Nace en Perú la Asociación del H2: Daniel Camac y Gaelle Dupis, de Engie Perú, junto a Carlos Diez Canseco, forman parte del consejo directivo de la recién nacida Asociación Peruana de Hidrógeno.
H2 Perú ha aparecido como el gremio referente del tema en el país, y por ello tiene representatividad ante los actores y autoridades del sector energético del país.
¿Qué es?
El hidrógeno se postula como elemento principal de la transición energética, ya que permite la electrificación y la descarbonización de la mayoría de los sectores económicos, mientras apoya la integración sectorial requerida para una economía sustentable.
Desde la conferencia COP21 celebrada en el 2015 y el Acuerdo de París que compromete a todos los países signatarios a reducir emisiones de Gases a Efectos Invernaderos (GEI), el cambio climático ha estado en el tope de prioridades de la agenda política, económica y científica a nivel internacional.
El Perú, con la suscripción en julio del año 2016 del Acuerdo de París de la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático, se comprometió a reducir sus emisiones de GEI de 30 % a 40 % las emisiones de carbono hacia 2030, con la firme perspectiva de convertirse en un país carbono neutral en el año 2050.
Esa reducción es sinónimo de incremento de la competitividad, mayor productividad, y mejora de la calidad de vida de todos los peruanos. Ser parte de este proceso, genera mayor eficiencia y asegura la sostenibilidad de la sociedad a través de una economía descarbonizada.
Una forma de lograr este proyecto de sociedad es desarrollar una nueva industria respetuosa con el medioambiente, capaz de generar empleo y de inyectar nuevas competencias en el país, como la del hidrogeno.
Efectivamente, el hidrógeno es un vector energético, un combustible y materia prima. Si se produce a partir de energía renovable, o, en una etapa de transición a partir de gas natural, puede reducir emisiones de GEI, fortalecer la independencia energética y mitigar los desafíos de la variabilidad de los sistemas renovables. El hidrógeno permite la integración sectorial, ofreciendo una alternativa limpia, sustentable y flexible para convertir energía eléctrica renovable en un portador de energía química para su uso en movilidad, energía y aplicaciones industriales.
Beneficios
El hidrógeno se postula como elemento principal de la transición energética, ya que permite la electrificación y la descarbonización de la mayoría de los sectores económicos, mientras apoya la integración sectorial requerida para una economía sustentable.
¿Cuáles son los beneficios del hidrógeno verde?
El hidrógeno es una energía que se puede transportar y almacenar de forma eficiente. Cada kilogramo de hidrógeno contiene 2,4 veces más energía que el gas natural. Similar a gas natural, el hidrógeno se puede utilizar como fuente de energía para calentar edificios, impulsar vehículos y generar electricidad despachable. Esta energía se puede liberar como calor por combustión, o como electricidad a través de una pila de combustible. En ambas reacciones, la única otra la entrada necesaria es oxígeno y el único subproducto es el agua.
Su costo elevado ligado al de la electricidad que consume ha limitado hasta ahora su producción, que actualmente es solo el 4% de la producción mundial de H2. Pero las necesidades en combustibles no nucleares de bajas emisiones son altas y hacen que la demanda mundial en hidrógeno producida a partir de fuentes renovables aumentará sustancialmente en las próximas décadas. Los costos de producción irán cayendo, las tecnologías estarán progresando.
El hidrógeno ayuda a aumentar la integración de energías renovables variables, debido a que la energía eléctrica variable puede ser transformada en hidrógeno, para su uso posterior. Por lo tanto, es el complemento ideal de las renovables junto con las baterías. El hidrógeno, además, viene a facilitar la descarbonización de sectores difíciles de electrificar, como el transporte pesado, la industria química o del acero, entre otros, sumado a que en su combustión se genera sólo vapor de agua, no hay emisiones de CO2.
¿Cómo se produce?
Al poder ser producido a partir de energías renovables, el hidrógeno verde es una opción ambientalmente sostenible y rentable, cuya masificación y uso puede significar un cambio en la matriz energética del Perú.
¿Cómo se produce el hidrógeno renovable?
Hoy en día, existen varias tecnológicas que permiten la producción de hidrógeno a partir de diferentes fuentes.
La principal utiliza compuestos orgánicos constituidos principalmente por hidrógeno y carbono, como gas natural, carbón o biomasa, usando calor y reacciones químicas (procesos termoquímicos).
La segunda ruta es la del hidrógeno renovable, que se produce al dividir las moléculas de agua en hidrógeno y oxígeno. Este proceso impulsado por energía solar, eólica o hidroeléctrica ocurre en un dispositivo llamado electrolizador, que consiste en un electrodo positivo y negativo separados por un electrolito o una membrana. Cuando se aplica una corriente eléctrica entre los electrodos, se forma hidrógeno en el electrodo negativo y oxígeno en el electrodo positivo, y el hidrógeno se recoge para su uso. Luego, el hidrógeno se comprime para su transmisión y el oxígeno se libera a la atmósfera. La energía para producir el hidrógeno se realiza posteriormente en el punto de uso, y en su combustión se genera sólo vapor de agua.
Otros métodos de producción de hidrógeno se encuentran todavía en fase de investigación: se están realizando estudios en laboratorio para producir hidrógeno utilizando algas o bacterias microscópicas, o por descomposición foto catalítica y biológica del agua.
Alrededor del 78% es producido por reformado de combustibles fósiles, 18% por gasificación del carbón y solo un 4% por electrólisis (fundamentalmente Cloro-Álcali). Las principales tecnologías de producción de hidrógeno son el reformado de gas metano con vapor (SMR), la gasificación del carbón y biomasa y por último la electrólisis.
¿Cómo se almacena y transporta el hidrógeno?
Los principales métodos de almacenamiento de hidrógeno, que han sido probados y evaluados, incluyen almacenamiento en forma física (basado en compresión, enfriamiento o una combinación de ambos), en sólidos y otros compuestos (hidruros metálicos, carriers orgánicos, materiales adsorbentes, entre otros). Actualmente solo el almacenamiento físico por compresión o licuefacción son suficientemente maduros a nivel comercial.
La forma en que un vector energético es almacenado está muy influenciada por su contenido energético, el cual está determinado por el poder calorífico superior e inferior. Estos valores son una cantidad específica basados usualmente en la masa de la fuente energética, estableciéndose, por ejemplo, en MJ/kg o kWh/kg. Usando la densidad (kg/l), es posible expresar el contenido energético como densidad de energía volumétrica, en MJ/l o kWh/l.
La figura abajo muestra que el hidrógeno, como un portador de energía, tiene la mayor densidad de energía gravimétrica o másica equivalente a 120.1 MJ/kg o 33.3kWh/kg (poder calorífico inferior o LHV). Ésta es casi tres veces más alta que los hidrocarburos líquidos, sin embargo, la densidad de energía volumétrica del hidrógeno es relativamente baja. Bajo condiciones ambientales, la densidad de energía volumétrica es de solo 0.01 MJ/l. Por lo tanto, para fines prácticos de manejo, la densidad del hidrógeno debe aumentarse significativamente al almacenarlo.
Hidrógeno gaseoso comprimido “CGH2”
Desde la producción de hidrógeno hasta el almacenamiento y luego desde la distribución al usuario final, éste es manejado a diferentes presiones. A bajas presiones, un estanque de almacenamiento opera alrededor de 50 bar, estanques y cilindros de alta presión son técnicamente posibles hasta 1000 bar mediante la utilización de estanques especiales construidos con materiales compuestos (conocidos como “Tipo IV”).
Cuando se trata de grandes volúmenes de almacenamiento, las cavernas de sal, yacimientos agotados de petróleo, gas o acuíferos pueden ser usados como almacenamiento subterráneo, los cuales tradicionalmente se han utilizado como almacenamiento de gas natural y productos derivados del petróleo crudo.
Los usuarios finales, por el contrario, requieren una forma compacta de almacenamiento. El hidrógeno comprimido (gaseoso) a presiones de 350 ó 700 bar se ha convertido en el estándar del sector de la movilidad. Además, como el H2 se calienta cuando es comprimido, se requiere un sistema de preenfriamiento cuando es manejado a altas presiones.
Si el H2 es comprimido a 350 bar, la densidad de energía volumétrica aumenta a 2.9 MJ/l, cuando se comprime a 700 bar, aumenta a 4.8 MJ/l (la densidad de energía específica de la gasolina es alrededor de 8.7 MJ/l).
Hidrógeno líquido “LH2”
El hidrógeno líquido tiene una densidad de energía volumétrica de 8.5 MJ/l, siendo más alta que la del gas natural comprimido (cerca de 7.2 MJ/l). Sin embargo, tiene alrededor de un tercio de la densidad de energía volumétrica de combustibles líquidos, como el GLP (25.3 MJ/l) o GNL (21 MJ/l).
El hidrógeno líquido (LH2) es actualmente demandado en aplicaciones que requieren altos niveles de pureza, como en la industria de chips electrónicos.
Como un portador de energía, LH2 tiene una densidad energética mayor que el hidrógeno gaseoso, pero requiere licuefacción a -253 °C, lo que implica una planta técnicamente compleja y un costo económico adicional. Los estanques de LH2 generalmente tienen un diseño de doble casco, con vacío entre el contenedor interno y externo. Para regular el aumento de presión causado por la evaporación de hidrógeno en el contenedor interno se debe liberar una pequeña cantidad de gas (evaporación). Los sistemas modernos están optimizados, por lo que la evaporación ya no ocasiona pérdidas sustanciales.
Los estanques para LH2 se usan hoy principalmente en viajes espaciales, en consecuencia, el estanque más grande se encuentra en Cabo Cañaveral, el cual contiene alrededor de 3.800 m3 de hidrógeno líquido.
Otras tecnologías
Dentro de nuevas tecnologías que comienzan a analizarse y probarse, destacan:
- Hidrógeno criocomprimido.
- Hidruros metálicos.
- Portadores de hidrógeno orgánico líquido.
- Sistemas de almacenamiento superficiales (adsorbentes).
Hoy en día, los principales medios de transporte comercialmente utilizados para el hidrógeno en estado gaseoso comprimido son en camiones o por tuberías en sitios específicos. En el caso de hidrogeno líquido, el transporte es realizado solo por camión.
¿Cuáles son las aplicaciones del hidrogeno?
El uso de hidrógeno como vector energético ha crecido cada vez más en los últimos años a través de las pilas de combustible para movilidad. Sin embargo, su producción y el consumo en la industria como elemento químico básico sigue siendo, por ahora, el más importante.
- Producción de hidrógeno para la industria
El hidrógeno es un gas industrial importante: se suministran 75 millones de toneladas anualmente en todo el mundo en la industria química, casi el 45% para el refinado de petróleo (desulfuración), casi tanto para producción de amoniaco y fertilizantes nitrogenados, alrededor del 10% para la alimentación, electrónica y metalúrgico y finalmente casi el 1% para la propulsión espacial de cohetes por combustión de hidrógeno y oxígeno líquido. - Principales usos químicos y del petróleo del hidrógeno
El mercado actual del hidrógeno está principalmente orientado al uso directo de la molécula como materia prima para la industria de fabricación de químicos como amoníaco y metanol, que constituyen casi dos tercios de la demanda industrial. Alrededor del 50% del consumo mundial de hidrógeno se destina a la producción de amoníaco para fertilizantes y explosivos, casi el 10% se usa para metanol (plásticos y combustibles), el 25% se destina a la refinería (hidrotratamiento e hidrocraqueo).
El resto corresponde a la industria química, acero, del vidrio, farmacéutica y alimenticia. - El mercado futuro
El mercado futuro del hidrógeno, impulsado por una transición energética global que apunta a descarbonizar todo el sistema energético, tendrá una participación mucho mayor debido a la capacidad inherente de este vector para acoplar diferentes sectores. Según el Hydrogen Council, el mercado del hidrógeno al 2050 podría representar un 18% del uso de energía final, equivalente a un mercado de 2.5 trillones de dólares americanos anuales y lograr abatir cerca de 6 Gton/año de emisiones de CO2, equivalente a cerca del 20% de las emisiones actuales.
Oportunidad País
Perú tiene una gran oportunidad. El posee un potencial inmenso en energía solar/eólica con precios de producción altamente competitivos, lo que potencialmente representa la oportunidad de generar modelos de negocio utilizando energía más barata y limpia que en otras partes del mundo. Esto quiere decir que generar una economía del hidrógeno en el país, para transporte, almacenamiento energético, producción de combustibles sintéticos, fertilizantes en base a hidrógeno, puede ser una alternativa atractiva, suponiendo, además, que Perú podría exportar el hidrógeno a otros países, como Japón, Alemania, EE.UU y China entre otros.
Fuente: h2.pe
