combustión. Sin embargo, se trata de una forma muy intensiva en energía y, por tanto, los aspectos económicos tendrían que ser más sólidos para hacerla competitiva frente a otras tecnologías.

 

  • Equipo

 

EstudiosHemosestudiado la posibilidad de utilizar la actual tecnología de turbinas de gas para la generación de hidrógeno, lo que parece posible sin necesidad de avances tecnológicos significativos; sin embargo, para capturar el dióxido de carbono de la combustión se necesita una gran cantidad de equipos de proceso adicionales. Todo ello requiere espacio y cuesta dinero. También hay riesgos asociados, ya que la planta puede pasar de ser algo que puede funcionar en gran medida de forma autónoma a ser más bien una planta química con los riesgos asociados. Capturar el dióxido de carbono en la central eléctrica también requeriría una ruta de tuberías de vuelta al lugar de almacenamiento, mientras que la quema de hidrógeno sólo requeriría una tubería para llevar el hidrógeno al lugar.

 

  • Hidrógeno de lugares lejanos

 

En el futuro, el hidrógeno podrá generarse en la fuente del gas metano. Así, en lugar de transportar gas líquido como el GNL, se transportará el hidrógeno limpio. Cuando se disponga de un suministro de hidrógeno global, la generación de electricidad a partir de ese hidrógeno puede tener mucho sentido, especialmente si la red de gas existente se ha reutilizado para el hidrógeno.

 

  • Flexibilidad

 

La generación de hidrógeno a través de una pila de combustible o una turbina será probablemente mucho más flexible que una planta que funcione con captura de carbono. Si existiera una amplia red de hidrógeno, las plantas locales de "pico" de hidrógeno podrían utilizarse para apoyar a la red cuando cambie la demanda. Debido a los cortos periodos de funcionamiento, el hidrógeno sería una solución ecológica.

 

Se trata de una cuestión de economía comparativa.

 

Estas decisiones tienen que ver en gran medida con el combustible, la inversión y los costes operativos. Todo ello se desconoce en gran medida en el futuro y hace difícil predecir hacia dónde se dirigirá el mercado. Sin embargo, es interesante ver hacia dónde se dirigen las empresas. En el caso deSSE y Equinorestán metiendo el dedo en la llaga al pretender construir ambas cosas en un mismo lugar. Aunque sus plazos para la planta de generación de hidrógeno son un poco más lejanos, ya que apuntan a 2030, que los de la CCGT (central eléctrica de gas) con CCS (captura de carbono), donde apuntan a 2025.

 

  • Coste de la electricidad - Gran parte del debate sobre el hidrógeno gira en torno a la existencia de unexceso de ofertade electricidad verde a ciertas horas del día, lo que hace que el hidrógeno sea casi gratuito. La generación de energía a base de hidrógeno ofrece la oportunidad de generar hidrógeno cuando hace viento y sol para utilizarlo en la generación de electricidad por la noche o cuando no hace tanto viento. En este caso, la tecnología de las baterías será un competidor directo del hidrógeno.
  • Coste del hidrógeno - A medida quese desarrolleunmercado global del hidrógeno, elcostopor kw determinará si es mejor comprar hidrógeno o generar electricidad de otra manera. En este sentido, será necesario establecer unas condiciones equitativas, ya que el hidrógeno importado deberá tener un coste que reconozca el carbono emitido en su fabricación (es improbable que el hidrógeno azul sea completamente libre de carbono).
  • Costes de los equipos:es probable que las inversiones necesarias sean importantes. A la hora de decidir si utilizar el hidrógeno o el metano para la generación de electricidad, los costes comparativos del activo y las operaciones en curso serán importantes. Si la red de gas existente se ha reutilizado para el hidrógeno, puede ser más fácil cambiar al hidrógeno que instalar una nueva y costosa infraestructura tanto para el gas como para el dióxido de carbono. Como referencia, un artículo reciente deArgusdestacaba que en 2025 las centrales de gas de ciclo combinado con captura de carbono podrían ser rentables. Esto se produjo con un precio del carbono de alrededor de 35 libras por tonelada.

 

Los "cisnes verdes" tecnológicos

 

En este ámbito, los cambios tecnológicos son rápidos y pueden inclinar rápidamente la balanza entre una tecnología y otra. Con una tecnología tan joven, es probable que en todo el sector se produzcan muchos más trastornos a medida que se reduzcan los costes de la generación de energías renovables, la producción de hidrógeno y el uso de la energía.

 

Reflexiones finales

 

Sigo pensando que es bastante incierto el rumbo que tomará el mercado. En la actualidad, el hidrógeno parece demasiado costoso para utilizarlo como sustituto del gas en las centrales eléctricas, y tal vez nuestro esfuerzo debería dirigirse a reducir el impacto del carbono del hidrógeno que ya se utiliza como fertilizante y que ya contribuye al 2,5% de las emisiones mundiales. Creo que la idea de un "exceso" de energías renovables verdes es una pequeña distracción, ya que las redes más interconectadas permiten que la electricidad renovable llegue a mercados más lejanos.

Se están anunciando muchos proyectos, así que será interesante ver a dónde llegan.

 

Imágenes utilizadas bajo licencia deistock.


Sobre John Armstrong

Armstrong

John Armstrong es un ingeniero cuya carrera ha abarcado los extremos de la industria energética. Comenzó su carrera construyendo refinerías de petróleo antes de pasar a trabajar en la generación de electricidad fósil y renovable. John ha liderado el crecimiento de la energía descentralizada y la calefacción de distrito en el Reino Unido y es un experimentado ejecutivo de infraestructuras energéticas. John es miembro del Instituto de Ingenieros Mecánicos, miembro del Instituto de Energía y tiene un MBA en Energía Global de la Warwick Business School.


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