El hidrógeno verde podría cambiar las reglas del juego al desplazar a los combustibles fósiles: solo necesitamos que baje el precio
A medida que la economía global se aleja de los combustibles fósiles, el hidrógeno verde podría ser fundamental para lograr un mundo sin carbono para 2050.
El hidrógeno verde ofrece una solución para la descarbonización de industrias «difíciles de reducir», como la producción de acero y fertilizantes, el transporte pesado y el transporte marítimo. Anuncios recientes de países con altas emisiones sugieren que el cambio al hidrógeno verde podría ser mayor y llegar antes de lo esperado.
El primer ministro indio, Narendra Modi, anunció una misión de hidrógeno verde de 2300 millones de dólares, que se espera que aumente un 400 % para 2050. La industria siderúrgica y el transporte pesado de la India consumirán aproximadamente la mitad de esta producción.
Según su último plan de gobierno, China produciría entre 100.000 y 200.000 toneladas de hidrógeno de origen renovable al año y tendría una flota de 50.000 vehículos alimentados con hidrógeno para 2025.
La administración Biden anunció una inversión de US$750 millones en hidrógeno verde. Se espera que genere 700.000 nuevos puestos de trabajo y aproveche una inversión adicional de 140.000 millones de dólares estadounidenses.
La red nacional de Nueva Zelanda es mucho más renovable que la red australiana, que todavía depende del carbón. Sin embargo, ambos países están invirtiendo en hidrógeno verde como combustible de futuro.
El gobierno australiano ha asignado 2.000 millones de dólares australianos en su presupuesto de 2023 para acelerar proyectos de hidrógeno verde a gran escala. En Nueva Zelanda, el proyecto Southern Green Hydrogen ha pasado a la etapa de desarrollo. Las decisiones finales de inversión se esperan para finales de este año.
Más información: Se acerca el hidrógeno verde, y estas regiones australianas están bien situadas para construir nuestra nueva industria de exportación
Transición de hidrógeno verde
El hidrógeno verde se produce mediante el uso de fuentes de energía renovables para dividir el agua en hidrógeno y oxígeno, ya sea mediante electrólisis o fotólisis. La tecnología anterior es más avanzada en esta etapa.
En la actualidad, el 98% de todo el hidrógeno se produce utilizando combustibles fósiles («hidrógeno gris» o «hidrógeno azul» si se depura el carbono). Para cumplir con los objetivos del Acuerdo de París, la producción de hidrógeno debe descarbonizarse. La capacidad de producción instalada de hidrógeno verde deberá aumentar 75 veces antes de 2030.
La buena noticia es que se prevé que el costo del hidrógeno verde caiga a US$2-3 por kilogramo para 2030 debido a la mejora de los métodos de producción y las economías de escala. La caída del costo de las energías renovables, la creciente demanda de energía y la emergencia del cambio climático han creado un impulso sin precedentes para el hidrógeno limpio.
El hidrógeno gris y azul tienen sus usos industriales existentes, pero serán combustibles de transición. Eventualmente serán reemplazados por hidrógeno verde, que también cumplirá con una gama de nuevos usos en rápido crecimiento, como el acero verde.
Imágenes de Ian Forsyth/Getty
Algunas aplicaciones de hidrógeno están en marcha. Airbus participa en el desarrollo de aviones eléctricos que utilizan una combinación de combustión de hidrógeno para potencia de despegue y celdas de combustible de hidrógeno para potencia de vuelo.
Si bien la mayoría de los vehículos eléctricos seguirán funcionando con baterías, algunos fabricantes de automóviles han tenido éxito en la producción comercial de automóviles alimentados con hidrógeno.
El alto costo de producción es el factor principal detrás de la baja adopción de hidrógeno verde. Pero un precio de US$2/kg se considera un punto de inflexión potencial para hacer que el hidrógeno verde sea competitivo frente a otras fuentes de combustible. Una vez que haya pasado este punto de inflexión, proyectado para 2030, se espera que el hidrógeno verde desplace progresivamente a los combustibles fósiles en la mayoría de los sectores.
El costo de los electrolizadores se ha reducido aproximadamente a la mitad en los últimos cinco años. Se espera que esta tendencia continúe. El reciente desarrollo de electrolizadores de óxido sólido que pueden ofrecer una eficiencia del 100 % en un rango de temperatura elevado promete un mayor crecimiento.
Potencial para los países en desarrollo
Los desafíos inmediatos para el hidrógeno verde son que necesitará ganar aceptación global y expandir la infraestructura con urgencia.
Se espera que las futuras asociaciones internacionales de hidrógeno beneficien tanto a las economías en desarrollo como a las desarrolladas. Un ejemplo es África, que está bien posicionada para desarrollar proyectos de hidrógeno verde dado su potencial de energía renovable. África también tiene ricos recursos de platino, que son necesarios para la catálisis de división de agua.
Leer más: El hidrógeno verde suena como una victoria para los países en desarrollo. Pero el costo y el transporte son problemas.
El gran potencial del norte de África para producir hidrógeno verde está relacionado con sus excepcionales niveles de radiación solar y su gran recurso eólico. El Banco Mundial estima que el recurso eólico total de Argelia es comparable al de Europa.
Las instalaciones globales de electrolizadores se expandirán en un factor de 120 desde los 2 GW actuales hasta los 242 GW para 2030, según un análisis de BloombergNEF. Los principales fabricantes incluyen EvolOH, que planea producir hasta 3,75 GW por año de electrolizadores para 2025, y la gigafábrica Plug Power, que obtiene su energía de la hidroelectricidad de las Cataratas del Niágara.
Barreras para la captación
Esta nueva revolución en la energía del hidrógeno verde tiene algunas barreras residuales importantes que resolver.
La primera es que el agua que se utilizará en los electrolizadores debe estar libre de contaminantes. Sin embargo, la creciente escasez de agua dulce limpia es un problema global inminente.
Para obviar este desafío, una colaboración de investigación en la que participaron universidades australianas y chinas ha demostrado que el agua de mar se puede dividir con un electrolizador comercial. Este enfoque utiliza un catalizador no precioso con una eficiencia de casi el 100 %. Esta tecnología necesita un mayor refinamiento, pero parece ofrecer una solución viable.
Leer más: Para que Australia lidere el camino hacia el hidrógeno verde, primero debemos encontrar suficiente agua
Un segundo problema es que el hidrógeno en la atmósfera se comporta como un gas de efecto invernadero indirecto. El hidrógeno reacciona con los radicales OH que, de otro modo, descompondrían el metano, un potente gas de efecto invernadero.
El efecto neto es que el metano persiste más en calentar la atmósfera que si el hidrógeno no estuviera presente. La cuantificación del efecto indirecto del gas de efecto invernadero del hidrógeno depende del alcance de la fuga. Esto necesita urgentemente una evaluación más detallada.
El problema relacionado restante es la fuga de la tubería, estimada entre 2,9% y 5,6%. En una importante prueba de tuberías, Sinopec de China planea construir la primera tubería de hidrógeno verde desde Mongolia Interior hasta Beijing para probar la fuga de hidrógeno en condiciones prácticas.
En desarrollos paralelos, la conversión de hidrógeno verde en amoníaco verde a través de un proceso de tipo Haber-Bosch es la clave para utilizar el amoníaco verde como un combustible más fácil de transportar para el transporte de alta potencia, así como un fertilizante verde.
En 2100, una persona que revise la aparición del hidrógeno puede ver un vínculo entre la revolución del carbón y el vapor de los siglos anteriores que creó la crisis climática y la revolución del hidrógeno que ayudó a resolverla.
