¿Qué es el hidrógeno verde?¿Una esperanza para las energías renovables?

Hagamos un repaso de los tipos de energía y brevemente definámosla. La energía es la capacidad que tiene la materia de producir un trabajo ya sea en forma de movimiento, calor, luz, etc. Se manifiesta de diversas maneras, según las acciones y los cambios que pueda provocar y ha sido utilizada por los seres vivos desde el inicio de su existencia para sobrevivir y evolucionar. Puede clasificarse según el tiempo de renovación de sus materias primas en dos grandes grupos: Las energías renovables y las no renovables.

Las energías no renovables o convencionales, son aquellas cuyas materias primas que les dan origen se encuentran en la naturaleza en cantidades limitadas, las cuales, una vez consumidas en su totalidad, no pueden sustituirse de forma rápida. Dentro de este tipo de energías existen dos clases: 

  1. Los Combustibles fósiles: que incluyen al carbón, gas natural y al petróleo (que producen gases de efecto invernadero o GEI).
  2. Los Combustibles nucleares: que incluyen a los elementos radioactivos, como el uranio o el plutonio (que no producen GEI).

Las energías renovables o no convencionales, son aquellas cuyas materias primas que les dan origen se encuentran en la naturaleza en cantidades “virtualmente inagotables”, ya sea por la inmensa cantidad de energía que contienen o porque son capaces de regenerarse de manera rápida. Dentro de este tipo de energías podemos encontrar a:

  1. La Energía Eólica: es la que se obtiene a partir del viento, es decir, de la energía cinética producto del movimiento de las masas de aire. El viento es un recurso abundante, renovable y limpio, que ayuda a disminuir las emisiones de gases de efecto invernadero al reemplazar las fuentes de energía a base de combustibles fósiles, además, es bastante estable y predecible a escala anual. A pesar de que en sus inicios la energía eólica era cara y requería de nuevas tecnologías para su aprovechamiento, los parques eólicos actuales suponen una fuente de energía cada vez más barata, accesible y competitiva. En Argentina, la energía eólica tenía una capacidad instalada, en el año 2020, de 2,6 GW, lo que convierte al país en el 27º productor mundial. 
  2. La Energía Geotérmica: es la que se obtiene mediante el aprovechamiento del calor interno natural de la Tierra, que se transmite a través de los cuerpos de roca (yacimientos secos), cuerpos de agua (yacimientos de agua caliente) o cuerpos de vapor (géiseres). Si bien en la argentina existen más de trescientos puntos de interés geotérmico, en solo cuatro de ellos podría generarse energía eléctrica con este recurso: Copahue (Neuquén), Domuyo (Neuquén), Tuzgle (Jujuy) y Valle del Cura (San Juan). La principal cuenca geotérmica corresponde a Copahue-Domuyo, donde funcionó la primera central piloto geotérmica de Sudamérica, con una potencia instalada de 670 KW. Actualmente, la central se encuentra fuera de servicio por mantenimiento desde el año 1998.
  3. La Energía Hidráulica: es aquella que se obtiene del aprovechamiento de las energías cinéticas y potenciales de la corriente del agua, saltos de agua o mareas (energía mareomotriz). A pesar de que la energía hidráulica no genera GEI, cuando se busca obtener a partir de saltos en ríos o lagos, puede llegar a producir un gran impacto ambiental, debido a que las construcciones de las presas inundan grandes superficies de terreno, modifican el caudal de los ríos, la calidad del agua, etc. Otras formas de extraer energía del mar son: a partid de las olas (energía undimotriz), de la diferencia de temperatura entre la superficie y las aguas profundas del océano (energía maremotérmica), de la salinidad (energía azul o potencia osmótica), de las corrientes marinas o la energía eólica marina. En el caso de Argentina, para el año 1992, la energía hidroeléctrica, presentaba una potencia instalada que ascendía a 6.429 MW, significando un 42% de la matriz eléctrica total. La misma experimentó un crecimiento del 72.8% en el periodo 1992-2017, observándose una potencia instalada de 11.101 MW, lo cual representó un 33% de la matriz eléctrica total en el 2017.
  4. La Energía Solar: Es aquella obtenida a partir del aprovechamiento de la radiación electromagnética que procede del Sol. Las energías solares se pueden clasificar según sus tecnologías y su uso en: A. Energía solar activa: para uso de baja temperatura (entre 35 °C y 60 °C), de media temperatura, que alcanza los 300 °C y de alta temperatura, que llega a alcanzar los 2000 °C; B. Energía solar pasiva: Aprovecha el calor del sol sin necesidad de mecanismos o sistemas mecánicos; C. Energía solar térmica: Es usada para producir agua caliente de baja temperatura para uso sanitario y calefacción; D. Energía solar fotovoltaica: Es usada para producir electricidad mediante placas de semiconductores que se alteran con la radiación solar; E. Energía termosolar de concentración: Es usada para producir electricidad con un ciclo termodinámico convencional a partir de un fluido calentado a alta temperatura (aceite térmico); F. Energía solar híbrida: Combina la energía solar con otra energía; G. Energía eólico solar: Funciona con el aire calentado por el sol, que sube por una chimenea donde están los generadores. La fuente de energía solar más desarrollada en la actualidad es la fotovoltaica. Gracias a los avances tecnológicos, el coste de la energía solar fotovoltaica se ha reducido de forma constante desde su aparición, ​aumentando a su vez la eficiencia al punto de ser competitiva con las energías no renovables. La energía solar en Argentina es principalmente fotovoltaica y tenía una capacidad instalada, en 2020, de 0,7 GW, lo que convierte al país en el 42º productor mundial.

La Energía Biomasa: se refiere a la biomasa “útil” en términos energéticos formales: las plantas transforman la energía del Sol en energía química a través de la fotosíntesis y parte de esa energía queda almacenada en forma de materia orgánica. La energía química de la biomasa puede recuperarse quemándola directamente (como es el caso de la leña o el gas metano) o transformándola en combustible (biocombustibles o agrocombustibles, como el caso del biodiésel o el bioetanol). La biomasa se clasifica en: A. Biomasa Natural: es la que se produce en la naturaleza sin intervención humana (Por ejemplo, la caída natural de ramas de los árboles en los bosques); B. Biomasa Residual: es el subproducto o residuo generado en las actividades agrícolas, silvícolas y ganaderas, actividades de la industria agroalimentaria y maderera, así también como residuos de depuradoras y el reciclado de aceites; C. Los Cultivos Energéticos: son aquellos que están destinados a la producción de biocombustibles (como el bioetanol y el biodiésel). A pesar de que estos materiales emiten una cantidad similar que los carburantes convencionales en el momento de la combustión, se reduce el dióxido de carbono que es enviado a la atmósfera terrestre, ya que lo van absorbiendo a medida que se van desarrollando. En Argentina, generalmente los biocombustibles se mezclan con otros combustibles en cantidades que varían del 5 al 10%.

Energía del hidrógeno

El hidrógeno es el elemento más ligero y que más abunda en el universo, sin embargo, es raro encontrarlo en estado libre en la tierra. El hidrógeno puede producir energía de diversas maneras:

  1. Por fusión nuclear: proceso que se da naturalmente en el sol por su propio tamaño, es decir, gracias a su gravedad y que en la tierra esto no es posible. Por lo tanto, el uso de esta técnica tendrá que deberse a la evolución de la tecnología en un futuro próximo.
  2. A partir de Hidrocarburos: los cuales pueden ser fósiles o biocombustibles.
  3. A partir del electrolisis del agua: la cual puede realizarse utilizando tanto energías renovables como no renovables.

Actualmente el 96% del hidrogeno se genera a partir de hidrocarburos fósiles, principalmente el gas natural. Producir un kilogramo neto de hidrógeno por gas, produce doce veces más CO2 que la electrólisis con electricidad de origen eólico. Entonces, ¿por qué no obtenemos hidrogeno a partir del electrolisis del agua?, esto se debe a que el costo de producción es de 4 a 10 veces más barato cuando se obtiene a partir del gas natural. Además, que la producción de hidrógeno es tres veces menos eficiente energéticamente que el uso de electricidad almacenada directamente en baterías. 

A pesar de esto, es posible que a largo plazo la eficiencia y coste del electrólisis mejore y pueda ser factible desde el punto de vista económico y energético. Como hemos observado a lo largo de la historia, la humanidad, ha pasado de quemar madera, al carbón, luego al petróleo y por ultimo al gas natural, lo que muestra una transición hacia quemar menos carbón y más hidrógeno, por lo cual sería lógico empezar a quemar el hidrógeno puro.

Pero, ¿en qué consiste la electrólisis?

Se trata de tomar agua de la naturaleza y separarla en sus partes (hidrógeno y oxígeno) mediante electricidad de origen renovable, almacenar el hidrógeno, transportarlo, distribuirlo y finalmente, utilizarlo siguiendo procesos térmicos convencionales (motores de combustión interna o turbosina) o electroquímicos como son las pilas de combustible, devolviendo a la naturaleza la misma cantidad de agua que previamente habíamos obtenido de ella. En conversión térmica del hidrógeno se emitirían óxidos de hidrógeno, aunque en una proporción inferior a los emitidos con los combustibles fósiles, mientras que en la utilización de pilas de combustible las emisiones serían nulas.

Este tipo de tecnología no es nueva, la primera pila o celda de combustible fue construida en 1839 y fue utilizada el siglo XX, durante los años sesenta, por el programa espacial de los Estados Unidos para proporcionar electricidad y agua las naves espaciales Gemini y Apollo. 

Actualmente, las celdas de combustible están en un momento en el que la tecnología les permite competir con las energías convencionales de generación eléctrica, ofreciendo grandes ventajas sobre ellas. En este contexto, el hidrogeno verde trae una gran oportunidad para reducir las emisiones que hoy causan las energías generadas a partir de combustibles fósiles. 

Latinoamérica es la región que mayor potencial tiene para producirlo, debido a que tiene la electricidad más limpia del mundo y una enorme capacidad de crecimiento en energías renovables (principalmente solar y eólica).

Además, se estima que, para 2030, Europa, los Estados Unidos, China, Japón y Corea van a contar con 2,7 millones de autos eléctricos a hidrógeno, que demandarán un consumo de 710.000 toneladas anuales de hidrógeno. El 40% de esa demanda sería producida por esos países, pero el 60% restante tendrían que importarlo. Esto permitiría a la región no solo acelerar su propia transición energética, sino también generar divisas para la economía gravemente afectada por la pandemia. Un informe del BID estima que la descarbonización aumentaría el empleo en Latinoamérica de la energía renovable en 100.000 puestos de trabajo para 2030.

A pesar de sólo contar con un 8% de energías renovables, la Argentina también tiene un gran potencial de expansión de la energía solar (en el noroeste) y eólica (en la Patagonia), que le permitiría proyectar la producción del hidrógeno verde. El país cuenta con una Ley de Promoción del Hidrógeno (Ley nacional 26123), sancionada en 2006, pero todavía no reglamentada. La norma establece la creación del Fondo Nacional de Fomento del Hidrógeno (Fonhidro), el cual sería financiado por el Estado y los proyectos de hidrógeno contarían con numerosos beneficios impositivos. Sin embargo, esta ley corre riesgo de caducar a fin de 2021 de no ser reglamentada. 

Algunas empresas nacionales han dado los primeros pasos en la industria, como es el caso de Y-TEC, empresa de investigaciones tecnológicas de YPF

, que lanzó el consorcio H2AR junto con el Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas de Argentina (CONICET). El mismo trabajará en los próximos dos años en el estudio de escenarios para la producción, transporte y exportación de hidrógeno.

Otros países latinoamericanos que han avanzado mucho más en plan para desarrollar la industria del hidrogeno verde son: Uruguay, Chile, Paraguay, Colombia y Costa Rica. Si la región logra aprovechar este potencial, podría alcanzar la independencia energética, la recuperación económica e incluso posicionarse como líder en la nueva revolución industrial verde.

Nota realizada por Florencia Mancini

Fuentes:

https://www.irena.org/-/media/Files/IRENA/Agency/Publication/2021/Apr/IRENA_RE_Capacity_Statistics_2021.pdf

http://www.energia.gov.ar/contenidos/archivos/publicaciones/libro_energia_geotermica.pdf

https://www.minem.gob.ar/www/844/26044/estadisticas-de-hidroelectricidad-en-argentina

https://elperiodicodelaenergia.com/la-fotovoltaica-ya-se-codea-en-costes-con-la-nuclear/

https://books.google.com.ar/books?id=KBTPxIi6IRsC&pg=PA118&redir_esc=y#v=onepage&q&f=false

https://imagine.gsfc.nasa.gov/ask_astro/index.html

https://www.hydrogen.energy.gov/pdfs/2013_htac_annual_report.pdf

https://www.ineel.mx/reno99/apli.pdf

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