L’hidrogen serà el combustible del futur i pas a pas substituirà tots els combustibles fòssils actuals. En AleaSoft s’ha realitzat una anàlisi de la repercussió de l’hidrogen en el sector de l’energia com a factor clau en la transició ecològica i un resum de la utilització present i futura d’aquest gas en diversos sectors de l’economia.
L’hidrogen és l’element més abundant en l’univers. S’usa com input en la refinació de petroli, la producció d’amoníac i metanol i la fabricació d’acer. La demanda mundial actual d’hidrogen és de més de 70 milions de tones anuals.
El subministrament d’hidrogen a usuaris industrials és ara un negoci important a tot el món. La demanda d’hidrogen, que s’ha multiplicat per més de tres des de 1975, continua augmentant, proveïda gairebé íntegrament per combustibles fòssils, amb un 6% de gas natural global i un 2% del carbó global destinat a la producció d’hidrogen.
El nombre de països amb polítiques que donen suport directament la inversió en tecnologies d’hidrogen està augmentant, juntament amb el nombre de sectors als quals es dirigeixen. Hi ha al voltant de 50 objectius, mandats i incentius de polítiques vigents avui que donen suport directament l’hidrogen, la majoria d’ells enfocats a el sector del transport.
Producció d’hidrogen
Gairebé la totalitat de l’hidrogen actual es produeix a partir d’hidrocarburs com el gas natural i el carbó. Com a conseqüència, la producció d’hidrogen és responsable de l’emissió de prop de 830 milions de tones de diòxid de carboni per any, equivalent a les emissions de CO2 del Regne Unit i França combinades.
No obstant això, hi ha una alternativa no contaminant, l’anomenat hidrogen verd. Es tracta del hidrogen obtingut a través de l’electròlisi de l’aigua. Per a aquest procés es requereix electricitat, de manera que, si s’utilitza la generació d’una font renovable, s’haurà obtingut hidrogen sense emissions en el procés.
Obtenció d’hidrogen verd per electròlisi d’aigua a partir de fonts d’energia renovable. Font: Wood Mackenzie
Amb la disminució dels costos de l’electricitat renovable, en particular de l’energia solar fotovoltaica i l’eòlica, l’interès per l’hidrogen verd està creixent i s’han realitzat diversos projectes de demostració en els últims anys. No obstant això, el desafiament no és petit. Migrar tota la producció d’hidrogen actual representaria una demanda d’electricitat de 3600 TWh, més que la generació d’electricitat anual de tota la Unió Europea.
La construcció d’electrolitzadors en ubicacions amb bones
condicions de recursos renovables podria convertir-se en una opció de
subministrament de baix cost per a l’hidrogen, fins i tot després de tenir en
compte els costos de transmissió i distribució del transport d’hidrogen des
ubicacions renovables, sovint remotes, als usuaris finals.
Producció d’electricitat amb
hidrogen
Per a l’obtenció d’electricitat a partir de l’hidrogen es realitza precisament la reacció inversa que per a l’obtenció d’hidrogen. En aquest cas es fa reaccionar amb oxigen, obtenint electricitat i aigua. A el dispositiu encarregat de realitzar aquesta reacció se l’anomena pila de combustible. Una de les primeres aplicacions pràctiques de les piles de combustible va ser en vehicles espacials, on a més del subministrament elèctric, l’aigua resultant pot usar-se pels astronautes per beure, o per refrigerar els sistemes de la nau
Principi de funcionament d’una pila de combustible d’hidrogen. Font: geek.com
D’aquesta manera, la generació d’electricitat amb piles de combustible a partir d’hidrogen és 100% neta, i a més com a subproducte es genera aigua potable.
L’hidrogen en la gestió de les energies renovables
Una de les principals
limitacions que tenen les fonts d’energies renovables és que la seva generació
depèn de variables meteorològiques que tenen un comportament no gestionable. La
generació eòlica depèn de la intensitat de vent en les localitzacions dels
parcs, que és una variable de gran aleatorietat. La generació fotovoltaica
depèn dels perfils de radiació solar. Això fa que aquestes fonts d’energia no
puguin garantir una determinada producció en un determinat moment, sinó que
s’alternaran períodes d’alta i de baixa producció depenent de les condicions
meteorològiques de cada instant.
Una manera d’aprofitar millor els pics d’alta generació d’electricitat d’aquestes fonts renovables, és utilitzar l’excedent per produir hidrogen. Després, l’hidrogen produït podria vendre directament o emprar-se per generar electricitat en el moment en què la producció de la font renovable sigui escassa.
Cost de l’hidrogen creat amb energies fotovoltaica i eòlica a llarg termini. Font: IEA
És en aquest sentit en el qual la generació d’hidrogen representaria l’element regulador de l’equilibri en el preu de mercat elèctric. En un escenari de molta producció renovable, ja sigui eòlica, fotovoltaica o d’una altra font, el preu mínim de mercat ho marcaria el valor a partir del qual seria més rendible utilitzar l’electricitat per produir hidrogen. Una baixada de preu implicaria la producció massiva d’hidrogen, la qual cosa representaria un increment en la demanda i finalment s’arribaria a un equilibri de mercat.
L’hidrogen com a forma d’emmagatzematge d’energia
L’emmagatzematge de l’energia és un dels principals reptes que enfrontarà el sector en els propers anys. Les tecnologies de bateries han evolucionat molt, però la qüestió de l’emmagatzematge a llarg termini no la resolen encara. És aquest escenari on l’hidrogen podria ser de gran utilitat. No només per la seva capacitat d’emmagatzemar energia per llargs períodes de temps, sinó també perquè serà molt més fàcil de manejar, ja que el seu pes serà menor, perquè la densitat d’energia dels tancs d’hidrogen comprimit és superior a les de les bateries de liti-ió.
L’hidrogen en el sector del transport
El sector del transport és probablement l’àrea on l’hidrogen es pot imposar de forma més efectiva. Els cotxes elèctrics de cel·la de combustible d’hidrogen (FCEV) reduirien la contaminació de l’aire local perquè, a l’igual que els cotxes elèctrics de bateria (BEV), tenen zero emissions de gasos contaminants.
Ja hi ha cotxes al mercat que utilitzen aquesta tecnologia i tenen prestacions similars i fins i tot superiors a diversos cotxes a bateries. L’aspecte en el qual el cotxe d’hidrogen si no tindrà competència és en el repostatge. Aprovisionar a un cotxe d’hidrogen és molt més ràpid que recarregar un cotxe a bateries.
Però el camp d’actuació de l’hidrogen no es resumeix als turismes. En vehicles de major grandària com autobusos o fins i tot en avions, l’alternativa elèctrica amb bateries moltes vegades es descarta pel pes que impliquen les bateries. L’hidrogen representa una forma molt més lleugera de transportar la capacitat d’alimentar un motor elèctric. Al juny de 2019 les empreses europees que formen el Consorci H2Bus es van unir amb l’objectiu de treballar en conjunt per desplegar una flota de 1000 autobusos elèctrics de cel·la de combustible que s’incorporaran a les flotes de diversos gestors europeus de transport. A més, s’instal·laran, en cadascuna de les ciutats europees on operin, la infraestructura de recàrrega d’hidrogen necessària per fer-los competitius comercialment.
L’hidrogen a més es pot convertir en combustibles a base d’hidrogen, inclosos metà sintètic, metanol, amoníac i combustibles líquids sintètics, que tenen una gamma d’usos potencials de transport.
La revolució de l’hidrogen
L ‘hidrogen verd és el combustible de el futur. La capacitat d’emprar un combustible amb una petjada de CO2 nul·la representa una revolució en el sector de l’energia i el transport. La gasolina, el gas, el carbó i tota la resta de combustibles seran desplaçats gradualment per l’hidrogen. Des de l’ús industrial fins el domèstic, el camí a seguir és la utilització de l’hidrogen com a combustible principal. A més, com ja es va esmentar, en última instància serà l’element regulador de l’equilibri de mercat elèctric. Font: elperiódicodelanergia