Hidrógeno verde y bajo en carbono en la transición energética

Qué se entiende por hidrógeno verde y bajo en carbono y por qué juega un papel central en el camino de transición hacia un modelo de crecimiento sostenible.Descubramos sus aplicaciones

El interés por el potencial del hidrógeno es actualmente elevado, pero parece que su uso se ve especialmente favorecido por el momento histórico.La voluntad política, institucional e industrial para acelerar la transición hacia economías más sostenibles atentos al uso y consumo de los recursos, al impacto sobre el medio ambiente y sobre las personas.

El hidrógeno es un portador, no una fuente de energía..Esto significa que no está presente en la naturaleza, a menos que esté vinculado a otros elementos como el agua, sino que debe ser producido por otras fuentes de energía.Para comprender mejor cómo puede desempeñar un papel verdaderamente estratégico en la descarbonización de nuestras sociedades, debemos comprender cómo se puede producir el hidrógeno y cuáles pueden ser sus usos.

• Cómo se produce el hidrógeno
• Por qué la Unión Europea se centra en el hidrógeno
• Hidrógeno verde, 3 fases para el crecimiento
• Las aplicaciones del hidrógeno
• Transporte y acumulación
• ¿Cuánto cuesta el hidrógeno verde?
• Cómo estimular la demanda de hidrógeno
• Garantía de origen del hidrógeno renovable
• Hidrógeno verde en el Pnrr

Cómo se produce el hidrógeno

El hidrógeno puede ser producido de muchas maneras y cada uno corresponde a una proporción diferente de emisiones.A continuación se muestra un vocabulario útil:

• Hidrógeno producido con electricidad. o bajo en carbono (hidrógeno a base de electricidad o hidrógeno bajo en carbono):en este caso El hidrógeno se obtiene del agua mediante electrólisis. utilizando electricidad, que ahora se produce principalmente a partir de combustibles fósiles.Este proceso se produce en presencia de temperaturas muy elevadas, estamos hablando de cientos de grados, y en consecuencia el consumo de energía es muy elevado.El hidrógeno bajo en carbono también se obtiene mediante reformado de biogás, es decir, cuando se obtiene una mezcla gaseosa de monóxido de carbono e hidrógeno a partir de la transformación de un hidrocarburo con alto poder calorífico.Finalmente, mediante la conversión bioquímica de la biomasa.
• Si la energía se produce a partir de fuentes renovables hablamos de hidrógeno renovable o hidrógeno verde (hidrógeno renovable o hidrógeno limpio).En este último caso, las emisiones de gases de efecto invernadero son cercanas a cero.
• Hidrógeno producido a partir de residuos (hidrógeno circular):Producido por la sinergia entre el sector dedicado a la gestión y eliminación de residuos y el de la industria química, el hidrógeno circular es una de las formas de hidrógeno bajo en carbono.A través de la tecnología Waste to Chemicals, un proceso de oxidación parcial de residuos no reciclables, es posible obtener un gas de síntesis, también llamado gas circular.Este último puede utilizarse como base para producir hidrógeno, definido como "circular", ya que se obtiene de la conversión química de materiales posconsumo que así se recuperan, evitando al mismo tiempo su eliminación en vertederos o mediante incineración.
• Hidrógeno producido a partir de fuentes fósiles. (hidrógeno de base fósil):indica la producción de hidrógeno a partir de combustibles fósiles, mediante el reformado del gas natural o la gasificación del carbón.Estas son las dos formas de hidrógeno más fuertemente emisivas, conocidas convencionalmente, respectivamente, como hidrógeno gris e hidrógeno negro.
• Hidrógeno producido a partir de fósiles con captura de carbono o bajo en carbono (hidrógeno de origen fósil con captura de carbono o hidrógeno azul):Si el proceso descrito anteriormente se combina con un sistema para capturar hasta el 90 por ciento del carbono, se obtiene una forma de hidrógeno menos emisiva que el hidrógeno gris, pero no tan virtuosa como el hidrógeno verde.Las tecnologías de producción de hidrógeno azul eléctrico están disponibles en el mercado.Su arquitectura es similar a la del reformado con vapor tradicional, a la que sin embargo se le suma el uso de electricidad para alimentar las reacciones endotérmicas del reformado con vapor de metano y un sistema de captura de CO2.
• Combustibles sintéticos derivados del hidrógeno. (combustibles sintéticos derivados del hidrógeno):Se trata de combustibles sintéticos derivados del hidrógeno, como el queroseno sintético para la aviación, el diésel sintético para los automóviles o, de nuevo, diversas moléculas utilizadas en química y fertilizantes.

Convencionalmente, se utilizan los términos Hidrógeno verde, azul y gris. para indicar, respectivamente, el hidrógeno producido por energía renovable, con captura de carbono y de combustibles fósiles.

Por qué la Unión Europea se centra en el hidrógeno

Este transportista es considerado por Comisión Europea un pilar del reinicio económico sostenible desde COVID-19.No sólo eso, sino que se considera un factor clave en el camino de la transición energética para el cumplimiento de los compromisos asumidos en 2015 con la firma delAcuerdo de París y el logro de la neutralidad climática para 2050, es decir, el equilibrio entre las emisiones y la absorción de carbono.En el Perspectiva mundial de las energías renovables 2020, Irene Estima que para alcanzar los objetivos marcados por el Acuerdo de París, el 8 por ciento de la energía consumida en el planeta tendrá que producirse con hidrógeno.

 

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El ejecutivo europeo lanzó el Estrategia europea del hidrógeno.En el documento escribe “El momento de actuar es ahora” y aclara por qué necesitamos hidrógeno.En primer lugar, revela su naturaleza. versatilidad de uso:como materia prima, combustible o para almacenar energía.Luego les explica potencial de aplicación:desde el transporte hasta la producción descentralizada de energía pasando por su uso en procesos industriales, como los de alto consumo energético en el acero o la química, los llamados "difíciles de abatir".

Actualmente, la compañía cubre una pequeña porción del mix energético europeo, que se produce principalmente a partir de combustibles fósiles, gas natural y carbón.Según las estimaciones contenidas en elHoja de ruta del hidrógeno en Europa de 2019, elaborado por Empresa conjunta sobre pilas de combustible e hidrógeno (Fch Ju), asociación público-privada para apoyar actividades de investigación y desarrollo en el campo de pilas de combustible e hidrógeno, el crecimiento de este transportista podría crear 1 millón de puestos de trabajo directos e indirectos en Europa de aquí a 2050, en el ambicioso escenario de un consumo de 665 teravatios hora (TWh).En total, se esperan inversiones de hasta 180.000-470.000 millones de euros en hidrógeno verde y hasta 3.000-18.000 millones de euros en hidrógeno azul.Ser capaz de satisfacer el 24 por ciento de la demanda energética en los próximos treinta años.

con el plan REPowerEU, anunciado el 8 de marzo de 2022 por la Comisión Europea, Europa ha acelerado aún más la producción y el consumo de hidrógeno verde para lograr la independencia energética del gas ruso.De hecho, se ha fijado el objetivo de producir 10 millones de toneladas europeas de hidrógeno renovable de aquí a 2030 y otros 10 millones importados de países no europeos, destinando otros 200 millones de euros a la investigación sobre el vector.

Hidrógeno verde, 3 fases para el crecimiento

Para que desempeñe un papel verdaderamente estratégico en el camino de la transición energética, su producción tendrá que realizarse mediante energías renovables.El verdadero objetivo, por tanto, es incrementar la producción de hidrógeno verde.Para ello, recomienda el ejecutivo europeo, será necesario desarrollar proyectos a gran escala, de amplio alcance, para reducir el costo de producción y hacerlo más conveniente.

Para construir un ecosistema dinámico, la Comisión propone un crecimiento en tres fases:

1. primera fase:instalar 6 GW de electrolizadores por 2024 y producir hasta 1 millón de toneladas de hidrógeno verde;
2. segunda fase:instalar 40 GW de electrolizadores por 2030 y producir hasta 10 millones de toneladas;
3. tercera fase:Gracias al desarrollo de proyectos a gran escala, el hidrógeno verde debería alcanzar el vencimiento entre 2030 y 2050, al mismo tiempo que la producción masiva de energías renovables.

Las aplicaciones del hidrógeno

Acelerar la investigación y aplicación de las tecnologías del hidrógeno, las llamadas valle del hidrogeno, un nombre que recuerda al del famoso Silicon Valley.Se trata de áreas geográficamente delimitadas que surgirán en todo el mundo para implementar y probar una infraestructura dedicada al transporte de energía, la calefacción residencial e industrial y el equilibrio de la red.Como parte del proyecto europeo Ipcei Hy2Use, se concedió una contribución a fondo perdido de 194 millones de euros a la empresa italiana NextChem para el desarrollo de una planta de transformación de residuos en hidrógeno.En la fase inicial se espera la producción de 1.500 toneladas anuales de hidrógeno y 55.000 toneladas anuales de etanol.La producción de hidrógeno crecerá según la evolución de la demanda, hasta 20 mil toneladas por año.El proyecto constituye el valle del hidrógeno en Roma, que será la primera incubadora tecnológica a escala industrial para el desarrollo de la cadena de suministro nacional para la producción, transporte, acumulación y uso de hidrógeno.El hidrógeno circular tiene un coste competitivo en comparación con el hidrógeno gris, lo que puede fomentar su adopción más amplia.

A corto plazo, el hidrógeno renovable y con bajas emisiones de carbono podrá encontrar una fácil aplicación en refinerías, en las plantas de producción de amoníaco Y fertilizantes.Entre ellos se encuentra el proyecto Madoqua, para el cual NextChem se ha adjudicado una pre-alimentación de servicios de ingeniería, que implica la producción de amoníaco verde y su transporte al norte de Europa.Además, también se puede aplicar en industrias intensivas en energía, por ejemplo acero o productos químicos, en transporte marítimo y pesado, sobre caucho o hierro, contribuyendo a la reducción de emisiones.

Para ellos pilas de combustible de hidrógeno Habrá que esperar, pero tanto el programa de financiación Horizonte Europa como la empresa conjunta sobre pilas de combustible e hidrógeno pretenden acelerar el liderazgo tecnológico de Europa.

Transporte y acumulación

El almacenamiento de hidrógeno puede ser físico (en cilindros presurizados) o químico, es decir, uniendo el hidrógeno en compuestos químicos líquidos y estables que puedan transportarse más fácilmente.El hidrógeno se puede transportar. puro o mezclado, adaptar gaseoso o líquido, a lo largo de la red de gas o con camiones o barcos atracando en las terminales de GNL.Cabe señalar que la mezcla disminuye el valor del hidrógeno y también cambia la calidad del gas natural consumido.Entonces se corre el riesgo de fragmentar el mercado si se aceptan estándares diferentes en el diseño de la infraestructura y las aplicaciones para el usuario final.Por otro lado, es la solución más conveniente en estos momentos:Supone la reconversión de la infraestructura gasista para poder distribuir, almacenar y suministrar grandes volúmenes de hidrógeno, potencialmente a largas distancias.

El transportista se puede almacenar para cubrir los picos de demanda y garantizar suministro seguro de energía.Así como para dar flexibilidad a la red y favorecer los llamados copulación del sector, es decir, la integración entre las redes de electricidad y gas.Diseñar la infraestructura para el paso del hidrógeno sólo será posible después de analizar el tipo de producción, la demanda y los costes de transporte, también a la luz de la revisión actualmente en curso del reglamento sobre redes transeuropeas de energía (Diez-E).

¿Cuánto cuesta el hidrógeno verde?

Para que su uso sea más amplio, el hidrógeno verde tendrá que ser más conveniente.Hoy no lo es:cuesta entre 2,5 y 5,5 euros el kilo frente a los 2 euros el kilo del azul y los 1,5 euros del gris.Los valores se reportan en el informe. El futuro del hidrógeno de la Agencia Internacional de la Energía (AIE) y se basan en un coste de la electricidad de entre 35 y 87 euros por megavatio hora (MWh).Cifras que reflejan la continuación fluctuación en los precios de las materias primas con el que se produce hidrógeno, se disparó debido al fuerte clima de incertidumbre dictado por los continuos cambios que afectan al escenario geopolítico y energético.

En cualquier caso, un punto sigue firme:El precio del hidrógeno renovable bajará si aumenta la producción mediante electricidad. electrolizadores y acceso a energía renovable de bajo costo.El objetivo comunitario es alcanzar los 1,8 euros por kilogramo en 2030.Poder calibrar el inversiones de entidades privadas será, por tanto, una prioridad.Comprometidos en este sentido están los 190 CEOs de igual número de empresas mundialmente reconocidas que forman parte delconsejo internacional del hidrógeno y los numerosos representantes de instituciones, industrias y sociedades civiles que se unen alAlianza Europea por un Hidrógeno Limpio (Alianza por el Hidrógeno Limpio), lanzada el mismo día de la Estrategia para implementar sus objetivos.

En la actualidad, en la Unión Europea alrededor de 280 empresas, el 60 por ciento de ellas pequeñas y medianas empresas, trabajan en la producción y suministro de electrolizadores y hay más de 1 gigavatio (GW) en proyecto.La capacidad total de producción europea es actualmente inferior a 1 GW al año.La voluntad de la industria europea es lograr 40 GW de electrolizadores hasta 2030 en Europa y el mismo número en las zonas exportadoras de la UE.Por poner un ejemplo práctico, con 1MW de electrólisis se producen 400 kg de hidrógeno verde en 24 horas y con un kg de hidrógeno un coche puede recorrer 100 km.

Un estudio interno del ejecutivo europeo, Generación de hidrógeno en Europa:Resumen de costos y beneficios clave, explica que en 2030 la construcción de electrolizadores deberá absorber entre 24 y 42 mil millones de euros.Estos deberán conectarse a 80-120 GW de capacidad de producción de energía eólica y solar fotovoltaica, con otros 220-340 mil millones de euros. 11 mil millones se utilizarán para la modernización, término técnico para adaptación, de plantas con sistemas de captura y almacenamiento de carbono.Otros 65 mil millones estarán destinados al transporte, distribución y almacenamiento del transportista.La instalación de 400 nuevas estaciones de servicio, frente a las aproximadamente 100 existentes actualmente, podría requerir recursos que van desde 850 y 1.000 millones de euros.

Cómo estimular la demanda de hidrógeno

La Comisión Europea quiere igualar el aumento del suministro de hidrógeno renovable y con bajas emisiones de carbono con un aumento de pedido.Esto requerirá una amplia disponibilidad de materias primas, de acuerdo con el Plan de Acción para Materias Primas Críticas (Plan de acción de materias primas) que quiere reducir la dependencia de Europa de terceros países y diversificar su suministro.Y requerirá la implementación del nuevo Plan de Acción para la economía circular (Plan de acción de economía circular), para estimular un modelo económico más circular y respetuoso con el medio ambiente y la salud humana.

Por tanto, serán necesarios políticas de apoyo.El ejecutivo está considerando varias opciones, incluida la introducción de cuotas mínimas del hidrógeno renovable (incluido el de bajo carbono), o sus derivados, en sectores específicos.O la adopción de un umbral o uno estándar común sobre las emisiones de carbono para promover la producción de hidrógeno de bajo o nulo impacto.

Un marco político de apoyo encontrará un terreno fértil en la Directiva europea sobre energías renovables y en elSistema de comercio de emisiones, el sistema de comercio de derechos de emisión de la Unión.A estos se suman los Plan de objetivos climáticos para 2030, el plan para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero en un 55 por ciento en comparación con los niveles preindustriales, y el Política industrial, la trama de la estrategia industrial.Para apoyarlo estarán los instrumentos financieros de UE de próxima generación.

En general, esta compleja estructura regulatoria tiene como objetivo ofrecer un apoyo diferenciado, teniendo en cuenta el tipo de hidrógeno producido, a la madurez tecnológica de cada estado miembro.Sin olvidar garantizar la interoperabilidad de los mercados del hidrógeno puro, para lo que pueden ser necesarias normas operativas transfronterizas o normas de calidad comunes en materia de pureza o umbrales de contaminantes.

Garantía de origen del hidrógeno renovable

En junio de 2020, la Unión Europea lanzó un plan para proceso de dar un título y el garantía de origen del hidrógeno producido con energía renovable.EL'anuncio del Comisario Europeo de Energía Kadri Simson, durante el evento digital del pasado 12 de febrero "Central and Eastern Europe Hydrogen Conference", confirma los compromisos adquiridos hasta el momento.Algunas de las medidas también se esperan en junio. Apto para 55, un paquete con el que Europa pretende reducir las emisiones de gases de efecto invernadero en un 55 por ciento para 2030, entre los pilares de Pacto verde europeo.

Hidrógeno en el Pnrr

Casi todos los Estados miembros han incluido el hidrógeno en sus Plan nacional de energía y clima (Pniec), con el que establecen objetivos de eficiencia energética, fuentes renovables y reducción de las emisiones de dióxido de carbono.Compartir ideas en la plataforma es útil en este sentido. HyNet desarrollado por la Dirección General de Energía del ejecutivo europeo.

En el Plan nacional de recuperación y resiliencia (Pnrr) El hidrógeno se ve como un elemento clave para ayudar a descarbonizar sectores difíciles de abatir, como se denomina a los sectores caracterizados por una alta intensidad energética y sin opciones de electrificación escalables.Estos incluyen los sectores de productos químicos básicos, como el amoníaco y el metanol, y el refino de petróleo, el acero y el vidrio.En concreto, el hidrógeno entra dentro del Misión 2, Componente 2 M2C2 – Energías renovables, hidrógeno, redes y movilidad sostenible, al que el Gobierno ha destinado un total de 59.460 millones de euros.En concreto, los mayores recursos se destinan a fomentar el uso del hidrógeno en sectores difícil de reducir (2 mil millones de euros), a la producción de hidrógeno en zonas industriales abandonadas (500 millones) y la experimentación con hidrógeno para el transporte ferroviario (300 millones).

110 millones de los 160 millones previstos para inversión en investigación y desarrollo del hidrógeno fueron destinados, en el verano de 2022, por el Ministerio de Transición Ecológica a Plan de investigación operativa (Por).El plan lo desarrolla ENEA, que recibe la mayor parte de los fondos (75 millones) en colaboración con la CNR y la RSE, y se centrará en toda la cadena de valor de la compañía:producción, almacenamiento, distribución y usos finales, a los que se destinará diferente cantidad de recursos.Para 2025, los resultados esperados de las actividades de investigación relacionadas con la producción de hidrógeno a partir de fuentes renovables y la electricidad de la red para reducir la emisión de gases que alteran el clima se transferirán a la industria italiana para impulsar la transición verde del país.

Para 14 países, el hidrógeno es una solución a considerar para una infraestructura alternativa.26 firmaron el documento político Iniciativa de hidrógeno, durante la reunión informal de Ministros de Energía celebrada en Linz, Austria, ya en septiembre de 2018.

De 2021 a 2027 podrán beneficiarse de los recursos establecidos con elFondo Europeo de Desarrollo Regional y el Fondo de cohesión, que estimulan la transferencia de tecnología, asociaciones público-privadas y proyectos piloto para desarrollar soluciones innovadoras en el campo de las energías renovables y el hidrógeno bajo en carbono.

En conclusión, el hidrógeno ofrecerá una gran oportunidad restaurar la salud de la Unión Europea y forjar alianzas para diversificar y asegurar el suministro de energía.Los posibles socios incluyen Australia, Canadá, Noruega, Corea del Sur y, sobre todo, África del Norte debido a su proximidad geográfica y su rico potencial en términos de crecimiento de tecnologías renovables.Sin olvidar la innovación impulsada en Japón o en el Estados Unidos, Por ejemplo.Dado que el hidrógeno es un mercado incipiente, la Comisión desarrollará un sistema para las transacciones de hidrógeno en euros, contribuyendo así a consolidar el papel de la moneda en el comercio de energía sostenible.