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Los Juegos Olímpicos de Tokio, suponiendo que se celebren a finales de este mes, estarán impulsados ??por un combustible ambicioso: el hidrógeno. La llama olímpica ya la está quemando. La villa olímpica será alimentada por hidrógeno producido en una planta de energía solar en la zona de exclusión creada tras el accidente nuclear de Fukushima hace una década. Los autos Mirai de Toyota, que funcionan con celdas de combustible de hidrógeno, proporcionarán la mayor parte del transporte oficial de los Juegos.

“Los Juegos Olímpicos de Tokio de 1964 dejaron como legado el sistema de trenes de alta velocidad Shinkansen. Los próximos Juegos Olímpicos dejarán como legado una sociedad del hidrógeno”, declaró Yoichi Masuzoe, entonces gobernador de Tokio, en 2016.

Japón, una vez un apasionado defensor de la energía nuclear, ahora tiene serias ambiciones de hidrógeno . El país tiene la red más grande del mundo de estaciones de servicio de hidrógeno. Está planeando reemplazar los combustibles fósiles con hidrógeno en industrias pesadas como la fabricación de acero. Y tiene una ventaja en la organización de las importaciones del combustible. En 2019, Kawasaki Heavy Industries lanzó el Suiso Frontier, el primer barco del mundo diseñado para transportar hidrógeno licuado. Su objetivo es aprovechar la producción de hidrógeno australiana prometida.

La vecina Corea del Sur tiene planes similares. En marzo de este año, el fabricante de automóviles Hyundai, el conglomerado SK Group y otros anunciaron un proyecto de US$38 mil millones para desarrollar una economía basada en el hidrógeno en la próxima década.

El uso generalizado del hidrógeno, si realmente sucede, habrá tardado mucho en llegar. El primer motor impulsado por hidrógeno ya funcionaba en 1807, y la gente proponía producir hidrógeno mediante la electrolisis del agua, para reemplazar el carbón ya en la década de 1860. Pero el carbón y el petróleo siempre fueron más baratos. Y el desastre de Hindenburg, cuando un dirigible lleno de hidrógeno explotó en 1937, le dio al combustible una reputación de inseguro.

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Se habla de que puede surgir una “economía de hidrógeno” global para salvar el clima de las emisiones de carbono. El hidrógeno podría impulsar camiones, barcos y aviones y utilizarse para producir de todo, desde cemento hasta acero y fertilizantes. Saehoon Kim, jefe de la división de celdas de combustible de Hyundai, dijo en un seminario web de la asociación comercial británica el año pasado: “En el pasado, nuestra tecnología e industria tenían que ver con recolectar petróleo, entregar petróleo y usar petróleo. Y ahora, en el futuro, estará recolectando luz solar, entregando luz solar y usando la luz solar, y lo que hará que eso sea posible es el hidrógeno”.

Otros son mucho más escépticos. “Solo será una fuente de energía de nicho”, dijo Tom Baxter, ingeniero químico de la Universidad de Aberdeen.

Con la tecnología actual, el hidrógeno tiene una ventaja para alimentar procesos industriales donde se requieren temperaturas superiores a 400C, agregó Baxter. Pero de lo contrario, el hidrógeno verde generalmente perderá frente a la electricidad donde esta última puede hacer el trabajo. “El hidrógeno verde nunca puede ser más barato que la electricidad verde necesaria para fabricarlo”, dijo.

¿Gris, verde o azul?

El hidrógeno rara vez se quema directamente como fuente de combustible. En su lugar, se utiliza como portador de energía, fabricado donde se dispone de energía barata para su fabricación y envío por todo el mundo a donde se necesita. Por lo general, eso significa en una celda de combustible dentro del motor de un vehículo, donde el gas se mezcla con oxígeno, liberando su energía y emitiendo solo vapor de agua.

En los últimos dos años, los autos eléctricos le han ganado terreno al hidrógeno, con la mayoría de los principales fabricantes de automóviles sacando modelos y algunos, como General Motors, prometiendo fabricar solo vehículos eléctricos dentro de 15 años. También cuentan con el respaldo del gobierno, con un fuerte gasto en redes de recarga. Pero para otros sistemas de transporte que consumen mucho combustible fósil y que no pueden conectarse fácilmente a la red eléctrica, como el transporte marítimo y la aviación de larga distancia, el hidrógeno puede convertirse en la clave para reducir las emisiones de carbono.

El hidrógeno puede haber perdido, frente a la electricidad, la competencia para impulsar la próxima generación de vehículos personales (Imagen: Ivan Radic / Flickr, CC BY 2.0)

El gas contiene más energía por cada tonelada que cualquier combustible fósil y evita la necesidad de baterías. Pero fabricarlo requiere mucha electricidad. Por lo tanto, es tan amigable con el clima como la energía utilizada para producirlo. Los ingenieros distinguen así entre hidrógeno gris, azul y verde. Gray está hecho de gas natural o carbón y tiene una gran huella de carbono. El azul también está hecho de combustibles fósiles, pero las emisiones de dióxido de carbono se capturan o reutilizan. El verde proviene de la electricidad renovable y no necesita tener ninguna huella de carbono.

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En este momento, el hidrógeno gris es el más barato y el tipo predominante para usos industriales. China produce alrededor de un tercio del hidrógeno del mundo, en gran parte a partir de carbón de lignito. Rusia está trabajando en planes para utilizar sus abundantes reservas de gas para producir hidrógeno gris y azul. Para ser una alternativa viable y respetuosa con el clima a los combustibles fósiles, los fabricantes tendrían que capturar el CO2 generado durante la producción y enterrarlo fuera de peligro. Sin embargo, la captura y el almacenamiento de carbono (CCS) aún es un trabajo en progreso.

Baxter, de la Universidad de Aberdeen, dijo que las compañías de combustibles fósiles están detrás del impulso para promover el hidrógeno como una alternativa a la electricidad para todo, desde el combustible para vehículos hasta la calefacción del hogar. El gigante petrolero BP está considerando planes para una planta de hidrógeno azul en Teesside en Inglaterra que, según dice, capturaría y almacenaría las emisiones de CO2 resultantes bajo tierra.

En sus planes a largo plazo, las principales compañías petroleras están considerando el hidrógeno como una fuente potencial de ingresos, una vez que la demanda de gasolina y diésel comience a agotarse. Su movimiento hacia los combustibles alternativos ha sido dolorosamente lento. BP tomará una decisión final de inversión en Teeside solo dentro de tres años y no espera comenzar la construcción real antes de 2027, tres años antes de que se espere que todos los automóviles nuevos en el Reino Unido sean eléctricos.

Si se eliminaran esos subsidios, los combustibles alternativos como el hidrógeno tendrían más posibilidades de ser ampliamente adoptados.

“Por el momento, los combustibles fósiles son más baratos y están mucho más disponibles que el hidrógeno. Esto se debe en parte a los grandes subsidios gubernamentales en todo el mundo que ascienden a 400 000 millones de USD. Si se eliminaran esos subsidios, los combustibles alternativos como el hidrógeno tendrían más posibilidades de ser ampliamente adoptados”, dijo Seifi Ghasemi, director ejecutivo de la compañía estadounidense de gases industriales Air Products en una conferencia de BNEF en Nueva York este año.

El verdadero premio, si el mundo se toma en serio el desarrollo de una economía de hidrógeno con bajas emisiones de carbono, tendría que ser la producción en masa de hidrógeno verde. Algunos países ya se ven a sí mismos como potencialmente la “Arabia Saudita del hidrógeno”, produciendo en masa el combustible utilizando energía renovable barata. Entre ellos están Canadá e Islandia, que tienen abundante energía hidroeléctrica que podría ayudar a fabricarla. Islandia también tiene energía geotérmica. Marruecos está desarrollando rápidamente la energía solar en el desierto del Sahara y tiene planes para la producción de hidrógeno.

Arabia Saudita tiene sus propios planes. El país anunció recientemente que, con Air Products, está construyendo una planta de hidrógeno verde de US $ 5 mil millones a lo largo de la costa del Mar Rojo. Una vasta propiedad de paneles solares y turbinas eólicas eventualmente cubrirá un pedazo de desierto del tamaño de Bélgica, alimentando lo que sería la fábrica de hidrógeno más grande del mundo. La producción está programada para comenzar en 2025.

El proyecto sería parte de la eco-ciudad propuesta de Neom, un esquema del líder de facto del país, Mohammed bin Salman. Además de abastecer a la ciudad ecológica, el hidrógeno se exportaría, reemplazando algún día el petróleo saudita con hidrógeno saudí en los mercados mundiales.

El vecino Omán tiene planes de crecer aún más. Su planta de hidrógeno propuesta de US$30 mil millones en las costas del Mar Arábigo exportaría tanto hidrógeno verde como “amoníaco verde”, para reemplazar los fertilizantes químicos producidos con combustibles fósiles.

Australia tiene planes igualmente ambiciosos para cinco "centros de hidrógeno" gigantes. El año pasado dijo que convertiría un área desértica de más del doble del tamaño de Luxemburgo en Australia Occidental en una instalación de producción de hidrógeno verde, con 10 millones de paneles solares y 1.500 turbinas eólicas.

El proyecto está actualmente en suspenso después de que los ministros rechazaran los planos en junio debido a las amenazas a la biodiversidad, pero finalmente puede seguir adelante. Mientras tanto, hay planes para otro centro de hidrógeno verde en Hunter Valley, una región de yacimientos de carbón en Nueva Gales del Sur, así como un esquema de hidrógeno gris, utilizando lignito en Latrobe Valley en Victoria. Todos apuntan a exportar a Japón y otras partes de Asia.

¿Quién creará el Tesla de los cielos?

La aviación puede ser el mayor premio. Airbus, el segundo fabricante de aviones más grande del mundo, reveló el año pasado planes para tres diferentes aviones de hidrógeno "conceptuales" de cero emisiones que, según dice, podrían estar en servicio para 2035. Mientras tanto, la empresa emergente de California, ZeroAvia, ya tiene un avión de investigación de seis plazas en funcionamiento. sobre hidrógeno. Despegó por primera vez del aeropuerto de Cranfield en el Reino Unido el otoño pasado. El avión se estrelló en un campo en abril, pero nadie resultó herido y aún podría convertirse en el Tesla de los cielos. “Una reducción sustancial de las emisiones de dióxido de carbono es casi imposible sin hidrógeno”, dice Christian Bauer del Instituto Paul Scherrer, un centro de investigación de ingeniería suizo. “Yo diría que dentro de los próximos diez años, veremos desarrollos sustanciales aquí”.

Están proliferando otros acuerdos entre proveedores potenciales y mercados importantes. La empresa danesa de energía eólica Orsted ha firmado un acuerdo con Maersk, el mayor transportista marítimo del mundo, y Scandinavian Airlines para utilizar la energía eólica marina generada en el Mar del Norte para producir hidrógeno verde para autobuses y camiones en el área de Copenhague a partir de 2023, con barcos y aviones. seguir.

Airbus ha presentado planes para el primer avión comercial de cero emisiones del mundo, que estará propulsado por dos motores híbridos turbofan de hidrógeno (Imagen: Alamy)

¿Pasará todo esto? Los escépticos dicen que crear cadenas de suministro globales para fabricar, enviar y entregar hidrógeno es demasiado engorroso e ineficiente, especialmente cuando la infraestructura tendría que construirse desde cero. Según algunos cálculos, alrededor de dos tercios de la energía se perderían en el camino.

“Las pérdidas de eficiencia ocurren tanto en el lado de la oferta, en el proceso de producción de los combustibles a base de hidrógeno, como en el lado de la demanda: un motor de combustión desperdicia mucha más energía que uno eléctrico”, dijo Romain Sacchi, colega de Christian Bauer. en el Instituto Paul Scherrer. Aun así, el hidrógeno podría funcionar para el transporte de carga a largas distancias, dijo Bauer a China Dialogue: "Un camión grande hoy en día necesitaría estar equipado con una batería que pese unas pocas toneladas para viajar más de cien kilómetros".

La disponibilidad de hidrógeno es "demasiado incierta para reemplazar ampliamente a los combustibles fósiles, por ejemplo, en automóviles o calefacción de casas", según Falko Ueckerdt del Instituto Potsdam para la Investigación del Impacto Climático. En cambio, el mundo debería priorizar las aplicaciones para las que el hidrógeno es indispensable como fuente de energía baja en carbono, dice. El hidrógeno podría usarse para eliminar el 10% más difícil de las emisiones de carbono, ya que el mundo tiene como objetivo cero emisiones. “La producción primaria de acero y amoníaco son puntos de entrada sensibles para el hidrógeno verde”, dice. En ambos casos, el hidrógeno puede sustituir a los combustibles fósiles como parte esencial del proceso, además de proporcionar energía.

Pero advierte que la creciente demanda de hidrógeno en áreas como la calefacción de edificios podría dar una ventaja al hidrógeno azul barato y crear un "bloqueo de combustibles fósiles que pone en peligro los objetivos climáticos".

Los combustibles basados ??en hidrógeno como solución climática universal pueden ser una falsa promesa. “Si bien son maravillosamente versátiles, no se debe esperar que reemplacen ampliamente a los combustibles fósiles”, argumentó Ueckerdt.

“La economía del hidrógeno puede establecerse solo si tiene sentido energéticamente. De lo contrario, mejores soluciones conquistarán el mercado. Existen infraestructuras para casi cualquier hidrocarburo líquido sintético, mientras que el hidrógeno requiere una red de distribución totalmente nueva”, argumentó Ulf Bossel, consultor de celdas de combustible y Baldur Eliasson, investigador de ABB Suiza, en un libro blanco sobre la economía del hidrógeno.

Es probable que los combustibles a base de hidrógeno sean escasos y no competitivos durante al menos otra década.

¿Es mejor el hidrógeno que el petróleo?

El hidrógeno es un combustible más denso en energía que el petróleo y el gas

Comparando volúmenes similares, el hidrógeno contiene aproximadamente tres veces más energía que el petróleo y el gas natural. Esto permite que las pilas de combustible de hidrógeno sean 2 o 3 veces más eficientes que los motores de combustión interna.

¿Se puede hacer hidrógeno a partir del petróleo?

Hay cuatro fuentes principales para la producción comercial de hidrógeno: gas natural, petróleo, carbón y electrólisis; que representan el 48%, 30%, 18% y 4% de la producción mundial de hidrógeno respectivamente. Los combustibles fósiles son la fuente dominante de hidrógeno industrial.

¿Es el hidrógeno el nuevo petróleo?

Está planeando reemplazar los combustibles fósiles con hidrógeno en industrias pesadas como la fabricación de acero. Y tiene una ventaja en la organización de las importaciones del combustible. En 2019, Kawasaki Heavy Industries lanzó el Suiso Frontier, el primer barco del mundo diseñado para transportar hidrógeno licuado.

¿Se puede usar hidrógeno en lugar de aceite?

Los combustibles producidos a partir de hidrógeno se pueden usar como reemplazos directos del petróleo y el gas y pueden ser bajos en carbono, si se usa electricidad renovable para producir estos "combustibles electrónicos". Sin embargo, la investigación encontró que usar la electricidad directamente para impulsar automóviles y calentar casas era mucho más eficiente.

Video: hydrogen oil