Por Pandora Dewan, de Newsweek
El mundo está en la cúspide de una transición energética global, como no se había visto desde la revolución industrial en el siglo XIX.
Si bien el gas natural, el petróleo y el carbón aún representan más del 77% del consumo de energía primaria del mundo, las nuevas soluciones de almacenamiento de energía están cobrando impulso.
Y una de esas soluciones es el hidrógeno verde.
Según las trayectorias actuales, el hidrógeno verde podría ser una fuente de energía factible y generalizada en la próxima década. Por peso, es tres veces más denso en energía que la gasolina y se puede producir a partir de fuentes de energía renovables.
Los camiones, automóviles y autobuses de reparto que funcionan con hidrógeno ya se están probando en los EEUU, y el Departamento de Energía se ha comprometido a hacer del hidrógeno una solución energética rentable en la próxima década.
Las pruebas preliminares con redes de combustible impulsadas por hidrógeno verde han mostrado resultados prometedores, entonces, ¿qué debe suceder antes de que el hidrógeno verde pueda entrar en la corriente principal?
QUÉ ES “HIDRÓGENO VERDE”
El hidrógeno es el elemento más abundante en el universo, aunque rara vez existe como gas puro en la Tierra. En cambio, generalmente se encuentra combinado con otros elementos, por ejemplo, con oxígeno en agua, H₂O. Separarlo de estos otros elementos requiere energía, y la energía se libera cuando se vuelven a juntar.
«Cuando se usa hidrógeno como combustible, se combina con oxígeno para formar agua, sin emitir dióxido de carbono», dijo a Newsweek Molly Gilson, directora de relaciones con los medios de National Grid.
«El hidrógeno no contiene carbono, lo que significa que no emite monóxido de carbono ni dióxido de carbono. Y cuando se usa hidrógeno como fuente de energía, solo emite vapor de agua».
El hidrógeno también es una fuente de energía más densa que las baterías, lo que significa que los vehículos impulsados por hidrógeno pesarían mucho menos que los que funcionan con baterías de litio.
PRODUCCIÓN DE HIDRÓGENO VERDE (Y DE OTROS COLORES)
Para producir hidrógeno verde, se usa electricidad de fuentes renovables, como la solar y la eólica, para dividir el agua en sus partes constituyentes: hidrógeno y oxígeno, a través de un proceso llamado electrólisis.
«El hidrógeno limpio es valioso porque puede almacenar energía de fuentes renovables como la solar y la eólica, ya sea para usarlo directamente como combustible o para generar energía limpia en otro momento», dijo Gilson.
Para ser clasificado como «hidrógeno limpio», el Departamento de Energía especifica que se pueden producir menos de 2 kilogramos de dióxido de carbono por cada kilogramo de hidrógeno.
(Foto: Getty – Newsweek)
El hidrógeno verde se produce utilizando fuentes de energía libres de carbono, por lo que, en teoría, no debería producir dióxido de carbono durante su fabricación. Sin embargo, hay otros colores de hidrógeno que producen dióxido de carbono, pero aún pueden considerarse «limpios».
El hidrógeno azul es hidrógeno producido a partir de gas natural a través de un método llamado “reformado de metano con vapor”. En este proceso, el gas natural se mezcla con vapor muy caliente y, por lo general, con un catalizador de níquel. Se produce una reacción química que produce hidrógeno y monóxido de carbono, y este monóxido de carbono se convierte más tarde en dióxido de carbono y más hidrógeno mediante la adición de agua.
Si se libera este dióxido de carbono, el hidrógeno producido por este método se denomina «hidrógeno gris». Sin embargo, si se hacen esfuerzos para capturar el carbono y almacenarlo bajo tierra, el proceso se considera neutro en carbono y se clasifica como «hidrógeno azul».
También existen otros colores de hidrógeno, como el hidrógeno rosa, que se refiere al hidrógeno producido por electrólisis alimentada por fisión nuclear, y el hidrógeno amarillo, que se refiere al hidrógeno producido por electrólisis alimentada por la red eléctrica, que suele ser una mezcla de combustibles fósiles y renovables
Para evitar confusiones, el DOE y otros en el espacio tienden a referirse a él como hidrógeno «limpio».
¿CUÁNDO SE DESCUBRIÓ EL HIDRÓGENO VERDE?
El hidrógeno verde no es diferente a cualquier otra molécula de hidrógeno. Es el método por el cual se produce lo que determina si es «verde» o no.
Para ser clasificado como hidrógeno verde, la fuente de energía para el proceso de electrólisis debe ser una fuente de energía limpia y renovable, como la solar o la eólica.
La electrólisis fue descubierta y categorizada formalmente por primera vez en 1800 por los científicos ingleses William Nicholson y Anthony Carlisele. Tres décadas más tarde, Michael Faraday proporcionó una explicación matemática para este fenómeno en sus «dos leyes de la electrólisis».
El proceso implica el uso de una corriente eléctrica para impulsar una reacción que de otro modo no sería espontánea; en otras palabras, una reacción que requiere un aporte de energía.
Esto no es exclusivo de la división del agua: la electrólisis también se usa en la extracción y el refinamiento de metales, como el aluminio, a partir de sus minerales.
En 1938, se desarrolló la primera celda de combustible de hidrógeno para generar electricidad, y en 1960, las celdas de combustible de hidrógeno se usaban para impulsar naves espaciales en las misiones espaciales Apolo y Gemini.
¿ES EL HIDRÓGENO VERDE EL FUTURO DE LA ENERGÍA LIMPIA?
Hoy, el DOE ha estimado que cada año se producen 10 millones de toneladas métricas de hidrógeno en los EEUU. También hay más de 1.600 millas de tuberías de hidrógeno en los EEUU y existen grandes instalaciones de producción en casi todos los estados.
Sin embargo, la mayor parte de este hidrógeno se encuentra en forma de hidrógeno gris y se utiliza en la refinación de petróleo y la producción de fertilizantes.
«El interés en el hidrógeno verde está aumentando como una pieza fundamental del futuro de la energía limpia», dijo Gilson. «La Ley de Reducción de la Inflación fue un hito importante para el progreso del hidrógeno como tecnología de energía limpia. Los créditos fiscales en la nueva ley, combinados con el financiamiento de la Ley de Infraestructura Bipartidista de 2021, indican que el hidrógeno finalmente podría estar ganando».
Uno de los principales obstáculos para la aceptación del hidrógeno verde es su seguridad. El hidrógeno no es tóxico, pero también es altamente inflamable y puede encenderse más fácilmente que el gas natural y la gasolina. Por lo tanto, la ventilación y la detección de fugas son esenciales para garantizar una infraestructura de hidrógeno segura.
Afortunadamente, el hidrógeno ya se usa de manera segura para una variedad de aplicaciones.
(Foto: PETMAL/GETTY)
«El hidrógeno se usa de forma segura en una amplia gama de entornos en los EEUU y en todo el mundo, incluidas las redes de gas, y se transporta y almacena de forma segura tanto en forma de gas comprimido como líquido», dijo Gilson.
«En términos de lo que debe suceder, deberá haber una aceptación generalizada de los usos, desde la mezcla de hidrógeno en las redes de gas existentes hasta su uso en entornos industriales, y la aceptación y la infraestructura para usos de transporte de larga distancia, para alimentar plantas de energía”, sostuvo, y agregó: «También necesitaremos métodos de transporte, para que el hidrógeno pueda viajar desde donde es menos costoso de producir a geografías de alta densidad».
¿SE PUEDE USAR HIDRÓGENO VERDE COMO COMBUSTIBLE EN EL FUTURO?
Las empresas en los EEUU ya están trabajando para introducir hidrógeno en la combinación energética a través de las redes de suministro de gas existentes.
HyGrid es uno de estos proyectos, establecido por National Grid en Long Island, que planea crear una mezcla de hasta un 20% de hidrógeno verde con gas natural para distribuir a través de los sistemas de distribución existentes. La demostración piloto se utilizará para calentar aproximadamente 800 hogares en la región y alimentar 10 vehículos municipales.
«Numerosos estudios y proyectos han demostrado la mezcla de hidrógeno en todo el mundo», dijo Gilson. «Hemos realizado estudios científicos rigurosos sobre cómo se comporta el hidrógeno, que han demostrado que las mezclas de hasta un 20% de hidrógeno en gas natural son seguras en nuestro sistema.
«Antes de la llegada del gas natural en la década de 1950, algunos sistemas tenían aproximadamente un 50% de mezcla de hidrógeno fluyendo en el sistema. A lo largo de los años, los materiales utilizados en la red de distribución, así como las innovaciones en los electrodomésticos de uso final, han cambiado significativamente.
«En este sentido, National Grid ha invertido significativamente en la evaluación de la compatibilidad y seguridad de los materiales de su sistema, así como de los electrodomésticos de los clientes, para garantizar la seguridad y confiabilidad del sistema para la transición de energía limpia».
Los vehículos propulsados por hidrógeno se han probado con éxito en los EEUU, incluidos los camiones de entrega y paquetería con celdas de combustible de hidrógeno en California y Nueva York, las carretillas elevadoras propulsadas por celdas de combustible y los autobuses propulsados por hidrógeno.
Proyectos piloto como HyGrid continuarán probando la seguridad y eficacia del hidrógeno verde, y el DOE ha lanzado una colaboración llamada H2USA para enfocarse en el avance de la infraestructura de hidrógeno para apoyar el transporte y almacenamiento de combustible de hidrógeno.
Hoy en día, el hidrógeno verde es más caro que el gas natural pero, a medida que aumenta el volumen de producción de hidrógeno, se espera que este costo disminuya.
El productor de electrolizadores más grande del mundo, NEL, cree que la producción de hidrógeno verde podría alcanzar la paridad de costos con los combustibles fósiles ya en 2025, y el DOE ha presentado planes para reducir el costo del hidrógeno a $ 1 por 1 kilogramo dentro de la próxima década.
Publicado en cooperación con Newsweek
