Hidrógeno verde claro
"Sería contraproducente aspirar a una descarbonización completa, ya que los costes excesivos podrían ralentizar la transición energética"
Actualmente se debate si el hidrógeno producido de forma sostenible tiene que ser 100% ecológico. Tomando como ejemplo la producción de amoníaco y fertilizantes artificiales, los investigadores han calculado que el hidrógeno "casi sostenible" sería mejor al final.
El hidrógeno producido de forma sostenible tiene un papel en la transición energética, y no sólo como medio de almacenamiento de energía o como combustible para camiones. En la industria, podría utilizarse allí donde hoy ya se necesita hidrógeno: por ejemplo, en la producción de amoníaco. En todo el mundo se producen 180 millones de toneladas de amoníaco al año, principalmente para la industria de los fertilizantes. Actualmente, el hidrógeno necesario se obtiene del gas natural, lo que provoca elevadas emisiones de gases de efecto invernadero y una dependencia de los países exportadores de gas. El uso de hidrógeno verde como alternativa limpia acercaría al mundo a los objetivos climáticos y reduciría la dependencia. El hidrógeno verde se produce utilizando electricidad sostenible mediante un proceso llamado electrólisis.
En un estudio sobre la industria europea del amoníaco, investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Hong Kong (HKUST) y de la ETH de Zúrich han calculado las condiciones en las que merecería la pena cambiar la producción de amoníaco por la de hidrógeno verde o casi verde.
Ya es económicamente viable en España y Noruega
Destacan dos resultados. En primer lugar, en algunos países europeos como Noruega, España, Hungría o Polonia, la producción de amoníaco a partir de hidrógeno verde o casi verde ya tendría sentido económico hoy en día. En estos países, la generación de electricidad sostenible a partir de energía solar o eólica es especialmente rentable. Esto se debe a las favorables condiciones geográficas de estos países, así como a las subvenciones estatales o a unos costes de la electricidad generalmente bajos. Esto último significa que, en ausencia de sol o viento, la producción de hidrógeno podría recurrir a la energía barata de la red. De este modo, los productores podrían prescindir de costosas soluciones de almacenamiento de electricidad sostenible.
En segundo lugar, incluso la electricidad que no esté completamente libre de combustibles fósiles tendrá un impacto climático totalmente positivo. Según el estudio, el hidrógeno obtenido por electrólisis tiene sentido incluso si parte de la energía utilizada no procede de fuentes renovables. De este modo, los productores tienen libertad para cambiar a la electricidad de la red, parte de la cual procede de fuentes fósiles, siempre que el sol o el viento escaseen.
Un kilogramo deCO2 sería bueno para el clima
El autor principal del estudio es Stefano Mingolla, estudiante de doctorado en la HKUST. Trabajó durante seis meses en el grupo dirigido por Giovanni Sansavini, profesor del Departamento de Ingeniería Mecánica y de Procesos de la ETH de Zúrich. "Si se utiliza hidrógeno casi verde para producir amoníaco, se pueden conseguir muchas cosas muy rápidamente: es fruta al alcance de la mano", afirma Sansavini. "Esto contrasta con otras aplicaciones, en las que el hidrógeno sirve simplemente como almacenamiento de energía y requiere la conversión de una forma de energía a otra. En la producción de amoníaco, el hidrógeno se utiliza directamente como materia prima, eliminando la necesidad de conversiones ineficaces."
Los cálculos de Mingolla y sus colegas muestran que las emisiones de gases de efecto invernadero de la producción de amoníaco podrían reducirse en un 95% en comparación con la actualidad si el hidrógeno utilizado se produjera de forma que no liberara más de un kilogramo deCO2 por kilogramo de hidrógeno. La electricidad necesaria para ello tendría que ser mucho más ecológica que la actual en Alemania, Polonia y los Países Bajos. Estos tres países son los mayores productores de amoníaco de Europa. A título comparativo: un kilogramo de hidrógeno producido con el mix eléctrico suizo provocaría emisiones de 1,7 kilogramos deCO2; la cifra con el mix eléctrico actual en Alemania sería de 18 kilogramos deCO2, en los Países Bajos de 16 kilogramos y en Polonia de 33 kilogramos.
Descarbonizar completamente la producción de hidrógeno, en lugar de sólo en un 95%, tendría un coste prohibitivo. El último 5% de descarbonización es el más complejo y costoso; casi duplicaría el precio total. "Es importante ajustar las ambiciones en consecuencia", afirma Sansavini. "Sería contraproducente aspirar a una descarbonización completa, ya que los costes excesivos podrían ralentizar la transición energética".
Nuevos parques solares y eólicos para la producción de hidrógeno
Sin embargo, Sansavini subraya que el hidrógeno no se producirá a gran escala utilizando electricidad de la red, ya que, en muchos casos, tanto la generación local de energía como la capacidad de transmisión transfronteriza de la red son insuficientes.
Lo más probable es que se construyan nuevos parques solares o eólicos junto a las plantas de amoníaco existentes. Sin embargo, esto requiere grandes extensiones de terreno. Como muestra el estudio, cuanto más favorables sean las condiciones geográficas de una región para generar electricidad a partir de energía solar o eólica, menos terreno se necesitará. En este sentido, el sur de Europa y las zonas de la costa atlántica tienen ventaja. "Como la cantidad de terreno necesaria es muy grande, hay que pensar sobre todo en un uso combinado del suelo: por ejemplo, un parque eólico o solar en el que se pueda practicar al mismo tiempo la agricultura", dice Sansavini.
Es posible que el hidrógeno verde ya sea competitivo en Noruega, España, Hungría y Polonia, pero por término medio en toda Europa producirlo es bastante más caro que extraer hidrógeno del gas natural. "Para que el hidrógeno verde sea competitivo en todas partes, se necesitan más inversiones en investigación y desarrollo, así como incentivos económicos", afirma Sansavini. En la UE también se está debatiendo qué se entiende exactamente por hidrógeno "verde". "Tenemos que equilibrar los costes y el impacto ambiental. Cualquier definición debe permitir que el hidrógeno verde contenga algo de energía fósil residual", explica Sansavini. Utilizando el ejemplo de la producción de amoníaco, el equipo de investigación ha calculado ahora una recomendación para esta proporción residual: hasta un kilogramo de emisiones deCO2 por kilogramo de hidrógeno sería aceptable y sensato.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
Stefano Mingolla, Paolo Gabrielli, Alessandro Manzotti, Matthew J. Robson, Kevin Rouwenhorst, Francesco Ciucci, Giovanni Sansavini, Magdalena M. Klemun, Zhongming Lu; "Effects of emissions caps on the costs and feasibility of low-carbon hydrogen in the European ammonia industry"; Nature Communications, Volume 15, 2024-5-4
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