En el Plan Nacional integrado de Energía y Clima (PNIEC), el objetivo es alcanzar una reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) del 20% en 2030 respecto a niveles registrados en 1990, lo que supone una reducción mayor del 30% respecto a los niveles registrados ahora. Para ello, se propone transformar el mix energético, entre otras cosas, ya que el sector de la generación eléctrica es responsable del 50% de emisiones de CO2 en España. A la vez el sector de la generación eléctrica es uno de los sectores con mayor recorrido para la reducción de emisiones gracias a la producción de electricidad a partir de fuentes de energía de origen renovables. En concreto, las tecnologías en las que se centra la transición energética con el fin alcanzar el objetivo de reducción de las emisiones son la fotovoltaica y la eólica.
En dicho PNIEC se plantea intercambiar 15 GW de potencia convencional por una instalación de 69 GW de potencia renovable (fotovoltaica y eólica). Ahora bien, esta nueva instalación de potencia renovable necesitará de una tecnología de respaldo debido a su naturaleza intermitente. Un respaldo que en el Plan se tiene en consideración y se determinó que sería formado por las interconexiones y el agua (este último como almacenamiento de energía). En relación al agua, el plan promueve las centrales hidroeléctricas reversibles con 3,5 GW nuevos que permitan gestionar la producción renovable y, adicionalmente, puedan apoyar la regulación de las cuencas en condiciones de fenómenos extremos. También se contempla la instalación de hasta 2,5 GW de baterías escalonadamente a medida que la tecnología vaya madurando.
Parece que no se ha tenido en consideración el potencial del hidrógeno como herramienta de almacenamiento de grandes cantidades de energía durante largos periodos de tiempo, siendo capaz de contrarrestar la estacionalidad de gran parte de la producción renovable. En el Plan solamente se menciona el hidrógeno como combustible alternativo para el transporte o como tecnología que se necesita investigar.
Desde Magnus nos gustaría incidir en la aportación que puede tener el hidrogeno para alcanzar el objetivo de reducción de emisiones para 2030.
QUÉ ES EL HIDRÓGENO
El hidrógeno es el elemento más abundante en el universo, pero no se encuentra en estado libre. Se presenta formando compuestos orgánicos unidos al carbono o formando agua unido con el oxígeno. Por tanto, el hidrógeno no es un recurso natural o una fuente de energía primaria, sino un portador de energía, también llamado “vector energético”. Dado que no podemos tomarlo directamente de la naturaleza, el hidrógeno, al igual que ocurre con la electricidad, es necesario producirlo. Para ello hay que conseguir su separación de los compuestos de los que forma parte, pero para que este proceso de separación tenga lugar será preciso aportar energía (fundamentalmente en forma de calor o de electricidad) que necesariamente deberá proceder de alguna de las fuentes primarias: fósil, renovable o nuclear.
La industria está familiarizada con el hidrogeno pero producido a partir de fósiles. En la actualidad prácticamente el 96% del hidrógeno mundial se produce a partir de combustibles fósiles, principalmente por reformado de gas natural con vapor de agua, y se consume como un componente que forma parte de multitud de procesos convencionales, especialmente (en torno a un 72%) en la industria química y petroquímica (refino del petróleo, amoníaco, metanol, etc.). El resto se utiliza en metalurgia, en electrónica y en la propulsión de vehículos espaciales. Tan solo un 4% del total se produce por electrólisis del agua que es el hidrógeno destinado a las aplicaciones que requieren una gran pureza del gas. Por lo tanto, las tecnologías de producción de hidrógeno a partir de combustibles fósiles, especialmente a partir de gas natural, son tecnologías demostradas y actualmente en aplicación. Se puede afirmar que el hidrógeno es un “viejo conocido” para la industria, no obstante, por lo que en estos momentos se ha puesto de actualidad es por sus posibilidades de ser utilizado como vector energético.
EL HIDRÓGENO VERDE: ALMACENAMIENTO ENERGÉTICO
En España, entidades como Enagás, están apostando por la producción de hidrógeno verde, que se produce por electrólisis del agua a partir de electricidad proveniente de fuentes de energía renovables. Estos procesos de producción requieren aporte de electricidad:
Fuente: Asociación Española del Hidrogeno (Aeh2)
El hidrógeno, cuando se combina con el oxígeno del aire, libera la energía química almacenada en el enlace H-H, generando solamente vapor de agua como producto de la combustión. Es decir que en este proceso no emite CO2 y transforma el agua en moléculas de hidrógeno y oxígeno usando la electricidad generada por fuentes 100% libres de carbono. Su potencial se basa en que puede servir como almacenamiento del excedente de energía renovable. En un contexto donde el aumento de fuentes renovables en el mix de generación eléctrica (y su potencial de incremento en el futuro) conllevará grandes excedentes de electricidad, hace del hidrógeno una de las maneras más idóneas de almacenarlos.
EL HIDRÓGENO VERDE: SUS POSIBLES APLICACIONES
Así mismo, la producción de hidrogeno a través de electrólisis con excedentes de fuentes renovables puede transformarse en varias formas de energía (electricidad, gas sintético o calor) y permite distintas aplicaciones usar para el transporte, en la industria y en los sectores residencial y comercial:
- Puede usarse para pilas/celdas de combustible que se emplean ya en vehículos (Tren, autobús, y coche). También se podrían empleare en la microcogeneración ya que la evolución de la técnica ya permite hoy día, que l se lleve a cabo a través de un sistema con pila de combustible a partir de gas natural (en un futuro podrá ser a partir de hidrógeno).
- Puede almacenarse como gas a presión y como líquido o distribuirse mediante gasoductos, por lo que se considera que puede reemplazar al gas natural a medio-largo plazo y reducir reduce la importación de combustibles fósiles.
- Puede generar gas renovable o también conocido como “power-to-gas” (P2G). El sector del gas se apoya en el gas renovable para presentarlo como clave en la descarbonización. El hidrógeno puede ser combinado con CO2 capturado captura a partir de procesos industriales o a partir de tecnologías de captura de CO2 a partir directamente del air para producir metano sintético. Este metano puede ser inyectado en la misma red que el gas fósil aprovechando los más de 12.000 kilómetros de gasoductos que hay en nuestro país, además de los tres almacenamientos subterráneos y las seis plantas de regasificación.
Fuente: Enagas
Ahora bien, la falta de una estrategia política que diera seguridad a los inversores y a las empresas que se dedican a investigar sobre el potencial de hidrogeno hace que falte mucho para que sea una tecnología rentable hoy en día. Nos encontramos con varios obstáculos en la actualidad:
- Los modelos de pila de combustible no ganan en eficiencia respecto a los eléctricos en los vehículos y no hay infraestructura de hidrogenas para los vehículos y son muy caros tanto a la hora de comprar como de repostar.
- La red de gas normal de la que disponemos no admite más que una pequeña proporción de hidrógeno, que por encima de determinados niveles (en torno a un 10%) puede dañar el sistema, empezando por los propios electrodomésticos que utilizan gas como combustible (hornos, cocinas, calderas,…).
- Si bien el metano sintético sí que puede usarse en la red de gas normal, hoy en día la captura de C02 a partir de procesos industriales (algo que hace disminuir aún más la eficiencia) no ha arrancado tecnológicamente a una escala viable. O la captura de CO2 a partir del aire aún está en fase experimental que requiere de importantes extensiones de terreno.
El hidrógeno es una energía renovable no eléctrica desconocida en España pero con un gran potencial al no emitir gases de efecto invernadero (si el origen es renovable) y además se puede almacenar. En un contexto de reducción de emisiones contaminantes para el año 2050, pueden ser un vector energético clave para conseguir este objetivo pero todavía requiere de mayores inversiones.
INICIATIVAS CON HIDRÓGENO VERDE EN ESPAÑA
En el PNIEC se dictamina que: “El Gobierno fomentará, mediante la aprobación de planes específicos, la penetración del gas renovable, incluyendo el biometano, el hidrógeno y otros combustibles en cuya fabricación se hayan usado exclusivamente materias primas y energía de origen renovable.” Y también se prevé que se elabore una regulación específica que “permita la inyección de dichos gases renovables en la red de gas natural”, aprovechando “la capacidad de almacenamiento de gas natural licuado (GNL) en las plantas españolas, así como su capacidad de regasificación, para poder convertirse en un hub físico a nivel comunitario, tanto de gas natural como de gas renovable o hidrógeno.”
Como resultado, nos encontramos con que muchas instituciones y entidades que empiezan a embarcarse en proyectos de hidrogeno innovadores para probar la valía del mismo en el sistema de energía.
Como ejemplo de esta apuesta institucional y empresarial, el pasado 9 de enero se presentó el acuerdo entre el Gobierno de las Islas Baleares, Enagás, Acciona y Cemex, para desarrollar una planta de generación de hidrógeno verde a partir de energía eléctrica renovable. El objetivo es utilizar el hidrógeno generado como combustible alternativo, inicialmente para una flota de autobuses de transporte público (50 millones de euros).
Otro ejemplo es el proyecto de I+D Renovagás pionero en Europa basado en la tecnología Power to Gas. Empresas y organismos como Enagas, Gas Natural Fenosa, el Centro Nacional del Hidrógeno (CNH2), FCC Aqualia, Abengoa Hidrógeno, el Centro Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y Tecnalia quieren aprovecha excedentes de energía eléctrica de origen renovable para producir hidrógeno (1.2 millones de euros).
Incluso las iniciativas provienen de compañías totalmente privadas. Es el caso de Arcelor que apuesta por la captura de C02, el hidrógeno, la electrolisis y los biocombustibles, pero advierte de un aumento de costes. El planteamiento pasa por avanzar en tres frentes distintos: las energías ‘limpias’, principalmente hidrógeno y electrólisis; el carbono circular, con la reutilización de residuos; y el mantenimiento de combustibles fósiles con el uso de métodos de captura y almacenamiento. Además, también cuenta con mejorar la eficiencia energética.
A largo plazo, la incorporación del hidrógeno como nuevo vector energético, ofrece un escenario en el que se podrá producir hidrógeno a partir de agua, con electricidad y calor de origen renovable, y será posible su utilización para atender a todo tipo de demandas, tanto las convencionales de la industria como las energéticas en las que jugaría su nuevo papel de portador de energía. La producción de hidrógeno a gran escala no solo aliviará la dependencia del petróleo sino que también reducirá la contaminación ambiental cuando se incorporen las celdas de combustible tanto en automoción como en aplicaciones estacionarias. Ahora bien, no perdamos el foco en el P2G y evitemos que se esté generando electricidad a partir de combustibles fósiles (por ejemplo a partir de gas natural) y que esa electricidad sea utilizada para producir metano sintético que vuelve a ser introducido en la red de distribución del gas. Sería un proceso de energía sin sentido para la transición energética.
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