Perspectivas de la energía del hidrógeno en el contexto del desarrollo sostenible Traductor traducir

La energía del hidrógeno es el uso del hidrógeno como combustible para diversas aplicaciones, como la generación de energía, el transporte y los procesos industriales. El hidrógeno es atractivo porque es limpio, ya que solo produce agua cuando se quema, lo que lo convierte en un combustible de cero emisiones. Sin embargo, la forma en que se produce el hidrógeno determina su huella ambiental. A partir de 2025, la mayor parte del hidrógeno se producirá a partir de combustibles fósiles, lo que genera importantes emisiones de CO2. Para el desarrollo sostenible, es importante centrarse en el hidrógeno verde, producido a través de la electrólisis del agua utilizando energías renovables como la solar o la eólica.

Tipos de hidrógeno

Existen varios tipos de hidrógeno, cada uno con diferentes niveles de respeto al medio ambiente:

• Hidrógeno gris: producido a partir de gas natural mediante reformado con vapor, con elevadas emisiones de CO2 de alrededor de 830 millones de toneladas de CO2 al año a nivel mundial.
• Hidrógeno azul: producido a partir de gas natural con captura y almacenamiento de CO2, lo que reduce las emisiones pero sigue dependiendo de combustibles fósiles.
• Hidrógeno Verde: Producido a través de la electrólisis del agua utilizando energía renovable, con mínimas o nulas emisiones de CO2.
• Hidrógeno rosa: producido mediante energía nuclear, que puede ser bajo en carbono pero genera controversia por su seguridad y sus residuos.
• Hidrógeno marrón: producido a partir de carbón, tiene altas emisiones de CO2 y se considera el menos sostenible.

El hidrógeno verde se considera el más prometedor para el desarrollo sostenible, pero su coste actual es superior al del hidrógeno gris o azul, que ronda los 3-8 euros por kilogramo, frente a los 1-2 euros por kilogramo del gris.

Aplicaciones actuales

A partir de 2025, el hidrógeno se utilizará principalmente en la industria química para producir amoniaco y en la refinación de petróleo para eliminar el azufre del combustible. La producción mundial es de unos 75 millones de toneladas al año, de las cuales el 95% es hidrógeno gris. El hidrógeno también se utiliza en aplicaciones específicas, como las pilas de combustible para automóviles (por ejemplo, en Japón y Corea del Sur) y en programas espaciales, donde se utiliza como combustible para cohetes.

Papel en el desarrollo sostenible

Las investigaciones muestran que el hidrógeno puede desempeñar un papel importante en la consecución de los objetivos de desarrollo sostenible, en particular en la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero y el avance hacia una economía baja en carbono.

• Descarbonización del transporte: las pilas de combustible de hidrógeno son adecuadas para camiones pesados, autobuses y rutas de larga distancia donde la electrificación es difícil. Por ejemplo, las pilas de combustible ofrecen una mayor autonomía y un reabastecimiento más rápido en comparación con las baterías, lo que las hace adecuadas para la logística y el transporte marítimo.
• Procesos industriales: El hidrógeno puede sustituir al carbón en la producción de acero, reduciendo las emisiones de sectores difíciles de descarbonizar, como la siderurgia. También se utiliza en la producción de metanol y otros productos químicos.
• Almacenamiento de energía: el hidrógeno puede almacenar el exceso de energía renovable, lo que ayuda a estabilizar la red eléctrica e integrar fuentes más variables, como la eólica y la solar. Esto es especialmente importante para equilibrar la red durante períodos de baja producción.
• Generación de energía: El hidrógeno se utiliza en turbinas de gas o pilas de combustible para generar electricidad con bajas o nulas emisiones, apoyando objetivos de las Naciones Unidas como la energía asequible y no contaminante y la acción climática.

Estado actual y tendencias

Se estima que la producción mundial de hidrógeno será de alrededor de 75 millones de toneladas al año para 2025, de las cuales el 95% es hidrógeno gris producido a partir de combustibles fósiles, que emite alrededor de 830 millones de toneladas de CO2 al año. El hidrógeno verde todavía está en sus primeras etapas, con algunos proyectos comerciales como plantas de electrólisis en Europa y Estados Unidos.

Muchos países se fijan objetivos ambiciosos:

• La Unión Europea, a través de su estrategia del hidrógeno, prevé producir 10 millones de toneladas e importar otros 10 millones de toneladas de hidrógeno renovable hasta 2030.
• Japón, a través de su Hoja de Ruta de la Sociedad del Hidrógeno, se propone proporcionar 3 millones de toneladas de hidrógeno para 2030, centrándose en pilas de combustible para el transporte y la energía.
• Estados Unidos está invirtiendo a través del Departamento de Energía en investigación y desarrollo, con 7.000 millones de dólares en proyectos para centros regionales de hidrógeno.

Proyectos exitosos

Algunos ejemplos de proyectos exitosos incluyen:

• Centro australiano de energía renovable: está previsto que se convierta en una de las plantas de energía renovable más grandes de Australia Occidental y produzca hidrógeno verde para el mercado interno y la exportación.
• Proyecto Ciudad del Hidrógeno: Un centro para la producción y uso de hidrógeno, centrado en la integración con las infraestructuras portuarias existentes.
• Western Green Energy Hub: otro proyecto importante en Australia Occidental cuyo objetivo es producir hidrógeno verde utilizando energía eólica y solar.
• Programa de Hidrógeno de EE. UU.: apoya una variedad de investigaciones, incluidos prototipos como el camión H2Rescue, que estableció un récord de autonomía de 1.806 millas con un solo tanque de combustible.

Los avances tecnológicos incluyen mejoras en la eficiencia de la electrólisis, con plantas modernas que alcanzan una eficiencia del 80%, y el desarrollo de nuevos métodos de almacenamiento como cavernas de sal subterráneas.

Problemas y posibilidades

Problemas

• Economía: El hidrógeno verde es más caro que el gris, con precios actuales de alrededor de 5 dólares por kilogramo, mientras que el gris cuesta entre 1 y 2 dólares. Sin embargo, las investigaciones muestran que el costo podría reducirse en un 30% para 2030 debido al abaratamiento de las energías renovables.
• Infraestructura: La falta de infraestructura para la producción, el almacenamiento y la distribución limita la escalabilidad. Por ejemplo, se requiere el desarrollo de oleoductos y estaciones de servicio.
• Almacenamiento y transporte: El hidrógeno tiene una baja densidad energética, por lo que requiere métodos especializados como compresión a 700 bar o enfriamiento a -253 °C, lo que aumenta los costos.
• Seguridad: El hidrógeno es altamente inflamable, por lo que se requieren estrictas precauciones de seguridad, incluidos materiales de almacenamiento especiales.
• Apoyo político y regulatorio: Se necesitan políticas claras para estimular la inversión, como subsidios e incentivos fiscales, que todavía varían de un país a otro.

Posibilidades

• Descarbonización: El hidrógeno puede ayudar a descarbonizar sectores donde otras alternativas bajas en carbono son limitadas, como la industria pesada y el transporte marítimo.
• Seguridad energética: El hidrógeno producido localmente reduce la dependencia de las importaciones de combustibles fósiles, mejorando la independencia energética.
• Creación de empleo: La industria del hidrógeno podría crear nuevos puestos de trabajo, como en la producción de electrolizadores y la construcción de infraestructura, con proyecciones de hasta 680.000 empleos para 2050.
• Innovación: Los avances en la tecnología del hidrógeno están impulsando innovaciones como las pilas de combustible mejoradas y la integración con fuentes renovables.

Para superar los desafíos, los gobiernos y la industria deben colaborar en la investigación, brindar apoyo financiero y establecer marcos regulatorios como la certificación de los atributos ambientales del hidrógeno.

Impactos ambientales

Aunque el hidrógeno se considera limpio cuando se quema, su producción determina su huella ecológica. El hidrógeno gris tiene altas emisiones de CO2, mientras que el hidrógeno verde producido a partir de energía renovable tiene una huella mínima. Sin embargo, existen preocupaciones sobre las fugas de hidrógeno, ya que es un gas de efecto invernadero indirecto con un efecto de calentamiento a corto plazo pero significativo. Una manipulación y un almacenamiento adecuados son necesarios para minimizar el impacto.

Perspectivas futuras

Las investigaciones indican que el hidrógeno podría satisfacer el 10% de la demanda energética mundial en 2050 en un escenario de cero emisiones. Es probable que el costo del hidrógeno verde se reduzca un 30% en 2030, gracias a la reducción de los costos de las energías renovables y al aumento de la producción.

Las nuevas aplicaciones, como el hidrógeno para la aviación y el transporte marítimo, ofrecen más oportunidades. Por ejemplo, se están estudiando proyectos para utilizar hidrógeno en aviones de pasajeros. Sin embargo, el éxito depende de abordar los desafíos actuales, como aumentar la producción y garantizar un uso sostenible.

Comparación de los tipos de hidrógeno

Esta tabla ilustra las diferencias en la huella ambiental y el costo, destacando la necesidad de realizar la transición al hidrógeno verde para el desarrollo sostenible.