La economía del hidrógeno es un término general que abarca las funciones que el hidrógeno puede desempeñar junto con la electricidad con bajas emisiones de carbono para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero . El objetivo es reducir las emisiones allí donde no se dispone de soluciones limpias más baratas y energéticamente más eficientes. [2] En este contexto, la economía del hidrógeno abarca la producción de hidrógeno y su uso de manera que contribuyan a la eliminación gradual de los combustibles fósiles y a limitar el cambio climático .
El hidrógeno se puede producir por varios medios. La mayor parte del hidrógeno que se produce hoy en día es hidrógeno gris , elaborado a partir de gas natural mediante reformado de metano con vapor (SMR). Este proceso representó el 1,8% de las emisiones globales de gases de efecto invernadero en 2021. [3] Hidrógeno bajo en carbono , que se fabrica mediante SMR con captura y almacenamiento de carbono ( hidrógeno azul ), o mediante electrólisis del agua utilizando energía renovable ( hidrógeno verde ), representó menos del 1% de la producción. [4] Prácticamente la totalidad de los 100 millones de toneladas [5] de hidrógeno producidos cada año se utilizan en el refinado de petróleo (43% en 2021) y en la industria (57%), principalmente en la fabricación de amoníaco para fertilizantes y metanol . [6] : 18, 22, 29
Para limitar el calentamiento global , en general se prevé que la futura economía del hidrógeno reemplace el hidrógeno gris por hidrógeno con bajas emisiones de carbono. A partir de 2024 no está claro cuándo se podrá producir suficiente hidrógeno con bajas emisiones de carbono para eliminar todo el hidrógeno gris. [7] Los futuros usos finales son probables en la industria pesada (por ejemplo, procesos de alta temperatura junto con la electricidad, materia prima para la producción de amoníaco verde y productos químicos orgánicos , como alternativa al coque derivado del carbón para la fabricación de acero ), el transporte de larga distancia (por ejemplo, el transporte marítimo y, en menor medida, aviones y vehículos pesados propulsados por hidrógeno ) y el almacenamiento de energía a largo plazo. [8] [9] Otras aplicaciones, como los vehículos ligeros y la calefacción de edificios, ya no forman parte de la futura economía del hidrógeno, principalmente por razones económicas y medioambientales. [10] [11] El hidrógeno es difícil de almacenar, transportar por tuberías y utilizar. Presenta problemas de seguridad ya que es altamente explosivo y es ineficiente en comparación con el uso directo de electricidad . Dado que se dispone de cantidades relativamente pequeñas de hidrógeno con bajas emisiones de carbono, se pueden maximizar los beneficios climáticos utilizándolo en aplicaciones más difíciles de descarbonizar. [11]
A partir de 2023 [actualizar]no existen alternativas reales al hidrógeno para varios procesos químicos en los que se utiliza actualmente, como la producción de amoníaco para fertilizantes . [12] Es probable que el costo del hidrógeno con bajas o nulas emisiones de carbono influya en el grado en que se utilizará en materias primas químicas, en la aviación y el transporte marítimo de larga distancia y en el almacenamiento de energía a largo plazo. Los costos de producción de hidrógeno con bajas y cero emisiones de carbono están evolucionando. Los costos futuros pueden verse influenciados por los impuestos al carbono , la geografía y geopolítica de la energía, los precios de la energía, las opciones tecnológicas y sus necesidades de materias primas. Es probable que el hidrógeno verde experimente las mayores reducciones en los costos de producción con el tiempo. [13]
El costo del hidrógeno limpio debe seguir cayendo, gracias a mejores tecnologías y precios más bajos de la energía verde. La Iniciativa Hotshot del Hidrógeno del Departamento de Energía de Estados Unidos busca reducir el costo del hidrógeno verde a 1 dólar el kilogramo durante la década de 2030. [14]
El concepto de una sociedad que utiliza el hidrógeno como principal medio de almacenamiento de energía fue teorizado por el genetista JBS Haldane en 1923. Anticipándose al agotamiento de las reservas de carbón de Gran Bretaña para la generación de energía, Haldane propuso una red de turbinas eólicas para producir hidrógeno y oxígeno durante mucho tiempo. Almacenamiento de energía a plazo mediante electrólisis , para ayudar a abordar la producción variable de la energía renovable . [15] El término "economía del hidrógeno" fue acuñado por John Bockris durante una charla que dio en 1970 en el Centro Técnico de General Motors (GM). [16] Bockris la veía como una economía en la que el hidrógeno, respaldado por la energía nuclear y solar , ayudaría a abordar la creciente preocupación por el agotamiento de los combustibles fósiles y la contaminación ambiental, al servir como portador de energía para usos finales en los que la electrificación no era adecuada. [2] [17]
La Universidad de Michigan propuso una economía del hidrógeno para resolver algunos de los efectos negativos del uso de combustibles de hidrocarburos donde el carbono se libera a la atmósfera (como dióxido de carbono, monóxido de carbono, hidrocarburos no quemados, etc.). El interés moderno en la economía del hidrógeno generalmente se remonta a un informe técnico de 1970 de Lawrence W. Jones de la Universidad de Michigan, [18] en el que se hacía eco del doble razonamiento de Bockris de abordar los desafíos ambientales y de seguridad energética. A diferencia de Haldane y Bockris, Jones sólo se centró en la energía nuclear como fuente de energía para la electrólisis, y principalmente en el uso del hidrógeno en el transporte, donde consideraba que la aviación y el transporte de mercancías pesadas eran las máximas prioridades. [19]
Algunos críticos y defensores de tecnologías alternativas describieron repetidamente el aumento de atención al concepto de economía del hidrógeno durante la década de 2000 como exageración, [21] [22] [23] y los inversores perdieron dinero en la burbuja . [24] El interés en este vector energético resurgió en la década de 2010, en particular con la formación del Consejo Mundial del Hidrógeno en 2017. Varios fabricantes lanzaron comercialmente automóviles con pila de combustible de hidrógeno, y fabricantes como Toyota, Hyundai y grupos industriales en China habían planeado aumentar el número de automóviles a cientos de miles durante la próxima década. [25] [26]
El alcance global del papel del hidrógeno en los automóviles se está reduciendo en relación con las expectativas anteriores. [27] [28] A finales de 2022, se habían vendido 70.200 vehículos de hidrógeno en todo el mundo, [29] en comparación con 26 millones de vehículos eléctricos enchufables . [30]
Las posturas de principios de la década de 2020 sobre la economía del hidrógeno comparten el énfasis de perspectivas anteriores en la complementariedad de la electricidad y el hidrógeno, y el uso de la electrólisis como pilar de la producción de hidrógeno. [8] Se centran en la necesidad de limitar el calentamiento global a 1,5 °C y priorizar la producción, el transporte y el uso de hidrógeno verde para la industria pesada (por ejemplo, procesos de alta temperatura junto con la electricidad, [31] materia prima para la producción de amoníaco verde y materia orgánica. productos químicos, [8] como alternativa al coque derivado del carbón para la fabricación de acero ), [32] transporte de larga distancia (por ejemplo, transporte marítimo, aviación y, en menor medida, vehículos pesados de mercancías) y almacenamiento de energía a largo plazo. [8] [9]
La producción de hidrógeno a nivel mundial se valoró en más de 155 mil millones de dólares estadounidenses en 2022 y se espera que crezca más del 9% anual hasta 2030. [33]
En 2021 se produjeron 94 millones de toneladas (Mt) de hidrógeno molecular ( H 2 ). [34] De este total, aproximadamente una sexta parte fue como subproducto de los procesos de la industria petroquímica . [4] La mayor parte del hidrógeno proviene de instalaciones de producción dedicadas, más del 99% de las cuales proviene de combustibles fósiles, principalmente a través del reformado con vapor de gas natural (70%) y la gasificación del carbón (30%, casi todo en China). [4] Menos del 1% de la producción dedicada de hidrógeno es baja en carbono: combustible fósil a vapor que se reforma con captura y almacenamiento de carbono , hidrógeno verde producido mediante electrólisis e hidrógeno producido a partir de biomasa . [4] Las emisiones de CO 2 de la producción de 2021, 915 MtCO 2 , [35] representaron el 2,5 % de las emisiones de CO 2 relacionadas con la energía [36] y el 1,8 % de las emisiones globales de gases de efecto invernadero. [3]
Prácticamente todo el hidrógeno producido para el mercado actual se utiliza en el refino de petróleo (40 Mt H 2 en 2021) y en la industria (54 MtH2). [6] : 18, 22 En el refinado de petróleo, el hidrógeno se utiliza, en un proceso conocido como hidrocraqueo , para convertir fuentes de petróleo pesado en fracciones más ligeras adecuadas para su uso como combustible. Los usos industriales comprenden principalmente la producción de amoníaco para fabricar fertilizantes (34 Mt H 2 en 2021), la producción de metanol (15 Mt H 2 ) y la fabricación de hierro de reducción directa (5 Mt H 2 ). [6] : 29
El gas hidrógeno se produce mediante varios métodos industriales. Casi todo el suministro actual de hidrógeno del mundo se genera a partir de combustibles fósiles. [37] [38] : 1 La mayor parte del hidrógeno es hidrógeno gris obtenido mediante reformado de metano con vapor . En este proceso, el hidrógeno se produce a partir de una reacción química entre vapor y metano , principal componente del gas natural. Producir una tonelada de hidrógeno mediante este proceso emite entre 6,6 y 9,3 toneladas de dióxido de carbono. [39] Cuando se utiliza la captura y almacenamiento de carbono para eliminar una gran fracción de estas emisiones, el producto se conoce como hidrógeno azul . [40]
Generalmente se entiende que el hidrógeno verde se produce a partir de electricidad renovable mediante electrólisis del agua. [41] [42] Con menos frecuencia, las definiciones de hidrógeno verde incluyen el hidrógeno producido a partir de otras fuentes de bajas emisiones, como la biomasa . [43] Producir hidrógeno verde es actualmente más caro que producir hidrógeno gris, y la eficiencia de la conversión de energía es intrínsecamente baja. [44] Otros métodos de producción de hidrógeno incluyen la gasificación de biomasa , la pirólisis de metano y la extracción de hidrógeno subterráneo . [45] [46]
A partir de 2023, menos del 1% de la producción dedicada de hidrógeno será baja en carbono, es decir, hidrógeno azul, hidrógeno verde e hidrógeno producido a partir de biomasa. [47]
El hidrógeno se puede utilizar como combustible de dos formas distintas: en pilas de combustible que producen electricidad y mediante combustión para generar calor. [49] Cuando el hidrógeno se consume en las pilas de combustible, la única emisión en el punto de uso es vapor de agua. [49] La combustión de hidrógeno puede provocar la formación térmica de emisiones nocivas de óxidos de nitrógeno . [49]
En el contexto de limitar el calentamiento global , es probable que el hidrógeno bajo en carbono (particularmente el hidrógeno verde ) desempeñe un papel importante en la descarbonización de la industria. [50] El combustible de hidrógeno puede producir el intenso calor necesario para la producción industrial de acero, cemento, vidrio y productos químicos, contribuyendo así a la descarbonización de la industria junto con otras tecnologías, como los hornos de arco eléctrico para la fabricación de acero. [31] Sin embargo, es probable que desempeñe un papel más importante en el suministro de materia prima industrial para una producción más limpia de amoníaco y productos químicos orgánicos. [50] Por ejemplo, en la fabricación de acero , el hidrógeno podría funcionar como portador de energía limpia y también como catalizador con bajas emisiones de carbono en sustitución del coque derivado del carbón . [32]
El imperativo de utilizar hidrógeno con bajas emisiones de carbono para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero tiene el potencial de remodelar la geografía de las actividades industriales, ya que los lugares con un potencial adecuado de producción de hidrógeno en diferentes regiones interactuarán de nuevas maneras con la infraestructura logística, la disponibilidad de materias primas y los recursos humanos y tecnológicos. capital. [50]
Gran parte del interés en el concepto de economía del hidrógeno se centra en los vehículos de hidrógeno , en particular los aviones . [51] [52] Los vehículos de hidrógeno producen significativamente menos contaminación del aire local que los vehículos convencionales. [53] Para 2050, las necesidades energéticas para el transporte podrían cubrirse entre un 20% y un 30% con hidrógeno y combustibles sintéticos . [54] [55] [56]
Es probable que el hidrógeno utilizado para descarbonizar el transporte encuentre sus mayores aplicaciones en el transporte marítimo , la aviación y, en menor medida, en los vehículos pesados de mercancías, mediante el uso de combustibles sintéticos derivados del hidrógeno, como el amoníaco y el metanol , y la tecnología de pilas de combustible. [8] El hidrógeno se utiliza desde hace muchos años en los autobuses de pila de combustible . También se utiliza como combustible para la propulsión de naves espaciales .
En el Escenario de Emisiones Netas Cero (NZE) de 2022 de la Agencia Internacional de Energía , se pronostica que el hidrógeno representará el 2% de la demanda de energía ferroviaria en 2050, mientras que se espera que el 90% de los viajes en ferrocarril estén electrificados para entonces (en comparación con el 45% actual). ). El papel del hidrógeno en el ferrocarril probablemente se centraría en líneas que resulten difíciles o costosas de electrificar. [57] La NZE prevé que el hidrógeno cubrirá aproximadamente el 30 % de la demanda de energía de los camiones pesados en 2050, principalmente para el transporte pesado de larga distancia (y la energía eléctrica de baterías representará alrededor del 60 %). [58]
Aunque el hidrógeno se puede utilizar en motores de combustión interna adaptados , las pilas de combustible, al ser electroquímicas , tienen una ventaja de eficiencia sobre los motores térmicos. Las pilas de combustible son más caras de producir que los motores de combustión interna comunes, pero también requieren combustible de hidrógeno de mayor pureza que los motores de combustión interna. [59]
En el segmento de vehículos de carretera ligeros, incluidos los turismos, a finales de 2022 se habían vendido en todo el mundo 70.200 vehículos eléctricos de pila de combustible [29] , frente a 26 millones de vehículos eléctricos enchufables. [30] Con el rápido aumento de los vehículos eléctricos y la tecnología e infraestructura de baterías asociadas, el papel del hidrógeno en los automóviles es minúsculo. [27] [28]
El hidrógeno verde , procedente de la electrólisis del agua , tiene el potencial de abordar la variabilidad de la producción de energía renovable . La producción de hidrógeno verde puede reducir la necesidad de reducir la energía renovable durante períodos de alta producción de energías renovables y almacenarse a largo plazo para permitir la generación de energía durante períodos de baja producción. [60] [61]
Una alternativa al hidrógeno gaseoso como portador de energía es combinarlo con nitrógeno del aire para producir amoníaco, que puede licuarse, transportarse y utilizarse (directa o indirectamente) fácilmente como combustible limpio y renovable . [62] [63] Entre las desventajas del amoníaco como portador de energía se encuentran su alta toxicidad, la eficiencia energética de la producción de NH 3 a partir de N 2 y H 2 y el envenenamiento de las pilas de combustible PEM por trazas de NH 3 no descompuesto después de NH 3 a Conversión de N2 .
Numerosos grupos industriales (redes de gas, fabricantes de calderas de gas ) a lo largo de la cadena de suministro de gas natural están promoviendo calderas de combustión de hidrógeno para calentar espacios y agua, y aparatos de hidrógeno para cocinar, para reducir las emisiones de CO 2 relacionadas con la energía de los edificios residenciales y comerciales. [64] [65] [11] La propuesta es que los usuarios finales actuales de gas natural canalizado pueden esperar a la conversión y el suministro de hidrógeno a las redes de gas natural existentes y luego cambiar los aparatos de calefacción y cocina, y que no hay necesidad que los consumidores puedan hacer cualquier cosa ahora. [64] [65] [11]
Una revisión de 32 estudios sobre la cuestión del hidrógeno para calentar edificios, independientemente de los intereses comerciales, concluyó que los beneficios económicos y climáticos del hidrógeno para calentar y cocinar en general se comparan muy mal con el despliegue de redes de calefacción urbana , la electrificación de la calefacción (principalmente mediante bombas de calor ) y la cocina, el uso de energía solar térmica , el calor residual y la instalación de medidas de eficiencia energética para reducir la demanda energética de calor. [11] Debido a las ineficiencias en la producción de hidrógeno, el uso de hidrógeno azul para reemplazar el gas natural para calefacción podría requerir tres veces más metano , mientras que el uso de hidrógeno verde requeriría de dos a tres veces más electricidad que las bombas de calor. [11] Las bombas de calor híbridas, que combinan el uso de una bomba de calor eléctrica con una caldera de hidrógeno, pueden desempeñar un papel en la calefacción residencial en áreas donde, de otro modo, sería costoso actualizar las redes para satisfacer la demanda eléctrica máxima. [11]
El uso generalizado de hidrógeno para calentar edificios implicaría mayores costos del sistema energético, mayores costos de calefacción y mayores impactos ambientales que las alternativas, aunque un papel de nicho puede ser apropiado en contextos y geografías específicas. [11] Si se implementara, el uso de hidrógeno en edificios aumentaría el costo del hidrógeno para aplicaciones más difíciles de descarbonizar en la industria y el transporte. [11]
A partir de 2019, [actualizar]aunque técnicamente posible la producción de gas de síntesis a partir de hidrógeno y dióxido de carbono a partir de bioenergía con captura y almacenamiento de carbono (BECCS) a través de la reacción de Sabatier está limitada por la cantidad de bioenergía sostenible disponible: [66] por lo tanto, cualquier bio-SNG fabricado podrá reservarse para la producción de biocombustibles para la aviación . [67]
El hidrógeno plantea una serie de peligros para la seguridad humana, desde posibles detonaciones e incendios cuando se mezcla con aire hasta ser un asfixiante en su forma pura y sin oxígeno . [68] Además, el hidrógeno líquido es un criógeno y presenta peligros (como la congelación ) asociados con líquidos muy fríos. [69] El hidrógeno se disuelve en muchos metales y, además de filtrarse, puede tener efectos adversos sobre ellos, como la fragilización por hidrógeno , [70] lo que provoca grietas y explosiones. [71]
El hidrógeno es inflamable cuando se mezcla incluso en pequeñas cantidades con aire normal. La ignición puede ocurrir con una proporción volumétrica de hidrógeno a aire tan baja como 4%. [72] Además, el fuego de hidrógeno, aunque es extremadamente caliente, es casi invisible y, por lo tanto, puede provocar quemaduras accidentales. [73]
Una infraestructura de hidrógeno es la infraestructura de transporte por tuberías de hidrógeno, puntos de producción de hidrógeno y estaciones de hidrógeno para la distribución y venta de combustible de hidrógeno [74] y , por tanto, un requisito previo crucial antes de una comercialización exitosa de la tecnología de pilas de combustible . [75]
La infraestructura de hidrógeno consistiría principalmente en transporte de hidrógeno industrial por tuberías y estaciones de servicio equipadas con hidrógeno. Las estaciones de hidrógeno que no estuvieran situadas cerca de un gasoducto se abastecerían a través de tanques de hidrógeno, remolques de tubos de hidrógeno comprimido , remolques de hidrógeno líquido , camiones cisterna de hidrógeno líquido o producción in situ dedicada.
Los oleoductos son la forma más económica de transportar hidrógeno a largas distancias en comparación con otras opciones. La tubería de gas hidrógeno es una rutina en las grandes refinerías de petróleo, porque el hidrógeno se utiliza para hidrocraquear combustibles a partir del petróleo crudo. La AIE recomienda que se utilicen los puertos industriales existentes para la producción y los gasoductos existentes para el transporte, así como la cooperación internacional y el transporte marítimo. [76]
Corea del Sur y Japón , [77] que a partir de 2019 carecen de interconectores eléctricos internacionales , están invirtiendo en la economía del hidrógeno. [78] En marzo de 2020, se inauguró en Japón el campo de investigación de energía de hidrógeno de Fukushima , que afirma ser la instalación de producción de hidrógeno más grande del mundo. [79] Gran parte del sitio está ocupado por un panel solar ; La energía de la red también se utiliza para la electrólisis del agua para producir combustible de hidrógeno. [80]
Existen varios métodos para almacenar hidrógeno . Estos incluyen enfoques mecánicos como el uso de altas presiones y bajas temperaturas, o el empleo de compuestos químicos que liberan H 2 según sea necesario. Si bien diversas industrias producen grandes cantidades de hidrógeno, su mayor parte se consume en el lugar de producción, en particular para la síntesis de amoníaco . Durante muchos años, el hidrógeno se ha almacenado como gas comprimido o líquido criogénico y se ha transportado como tal en cilindros, tubos y tanques criogénicos para su uso en la industria o como propulsor en programas espaciales. El desafío general es el bajísimo punto de ebullición del H2 : hierve alrededor de 20,268 K (-252,882 °C o -423,188 °F). Lograr temperaturas tan bajas requiere gastar una cantidad significativa de energía.
Aunque el hidrógeno molecular tiene una densidad de energía muy alta en términos de masa, en parte debido a su bajo peso molecular , como gas en condiciones ambientales tiene una densidad de energía muy baja en volumen. Si se va a utilizar como combustible almacenado a bordo de un vehículo, el gas hidrógeno puro debe almacenarse en una forma densa en energía para proporcionar una autonomía de conducción suficiente. Como el hidrógeno es la molécula más pequeña, se escapa fácilmente de los contenedores. Teniendo en cuenta las fugas, los costes de transporte y producción, el hidrógeno podría tener un potencial de calentamiento global (GWP100) de 11,6. El metano, en comparación, tiene un PCA de 34. [81]Xcel Energy va a construir dos plantas de energía de ciclo combinado en el Medio Oeste que pueden mezclar un 30% de hidrógeno con gas natural. [82] La central eléctrica Intermountain se está adaptando a una central eléctrica de gas natural/hidrógeno que también puede funcionar con un 30 % de hidrógeno y está prevista que funcione con hidrógeno puro para 2045. [83]
Un uso más generalizado del hidrógeno en las economías conlleva la necesidad de inversiones y costes en su producción, almacenamiento, distribución y uso. Por lo tanto, las estimaciones del coste del hidrógeno son complejas y es necesario hacer suposiciones sobre el coste de los insumos de energía (normalmente gas y electricidad), la planta y el método de producción (por ejemplo, hidrógeno verde o azul), las tecnologías utilizadas (por ejemplo, electrolizadores de membrana de intercambio de protones o alcalinos ), el almacenamiento. y métodos de distribución, y cómo los diferentes elementos de costos pueden cambiar con el tiempo. [84] : 49–65 Estos factores se incorporan en los cálculos de los costos nivelados del hidrógeno (LCOH). La siguiente tabla muestra un rango de estimaciones de los costos nivelados del hidrógeno gris, azul y verde, expresados en términos de dólares estadounidenses por kg de H 2 (cuando los datos se proporcionan en otras monedas o unidades, el tipo de cambio promedio a dólares estadounidenses en se utilizan el año indicado y se supone que 1 kg de H 2 tiene un poder calorífico de 33,3 kWh).
El rango de estimaciones de costos para los métodos de producción de hidrógeno disponibles comercialmente es amplio. A partir de 2022, el hidrógeno gris será el más barato de producir sin un impuesto sobre sus emisiones de CO 2 , seguido del hidrógeno azul y verde. No se prevé que los costos de producción de hidrógeno azul caigan sustancialmente para 2050, [87] [84] : 28 se puede esperar que fluctúen con los precios del gas natural y podrían enfrentar impuestos al carbono por las emisiones no capturadas. [84] : 79 El costo de los electrolizadores cayó un 60% entre 2010 y 2022, [88] antes de aumentar ligeramente debido a un creciente costo de capital . [24] Se prevé que su costo caiga significativamente para 2030 y 2050, [91] : 26 lo que reducirá el costo del hidrógeno verde junto con la caída del costo de la generación de energía renovable. [92] [84] : 28 Es más barato producir hidrógeno verde con un excedente de energía renovable que de otro modo se reduciría , lo que favorece a los electrolizadores capaces de responder a niveles de energía bajos y variables . [91] : 5
Un análisis de Goldman Sachs de 2022 anticipa que el hidrógeno verde a nivel mundial alcanzará la paridad de costos con el hidrógeno gris para 2030, antes si se aplica un impuesto global al carbono sobre el hidrógeno gris. [13] En términos de coste por unidad de energía, el hidrógeno azul y gris siempre costará más que los combustibles fósiles utilizados en su producción, mientras que el hidrógeno verde siempre costará más que la electricidad renovable utilizada para producirlo.
Los subsidios a la producción limpia de hidrógeno son mucho mayores en Estados Unidos y la UE que en India. [93]
La distribución de hidrógeno con fines de transporte se está probando en todo el mundo, particularmente en EE.UU. ( California , Massachusetts), Canadá , Japón, la UE ( Portugal , Noruega , Dinamarca, Alemania ) e Islandia .
Un indicador de la presencia de grandes infraestructuras de gas natural ya existentes en los países y en uso por los ciudadanos es el número de vehículos a gas natural presentes en el país. Los países con mayor cantidad de vehículos a gas natural son (en orden de magnitud): [94] Irán , China , Pakistán , Argentina , India , Brasil , Italia , Colombia , Tailandia , Uzbekistán , Bolivia , Armenia , Bangladesh , Egipto , Perú. , Ucrania , Estados Unidos . Los vehículos a gas natural también se pueden convertir para funcionar con hidrógeno .
Además, en algunos hogares privados se pueden encontrar microcentrales de cogeneración de pilas de combustible , que pueden funcionar con hidrógeno u otros combustibles como gas natural o GLP. [95] [96]
El Departamento de Planificación e Infraestructura de Australia Occidental operó tres autobuses Daimler Chrysler Citaro de pila de combustible como parte de su prueba de energía de transporte sostenible para autobuses de pila de combustible de Perth en Perth. [97] Los autobuses eran operados por Path Transit en rutas regulares de autobuses públicos de Transperth. La prueba comenzó en septiembre de 2004 y concluyó en septiembre de 2007. Las pilas de combustible de los autobuses utilizaban un sistema de membrana de intercambio de protones y recibían hidrógeno bruto de una refinería de BP en Kwinana, al sur de Perth. El hidrógeno era un subproducto del proceso industrial de la refinería. Los autobuses repostaron combustible en una estación del suburbio malagueño del norte de Perth.
En octubre de 2021, la primera ministra de Queensland, Annastacia Palaszczuk , y Andrew Forrest anunciaron que Queensland albergará la planta de hidrógeno más grande del mundo. [98]
En Australia, la Agencia Australiana de Energías Renovables (ARENA) ha invertido 55 millones de dólares en 28 proyectos de hidrógeno, desde investigación y desarrollo en etapas iniciales hasta pruebas y despliegues en etapas iniciales. El objetivo declarado de la agencia es producir hidrógeno mediante electrólisis a 2 dólares el kilogramo, anunció el ministro de Energía y Emisiones, Angus Taylor, en una Declaración de tecnología de bajas emisiones de 2021. [99]
Los países de la UE que ya cuentan con un sistema de gasoductos relativamente grande son Bélgica , Alemania , Francia y los Países Bajos . [100] En 2020, la UE lanzó su Alianza Europea por un Hidrógeno Limpio (ECHA). [101] [102]
El hidrógeno verde se ha vuelto más común en Francia. En 2019 se estableció un Plan de Hidrógeno Verde de 150 millones de euros, que exige la construcción de la infraestructura necesaria para crear, almacenar y distribuir hidrógeno, así como utilizar el combustible para alimentar sistemas de transporte locales como autobuses y trenes. El Corredor H2, una iniciativa similar, creará una red de instalaciones de distribución de hidrógeno en Occitania a lo largo de la ruta entre el Mediterráneo y el Mar del Norte. El proyecto del Corredor H2 recibirá un préstamo de 40 millones de euros del BEI . [103] [104]
El fabricante de automóviles alemán BMW lleva años trabajando con hidrógeno. [ cuantificar ] . [105]
Islandia se ha comprometido a convertirse en la primera economía del hidrógeno del mundo para el año 2050. [106] Islandia se encuentra en una posición única. Actualmente, [ ¿ cuándo? ] importa todos los productos derivados del petróleo necesarios para impulsar sus automóviles y su flota pesquera . Islandia tiene grandes recursos geotérmicos, hasta el punto de que el precio local de la electricidad en realidad es más bajo que el precio de los hidrocarburos que podrían usarse para producir esa electricidad.
Islandia ya convierte su excedente de electricidad en bienes exportables y sustitutos de hidrocarburos. En 2002, produjo 2.000 toneladas de gas hidrógeno mediante electrólisis, principalmente para la producción de amoníaco (NH 3 ) para fertilizantes. El amoníaco se produce, transporta y utiliza en todo el mundo, y el 90% del costo del amoníaco es el costo de la energía para producirlo.
Ninguna industria reemplaza directamente a los hidrocarburos. Reykjavík , Islandia, tenía una pequeña flota piloto de autobuses urbanos que funcionaban con hidrógeno comprimido, [107] y se están llevando a cabo investigaciones sobre cómo alimentar la flota pesquera del país con hidrógeno (por ejemplo, por parte de empresas como Islandic New Energy ). Para fines más prácticos, Islandia podría procesar el petróleo importado con hidrógeno para ampliarlo, en lugar de reemplazarlo por completo.
Los autobuses de Reykjavík son parte de un programa más amplio, HyFLEET:CUTE, [108] que opera autobuses impulsados por hidrógeno en ocho ciudades europeas. Los autobuses HyFLEET:CUTE también operaron en Beijing, China y Perth, Australia (ver más abajo). En la isla noruega de Utsira está operativo un proyecto piloto que demuestra la economía del hidrógeno . La instalación combina energía eólica y de hidrógeno. En los periodos en los que hay excedente de energía eólica, la potencia sobrante se utiliza para generar hidrógeno mediante electrólisis . El hidrógeno se almacena y está disponible para la generación de energía en periodos en los que hay poco viento. [ cita necesaria ]
Polonia planea abrir las primeras estaciones de publicación de hidrógeno. [109] [110]
Se dice que India adoptará el hidrógeno y el H-GNC por varias razones, entre ellas el hecho de que ya se está llevando a cabo un despliegue nacional de redes de gas natural y que el gas natural ya es un importante combustible para vehículos. Además, la India sufre una contaminación atmosférica extrema en las zonas urbanas. [111] [112] Según algunas estimaciones, se prevé que casi el 80% del hidrógeno de la India sea ecológico, impulsado por la disminución de costos y las nuevas tecnologías de producción. [113]
Sin embargo, actualmente la energía del hidrógeno se encuentra apenas en la etapa de Investigación, Desarrollo y Demostración (RD&D). [114] [115] Como resultado, el número de estaciones de hidrógeno puede seguir siendo bajo, [116] aunque se espera que pronto se introduzcan muchas más. [117] [118] [119]
Arabia Saudita, como parte del proyecto NEOM , busca producir aproximadamente 1,2 millones de toneladas de amoníaco verde al año, comenzando la producción en 2025. [120]
El Ministerio de Energía y Recursos Naturales de Turquía y la Organización de las Naciones Unidas para el Desarrollo Industrial crearon el Centro Internacional de Tecnologías de Energía del Hidrógeno (ONUDI-ICHET) en Estambul en 2004 y funcionó hasta 2012. [121] En 2023, el ministerio publicó una Estrategia de Tecnologías del Hidrógeno. y Hoja de ruta. [122]
El Reino Unido inició un programa piloto de pilas de combustible en enero de 2004; el programa utilizó dos autobuses de pila de combustible en la ruta 25 de Londres hasta diciembre de 2005 y cambió a la ruta RV1 hasta enero de 2007. [123] La Hydrogen Expedition está trabajando actualmente para crear un programa piloto de pilas de combustible. un barco propulsado por pilas de combustible y utilizarlo para circunnavegar el mundo, como forma de demostrar la capacidad de las pilas de combustible de hidrógeno. [124] En agosto de 2021, el gobierno del Reino Unido afirmó que era el primero en tener una estrategia de hidrógeno y elaboró un documento. [125]
En agosto de 2021, Chris Jackson renunció como presidente de la Asociación de Hidrógeno y Pilas de Combustible del Reino Unido, una asociación líder en la industria del hidrógeno, alegando que las compañías petroleras del Reino Unido y Noruega habían inflado intencionalmente sus proyecciones de costos para el hidrógeno azul con el fin de maximizar los futuros pagos de apoyo tecnológico por parte de la industria. Gobierno del Reino Unido. [126]
Varias empresas automovilísticas nacionales estadounidenses han desarrollado vehículos que utilizan hidrógeno, como GM y Toyota. [127] Sin embargo, en febrero de 2020, la infraestructura para el hidrógeno estaba subdesarrollada, excepto en algunas partes de California. [128] Estados Unidos tiene su propia política de hidrógeno . [ cita necesaria ] Una empresa conjunta entre NREL y Xcel Energy está combinando energía eólica y energía de hidrógeno de la misma manera en Colorado. [129] Hydro en Terranova y Labrador está convirtiendo el actual sistema de energía eólica y diésel en la remota isla de Ramea en una instalación de sistemas de energía híbridos eólicos e hidrógeno . [130] Cinco centros de estaciones de bombeo entregados a camiones H2 de servicio pesado en Texas. [131] Hydrogen City construida de forma ecológica por Hydrogen International (GHI), cuya planificación se inaugurará en 2026. [132]
En 2006 se puso en marcha el proyecto de infraestructura de Florida. [133] Orlando abrió por primera vez como transporte público de autobuses, Ford Motor Company anunció la instalación de una flota de Ford E-450 impulsados por hidrógeno. [134] [135] Se construyó un sistema móvil de hidrógeno líquido en Titusville. [136] [137] Una instalación piloto de hidrógeno limpio de FPL operó en el condado de Okeechobee. [138]
Un proyecto piloto similar en la isla Stuart utiliza energía solar , en lugar de energía eólica , para generar electricidad. Cuando hay exceso de electricidad disponible después de que las baterías están completamente cargadas, el hidrógeno se genera mediante electrólisis y se almacena para la posterior producción de electricidad mediante celdas de combustible. [139] Estados Unidos también cuenta con un gran sistema de gasoductos ya instalado. [100]
{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
