Hidrógeno verde: combustible del futuro

India es el tercer mayor emisor de gases de efecto invernadero del planeta, después de China y Estados Unidos. En un intento por descarbonizar la economía de la India, el gobierno está dando máxima prioridad a las energías renovables y también a un nuevo combustible, denominado «hidrógeno verde». El potencial del hidrógeno verde en el país fue destacado por el informe del año pasado del Instituto de Energía y Recursos.

A nivel mundial, el hidrógeno es la moda más reciente para complementar las necesidades energéticas del mundo. Al ser la forma de energía más limpia, se puede producir a partir de una variedad de recursos, como el gas natural, la biomasa y las energías renovables, como la solar y la eólica. Se puede usar en automóviles, en casas, para energía portátil y en muchas más aplicaciones.

El hidrógeno verde se deriva de la electrólisis del agua utilizando energía renovable, como la solar o la eólica, y puede reemplazar los combustibles que emiten carbono, como la gasolina y el diésel, lo que ayuda a cumplir los objetivos sostenibles de las Naciones Unidas. El impulso está siendo proporcionado por empresas del sector público y privado. Por ejemplo, National Thermal Power Corporation está trabajando para establecer la primera estación de combustible de hidrógeno verde de la India en Leh, Ladakh.

EN CURSO La crisis entre Rusia y Ucrania se sumó a la incertidumbre en los mercados energéticos internacionales. Dado que India importa el 85% de su petróleo y el 55% de los requisitos de gas natural, la seguridad energética asume una importancia primordial.

Por otro lado, el uso generalizado de combustibles fósiles está provocando la degradación del medio ambiente, causando estragos en nuestras vidas y causando un cambio climático que incluye lluvias sin precedentes, huracanes, deslizamientos de tierra y derretimiento de glaciares. En este inquietante escenario, se buscan activamente alternativas en forma de energías renovables. Ahora aparece un nuevo candidato en el horizonte.

Su nombre es hidrógeno verde. Actualmente, todo el hidrógeno que se consume en India proviene de combustibles fósiles. Sin embargo, para 2050, se prevé que las tres cuartas partes de todo el hidrógeno sea verde, producido por electricidad renovable y electrólisis.

El proceso de fabricación implica la electrólisis para dividir el agua. Es diferente del hidrógeno ‘gris’, que se produce a partir del metano y libera gases de efecto invernadero a la atmósfera, y del hidrógeno ‘azul’, que captura dichas emisiones y las almacena bajo tierra para evitar que provoquen el cambio climático.

Según Goldman Sachs, el hidrógeno verde podría satisfacer hasta el 25 % de las necesidades energéticas del mundo para 2050 y convertirse en un mercado accesible de 10 billones de dólares para 2050. Aumentar el hidrógeno verde será esencial para lograr cero emisiones netas para 2050 y limitar el aumento de la temperatura global a 1.5ᵒC.

Aparte del hecho de que el hidrógeno verde es un combustible sostenible y de cero emisiones, es una mejor alternativa a los vehículos eléctricos. Los vehículos propulsados ​​por combustible de hidrógeno verde se cargan más rápido en comparación con los vehículos eléctricos. Además, el hidrógeno verde como combustible para automóviles también es una alternativa más limpia, ya que su método de generación utiliza solo recursos renovables, mientras que una fracción sustancial de la electricidad todavía se genera con combustibles fósiles.

Fig. 1: La primera giga-fábrica de electrolizadores de hidrógeno verde de la India fue inaugurada en Bangalore por Ohmium International, una empresa emergente de energía renovable con sede en EE. UU. a través de su subsidiaria en la India.

Iniciativas Corporativas

India anunció la Misión de Hidrógeno Verde el 15 de agosto de 2021. Como resultado del ecosistema de políticas propicio, muchas empresas anunciaron sus planes para ingresar al campo.

Reliance, Adani Group, Indian Oil y National Thermal Power Corporation (NTPC), entre otros, lideran la misión de India de adoptar hidrógeno verde. Reliance Industries, dirigida por Mukesh Ambani, anunció recientemente sus planes de hidrógeno para convertirse en una empresa neta de carbono cero para 2035. La compañía tiene como objetivo reemplazar los combustibles de transporte con electricidad limpia e hidrógeno. En marzo del año pasado, el Grupo Adani anunció una asociación con Maire Tecnimont para desarrollar proyectos de hidrógeno verde. Indian Oil Co tiene un proyecto de energía eólica en Rajasthan, desde donde tiene la intención de llevar energía a la refinería de Mathura para producir hidrógeno verde a través de la electrólisis.

NTPC anunció sus planes para establecer la primera estación de combustible de hidrógeno verde de la India en Leh, Ladakh. Está buscando establecer un proyecto piloto para mezclar hidrógeno con gas nacional para su uso en la distribución de gas de la ciudad. Además, NTPC planea producir hidrógeno verde a partir de su próximo parque de energía renovable de 4.750 MW en Rann of Kutch. Actualmente, está ejecutando un proyecto piloto en su unidad de Vindhyanchal, donde el costo del hidrógeno se estima en alrededor de $ 2.8-3 / kg. También planea crear una unidad de fabricación de hidrógeno verde independiente en Kochi que extraerá energía de la instalación de energía solar del Aeropuerto Internacional de Kochi.

Oil India está instalando una planta para fabricar hidrógeno verde en su campo petrolífero en Assam. La compañía ha iniciado acciones para instalar una planta de hidrógeno verde de 100 kW en su estación de bombeo-3 en Jorhat. La planta piloto generará hidrógeno verde utilizando tecnología AEM. Este es un proyecto pionero en el país. El hidrógeno así generado se mezclará con gas natural utilizando la infraestructura existente.

GAIL (India) planea construir la planta de hidrógeno verde más grande de la India para la cual finalizó 2-3 sitios, incluido uno en Vijaipur en MP. La instalación de la planta llevará entre 12 y 14 meses. El hidrógeno así producido puede venderse a unidades de fertilizantes que, según mandato del gobierno, deben utilizar hidrógeno como combustible.

Fusion Fuel Green, que tiene oficinas en Irlanda y Portugal, firmó un acuerdo con BGR Energy Systems, Chennai para el desarrollo de proyectos de hidrógeno verde en India. Utilizará tecnología patentada de Fusion Fuel Green que produce hidrógeno utilizando energía solar. El hidrógeno verde se utilizará como materia prima para otras aplicaciones industriales pesadas. Acme Solar Holdings Ltd también anunció sus planes de hidrógeno verde.

Especialista en ingeniería, L&T planea establecer plantas de hidrógeno verde en el complejo Hazira y otras unidades de fabricación. Gastará entre 10.000 y 50.000 millones de rupias en sus iniciativas ecológicas, distribuidas a lo largo de varios años.

Fondo

Descrito por la Agencia Internacional de Energía como un «portador de energía versátil», el hidrógeno tiene una amplia gama de aplicaciones y se puede implementar en sectores como la industria y el transporte. Los ejemplos de su uso en el transporte incluyen automóviles, autobuses, trenes y aviones.

El hidrógeno se puede producir de varias maneras. Un método incluye el uso de electrólisis, con una corriente eléctrica que divide el agua en oxígeno e hidrógeno. Si la electricidad utilizada en el proceso proviene de una fuente renovable, como la eólica o la solar, se denomina hidrógeno “verde”.

El llamado «hidrógeno azul» se refiere al hidrógeno producido utilizando combustibles fósiles, generalmente gas natural, con las emisiones asociadas capturadas y almacenadas. El hidrógeno verde, que actualmente es costoso de producir, representó solo el 0,1% de la producción mundial de hidrógeno en 2020, según Wood Mackenzie.

Fig. 2: Los vehículos con celdas de combustible de hidrógeno se pueden cargar en 5 a 15 minutos.

Los objetivos de la India: El potencial del hidrógeno verde en la India fue destacado por un informe reciente del Instituto de Energía y Recursos. Proyecta que para 2050, el 80% del hidrógeno de la India se prevé que sea ‘verde’. A medio plazo, el coste del hidrógeno procedente de renovables se reduciría en más de un 50 % para 2030, lo que le permitiría empezar a competir con el hidrógeno producido a partir de combustibles fósiles.

El gobierno tiene como objetivo 450 GW de capacidad renovable para 2030. La ambición de convertirse en un país más sostenible representa un desafío importante: India es el tercer mayor emisor de gases de efecto invernadero del planeta, con solo China y EE. UU. por delante.

Un panorama cambiante: en febrero, el Ministerio de Petróleo y Gas Natural de la India dijo que se había firmado una declaración de intenciones entre Indian Oil y Greenstat Hydrogen India, una subsidiaria de la compañía energética noruega Greenstat, para establecer un Centro de Excelencia en Hidrógeno para promover proyectos de I+D. en Green and Blue Hydrogen entre instituciones/universidades de I+D noruegas e indias. Greenko Group y el belga John Cockerill planean establecer una fábrica de electrolizadores de 2 GW en la India, a través de su empresa conjunta con una inversión de 500 millones de dólares. Esta instalación tiene el potencial de ayudar a reemplazar alrededor del 8% de las importaciones anuales de gas natural licuado (GNL) de la India.

Según el World Energy Outlook 2020 de la IEA, el almacenamiento en baterías ganará mucho terreno como fuente de flexibilidad del sistema de energía, con una inversión global que se multiplicará por seis hasta alcanzar los 25.000 millones de dólares para 2030.

Incluso cuando el país tiene como objetivo reducir las emisiones basadas en combustibles fósiles mediante la creación de capacidad de energía renovable y la promoción de la adopción de vehículos eléctricos, el costo de dicha transición sigue siendo inasequible para muchos consumidores indios.

Fig. 3: El hidrógeno verde, producido con energía renovable, podría descarbonizar las industrias que consumen mucha energía.

Desafíos de la industria

La industria tiene una serie de desafíos que superar. En primer lugar, la investigación del hidrógeno en el país no cuenta con fondos suficientes. En el presupuesto de 2020-21, solo se asignaron 250 millones de rupias al Ministerio de Energías Nuevas y Renovables para I+D relacionada con el hidrógeno. En comparación, el gobierno alemán ofreció 61.000 millones de rupias a las empresas que trabajan solo con hidrógeno verde.
Productor El hidrógeno verde es una empresa costosa y el mayor costo es el electrolizador. La unidad de membrana-electrodo representa del 60% al 70% de su costo, mientras que los metales preciosos representan el resto. El hidrógeno también es un combustible caro de mover. El gas debe enfriarse a -252 °C antes del transporte. Si bien se puede almacenar como amoníaco, una forma más estable, la reconversión es costosa.

Iniciativa mundial

Más de 8.000 coches de hidrógeno circulan por las carreteras estadounidenses. La nueva iniciativa de EE. UU. tiene como objetivo reducir el costo de producción de hidrógeno verde a menos de $ 2 / kg, lo que ayudaría a reducir las emisiones de las industrias más intensivas en carbono del mundo, incluida la fabricación de acero, el transporte marítimo, la producción de productos químicos y la generación de energía. Varios países han publicado recientemente estrategias nacionales de hidrógeno, incluidos Australia, Chile, Alemania, la UE, Japón, Nueva Zelanda, Portugal, España y Corea del Sur.

La Comisión Europea está trabajando en una Alianza de Hidrógeno Limpio mientras el gobierno alemán debate su estrategia nacional de hidrógeno. Recientemente, Airbus, el segundo fabricante de aviación más grande del mundo, reveló prototipos para un avión de pasajeros de combustible de hidrógeno y un cronograma para la producción hasta 2035, la Agencia Internacional de Energía Renovable (IRENA) reunió al público mundial y a las partes interesadas de la industria para discutir cómo el hidrógeno verde puede avanzar hacia el costo. competitividad.

De la inversión de 9 mil millones de euros de Alemania destinada a la producción de hidrógeno verde, cerca de una cuarta parte apoyará la cooperación internacional, reconociendo la necesidad potencial de importar el combustible en grandes cantidades a medida que las políticas nacionales estimulan la demanda. Las reducciones de costos necesarias para que el hidrógeno sea competitivo con los combustibles fósiles siguen estando supeditadas a un aumento rápido y significativo de su producción. Según Michele Azalbert, en representación del Consejo del Hidrógeno, para 2050, el hidrógeno podría ser una industria de $ 2,5 billones que emplearía una fuerza laboral de 30 millones.


El autor pertenece al Departamento de Ingeniería de Comunicación Electrónica, Ajay Kumar Garg Engineering College, 27 Kmstone, NH-24, Adhyatmic Nagar, Ghaziabad 201009 UP India [email protected] 9868041558

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