18 de julio 2018

Hidrógeno: pronostican que en los próximos cinco años dominaría el escenario energético en la región y el mundo

Del 17 al 21 de junio pasado, en Rio de Janeiro, se desarrolló la Conferencia Mundial de Energía del Hidrógeno, WHEC 2018, donde participaron las principales figuras del planeta en la materia. Para conocer cuál es el rumbo de este tipo de combustible a base de agua, Energía Estratégica LATAM dialogó en una extensa entrevista […]


Del 17 al 21 de junio pasado, en Rio de Janeiro, se desarrolló la Conferencia Mundial de Energía del Hidrógeno, WHEC 2018, donde participaron las principales figuras del planeta en la materia.

Para conocer cuál es el rumbo de este tipo de combustible a base de agua, Energía Estratégica LATAM dialogó en una extensa entrevista con Juan Carlos Bolcich, presidente de la Asociación Argentina del Hidrógeno (AAH) y miembro de la International Association for Hydrogen Energy (IAHE), quien participó de las jornadas.

¿Qué experiencias pudo recoger del evento?

Reafirmar que la única solución sostenible y beneficiosa para el ambiente surge del uso masivo de las fuentes renovables de energía, transformadas en energía eléctrica y combustible hidrogeno.

El hidrogeno almacenable en cualquier escala, similar al gas natural, permitirá atender en todo lugar y momento las demandas energéticas. Necesitamos tiempo pero es imprescindible hoy que los países vayan definiendo sus políticas y programas de acción concretos para que la suma de las capacidades empresarias, del conocimiento, gobiernos,  desarrollen proyectos e inversiones concretas.

Creo que vale la pena recordar algunos conceptos muy importantes. Por ejemplo el NOW, Organización Nacional del Hidrogeno de Alemania.

Hay que considerar sistemas de energía integrados, unificando sectores de la energía con combustibles basados en electricidad.  El hidrogeno se obtiene en electrolizadores alimentados por eolo y/o fotoelectricidad y puede emplearse puro o aplicarlo a la obtención de gas natural sintético renovable.

Además, el manejo del hidrogeno aporta a la protección climática, a la seguridad en el abastecimiento de energía y al crecimiento económico.

En líneas generales, ¿cómo se está desarrollando el uso del hidrogeno en el mundo?

Podemos considerar hoy a un grupo de países donde significativos esfuerzos se destinan a las energías limpias y el hidrogeno. Ellos son: Alemania, Japón, Canadá, China y California en los Estados Unidos.

El principal sector de atención es el de la movilidad eléctrica, empleando hidrogeno y Pilas de Combustible. Las Pilas de Combustible, a bordo de los vehículos, son generadores de electricidad que utilizan el hidrogeno almacenado en tanques y el oxígeno del aire.

Brindan autonomías para los automóviles de entre 500 y 600 kilómetros, con tiempos de recarga de solo tres minutos. Podemos citar a: Toyota, con su modelo “Mirai”; Hyundai modelo “Nexo”;  Honda “Clarity”; y Mercedes “GLC-H”.

Hoy suman unas tres mil unidades por año, pero esa cifra se estima crecerá a los cientos de miles hacia el 2030.

Lógicamente que además de los vehículos hay que disponer de las Estaciones de Carga de Hidrogeno. Para ello se encuentran en marcha la construcción e instalación de 400 hacia 2023 en Alemania, y superando las cien unidades en los países mencionados. En Europa se nota el surgimiento en otros países como Francia, Italia, Austria.

Una aplicación en movilidad eléctrica con rango extendido empleando pila de combustible e hidrogeno lo encontramos en colectivos urbanos.

Se produce una sinergia-complementación entre las baterías eléctricas recargables, que solo permiten sin una alta penalización por peso incorporado, con el hidrogeno y la pila de combustible.  

China se encuentra como el potencial proveedor con más competitividad en costos. Canadá dispone de dos líderes mundiales en la fabricacion de las Pilas de Combustible, como las firmas “Ballard” y “Hydrogenics”.

Más recientemente está surgiendo una oferta de camiones eléctricos a hidrogeno y pilas de combustible.

Ejemplo notorio es el de la firma “Nikola” que ha firmado un contrato para suministrar 800 camiones a la firma Anheuser-Bush, Transporte y Distribución Cerveza en Estados Unidos, con 43 estaciones de carga de hidrogeno. Las autonomías llegan a superar los 1.000 kilómetros.

Otro ejemplo notorio es el desarrollo de prototipo de camión de Toyota, hidrogeno con pila de combustible, para el transporte de mercancías en las zonas portuarias. Caso de Long Beach. Las potencias son cercanas a los 700 HP y con rangos de autonomía extendido.

¿Y qué beneficios están generando estos desarrollos?

Uno de los puntos es que se busca disminuir las emisiones locales basadas en los motores diésel.

Pensemos como lo anterior podría mejorar la calidad del aire, al tiempo de disminuir costos, en zonas portuarias como Buenos Aires, Quequén, Bahía Blanca, Rosario (Argentina).

Los costos para la infraestructura de carga de hidrogeno, superando el millón de vehículos, resulta menor que el costo de infraestructura de carga eléctrica de acuerdo a estudios y evaluaciones del NOW, Alemania.

Cargar solo baterías, con altas potencias, ejemplo 150 – 300 kW, para cientos o miles de unidades simultaneas en el caso de Transporte, implica instalaciones de muchos MW.

Para el hidrogeno, puede constituirse un escenario con producción en parte centralizada y luego distribución cercana del hidrogeno; y producción distribuida del hidrogeno con almacenamiento en la misma estación de servicio. 

La aplicación en trenes también va encontrando su vía. En el caso de Alemania el 42% del servicio ferroviario todavía está basado en el diésel. La incidencia en los costos y emisiones es recurrente. Luego de ensayar un par de unidades, ahora la empresa Alstom ha firmado contrato para 100 locomotoras con pila de combustible-hidrogeno. 

¿Y en la región, particularmente?

Caso más destacados de Brasil, Argentina y Chile.

Brasil ya cuenta con desarrollo de colectivo prototipo basado en hidrogeno y pila de combustible para uso urbano. Esto es en Rio de Janeiro, mientras que otra experiencia se desarrolló con tres colectivos en San Pablo.

Chile apunta inicialmente al uso del hidrogeno en actividades de minería. Ello abarca el posible transporte de minerales en yacimientos de cobre y litio, como así también los servicios eléctricos necesarios en cada locación. La fuente primaria en la mayoría de los casos es la energía solar. 

También el posible uso en ciudades como santiago, comenzando por buses eléctricos basados en batería con la perspectiva de rango extendido con hidrogeno.

En nuestro país (Argentina), algunas actividades académicas, de normalización y de difusión tienen lugar en instituciones como la Universidad Tecnológica Nacional, el ITBA, el IRAM y la AAH – Asociación Argentina del Hidrogeno.

En el sector Empresario HYCHICO cuenta en las cercanías de Comodoro Rivadavia con su Planta de Hidrogeno y Parque Eólico. Con una experiencia cercana a los diez años muestran resultados de operación continua y manejo de tecnologías en la producción electrolítica de hidrogeno, su manejo y almacenamiento con perspectivas a gran escala empleando reservorios subterráneos.

La aplicación principal del hidrogeno hasta el momento es en la generación eléctrica en grandes motogeneradores. Han reportado una significativa reducción de emisiones de Gases de Efecto Invernadero, en particular óxidos de nitrógeno. Ello es posible gracias a las características del hidrogeno al emplearse en mezclas con el gas natural.

En la WHEC 22 tuvimos oportunidad de coordinar e intercambiar opiniones con colegas de varios países Latinoamericanos. Estaban presentes además de representantes del país anfitrión, Brasil, miembros de México, Costa Rica, Colombia, Guatemala, Perú, Uruguay, Chile y Argentina.

Se consideró que un proyecto que servirá para atender necesidades comunes, como la mejora ambiental en grandes ciudades, está orientada al transporte público de pasajeros. Se busca mantener un grupo de dialogo e intercambio de experiencias en el tema de los colectivos urbanos y el almacenamiento de hidrogeno, para prestar ese servicio de transporte.

¿En qué momento podrá haber una gran expansión del hidrogeno como vector energético en el mundo y de que dependerá?

Esa expansión debiera notarse en los próximos cinco años, con una penetración más notoria hacia el 2030 teniendo en cuenta los programas expuestos por paisas como Japón y Alemania.

Dependerá que los Gobiernos se pongan de acuerdo y efectivamente hagan cumplir acuerdos como el de “Paris”, referido a la disminución de emisiones de gases de efecto invernadero. Para ello hay que invertir más y más en aprovechamiento de fuentes renovables de energía, que potenciadas y viabilizadas por el vector hidrogeno no tendrán limite técnico para su desarrollo.

No solo debemos pensar en movilidad. También es fundamental el crecimiento de proyectos e instalaciones para la generación eléctrica de respaldo a fuentes intermitentes como solar y eólica, basados en hidrogeno con gas natural e hidrogeno puro en el mediano y largo plazo.

A pesar de las buenas intenciones y declaraciones,  la gran mayoría de los países han continuado emitiendo más que el año anterior. El consumo de energía (2017) a nivel global, se incrementó en un 2,1% mientras que las emisiones aumentaron 1,4% en lugar de disminuir. Si no se cambia mas rápidamente, de los combustibles fósiles hacia las energías renovables con combustible hidrogeno, estamos en el horno global, con consecuencias finales impredecibles.

Por contaminaciones locales, varios expositores en recientes seminarios, reuniones como la Jornada sobre Movilidad Sustentable en Latinoamérica, han señalado que en Argentina mueren anticipadamente 15.000 personas por año, mientras que en Chile por el mismo motivo suman 5.000. Proyectemos esto a Latinoamérica, con sus muy grandes ciudades y la cifra trepa enormemente.

Se propone el uso del gas natural, en particular en nuestro país teniendo en cuenta la creciente extracción en Vaca Muerta y la proyección a precios hoy muy bajos como 4 dólares por MBTU. Esto es una solución para las grandes ciudades, al evitar la emisión de material articulado, pero continuara siendo un aportante a las emisiones de gases como el dióxido de carbono y los óxidos de nitrógeno. Una mejora parcial puede lograrse con la mezcla de gas natural e hidrogeno.

¿Puede la región latinoamericana subirse al tren de desarrollo del hidrogeno, posicionándose a la vanguardia?

Subirse al tren, debiera ser lo antes posible. A la vanguardia no lo veo posible en el corto ni mediano plazo. Hoy los desarrollos tecnológicos que integran un enorme espectro de conocimientos científicos y manejos tecnológicos, se logran con equipos interdisciplinarios muy bien organizados, con continuidad y disponibilidad de recursos económicos y humanos. Ello orientado con políticas de estado claras y transparentes, que se revisen permanentemente para buscar el óptimo de resultados en el menor tiempo posible y con alta competitividad. 

Hoy los mejores equipos que conocemos diríamos que están ubicados en Japón, China, Corea, en el continente asiático, Alemania y dando sus primeros pasos Francia, en Europa. Estados Unidos y Canadá en la América del Norte.

Aprovechamos el encuentro en Rio de Janeiro para organizar una reunión entre colegas de Argentina, Brasil y Chile, sumando a Uruguay, Perú, Colombia, Costa Rica, México, Guatemala; sin excluir a ningún país latinoamericano, posibilitaría una mejor masa crítica aportes hacia el desarrollo de una plataforma en tecnologías del hidrogeno que pueda competir en alguno de los capítulos.

Por ejemplo, producción por vía electrolítica, vinculado y potenciando las energías renovables como la solar y el viento; el manejo y almacenamiento del hidrogeno; aplicaciones diversas como en movilidad eléctrica con extensión de rango y capacidades de carga en sinergia con las baterías eléctricas recargables. 

10 Comentarios

  1. Miguel

    Indudablemente el camino va a ser por las energías limpias. Y el hidrogeno es de las más. El asunto pasará por las disminuciones de costo de producciòn del mismo, más que su aplicación. Me parece que por el momento es un «lujo» frente a otras alternativas.

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  2. Ernesto Pablo Badaraco

    En el Congreso Mundial de Energía realizado en 2010 en Montreal Canadá, se destacó en las conclusiones, que, «. . . . .en cuanto a la matriz energética, las tecnologías ganadoras deben ser elegidas por el Mercado, y no por el Estado . . . .»

    Este artículo, aunque hace un tiempo que no leía nada sobre el Hidrógeno refuerza el concepto del WEC en las conclusiones de Montreal. La actual transición es compleja, avanza muy rápido y no es posible pretender definir con anticipación cuál será la tecnología que finalmente será mayoritariamente seleccionada por su bajo costo y menor presencia de externalidades económicas negativas.

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  3. Miguel Giroldi

    Si!, es la mejor opción lejos, recuerdo hace unos años atrás, con un amigo intentamos hacer una fuente de hidrógeno para alimentar un motor de 4 tiempos, llegamos a la conclusión que necesitábamos aumentar la frecuencia en de descomposición de la molécula de agua, para que permita cerrar el ciclo eficiente del sistema, llegamos a pensar en inyectar una señal de sonido pero la falta de herramientas y otras responsabilidades lo abandonamos dejándolo aportando el 30% a la mezcla de combustible. No me sorprendería si ya en otros países con inversiones en I&D en el tema lo hallan resuelto. De ser así, nuestros país cuenta con un «lag» de tecnologías de unos 15 años, será por tal motivo que en esos países ya «levantaron» gran parte de los sistemas solares que tenían?

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  4. Graciela

    Es muy grato escuchar que se toman caminos saludables para el planeta. Ojalá se desarrolle todo esto en un modo humanizado y saludable también, que no caiga en la especulación de mercados e imperios, para que sea realmente una nueva era con nuevos paradigmas nacidos del verdadero bien común y no de discursos vacíos sin conciencia.

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  5. Jorge Dosil

    Si el tema energético lo resuelve el mercado difícilmente se alcanzará meta alguna respecto del cambio climático. Si la prioridad es la supervivencia y dejamos de lado consideraciones de costos por un momento, curiosamente en poco tiempo el desarrollo tecnológico hace que estas soluciones renovables no contaminantes sean más rentables que las tradicionales en base a combustibles fósiles, pasó con la generación eólica y solar que hoy ya no requieren subsidios de ningún tipo para competir. Se requiere un primer esfuerzo económico para impulsar el desarrollo tecnológico como lo hizo y sigue haciendo Europa y Japón, luego funcionará solo. En cualquier caso producir hidrógeno con excedentes eólicos y solares siempre es posible y dinamizaría este mercado ya muy maduro.

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  6. Luiz Horta Nogueira

    Gracias, interessante e motivador. Además de la hidrólisis, es posible hacer hidrógeno renovable a partir de etanol: una molécula de etanol contiene 6 átomos de hidrógeno, Mediante procesos relativamente sencillos y bien conocidos, sin necesidad de sistemas de compresión, el hidrógeno puede ser producido en el vehículo, a costos competitivos con los demás sistemas. La Nissan ya lanzó una van concepto utilizando esa ruta, que presenta grande interés pra países con clima adequado y disponibilidad de tierras para cultivo.

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  7. Augusto

    En el año 2010 descubrí como capturar para poder usar la BIOENERGÍA del ciclo Bioenergético, que es la única energía para la vida terrestre disponible que brinda la Naturaleza. Curiosamente hasta esa fecha no lo podíamos usar aún que la Naturaleza la brinda desde el principio en abundancia. La Bioenergia es Hidrogeno desoxidado, o sea agua gasificada en Hidrogeno y Oxigeno, no tiene ningún elemento adicional.

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  8. Juan Carlos

    Interesantísimo. Este tema, podrían ir ampliando ampliando más adelante? Casi no tenemos fuentes de info aqui en la Argentina a nivel oficial o privado de esta promisoria industria. Saludos!

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  9. Hector Trujillo

    Muy interesante! deseo recibir más información al respecto.-
    Gracias .-

    Hector

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  10. roque pedace

    Offshore wind hydrogen could be subsidy-free within 10 years
    May 1, 2019
    New offshore wind hydrogen proposals in Germany and Netherlands expand the revenue potential for offshore wind and deployment learnings will lower hydrogen production costs towards natural gas reforming levels, project participants told New Energy Update.

    European wind power electrolysis proposals could accelerate the decarbonization of industry and boost wind operator revenues. (Image credit: MichaelUtech)

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    Europe’s leading offshore wind developers are looking to hydrogen production through electrolysis as a way to expand wind power potential and accelerate the decarbonization of energy supply.

    In March, Denmark’s Orsted announced it is developing green hydrogen projects as part of its bid for the Holland Coast South 3&4 projects in the Netherlands. Orsted is the world’s largest offshore wind developer by capacity and plans to increase its installed capacity from 5.6 GW to 15 GW by 2025.

    Recent offshore wind tenders have produced zero-subsidy bids, exposing winning developers to wholesale market risks. Orsted wants to use power from the Holland Coast South 3&4 wind farms to produce hydrogen, which would be sold to industrial customers to provide additional revenue to the operator.

    Hydrogen production can help mitigate grid capacity limitations currently restricting offshore wind power expansion in many parts of Europe.

    Shell, Siemens and grid operator TenneT recently joined forces to propose new joint offshore wind power and hydrogen tenders in Germany.

    The tenders, drawn up by E-Bridge Consulting, could support the installation of 900 MW of wind capacity and 800 MW of hydrogen capacity per tender, in offshore sites not used for regular wind projects, the partners said. Tenders could be held every two years from 2021-22 and project construction could start in 2026-2030.

    Investors in the projects would receive a tariff premium for hydrogen production while electricity revenues would be market-based, Vigen Nikogosian, principal consultant at E-Bridge Consulting told New Energy Update.

    As more hydrogen production capacity is deployed, this tariff price would fall, Nikogosian said.

    “Economies of scale will lead to a reduction in the premium moving forward, with hydrogen production becoming feasible without subsidies from 2030 in our projections,” he said.

    Capacity factors

    Europe’s hydrogen production is currently around 9 million tonnes per year (Mt/y), according to the International Energy Agency (IEA). Around half of this hydrogen is consumed by refineries, 40% for ammonia production and the remainder for chemicals and metallurgy and fuel for transformation is seen as a growing market.

    Over 95% of hydrogen is produced from fossil fuels, mostly through natural gas reforming, but falling wind and solar costs are boosting the case for renewables-based electrolysis.

    Hydrogen electrolysis costs vs natural gas reforming

    (Click image to enlarge)

    Source: IEA report: Renewable Energy for Industry: Offshore Wind in Northern Europe (2018).

    The German tender proposed by Shell, Siemens and TenneT would allow the grid operator to use hydrogen production for greater grid flexibility.

    A portion of the wind farm power output would be transformed into hydrogen through onshore electrolysis systems connected to the high-voltage grid. The hydrogen would be transported through the gas network to industry or transport applications.

    Current wind power costs can support wind power hydrogen electrolysis but these projects must attain a minimum production level to justify the cost of the electrolysis system.

    Wind power hydrogen electrolysis can be economical at production levels of 3,500 to 4,000 hours per year, Ilona Dickschas, Head of strategy and business development at Siemens’ Hydrogen Solutions business, told New Energy Update.

    The size of the wind power and electrolysis capacity, and the necessary storage capacity, must be calculated on a project by project basis as it depends on numerous factors, Dickschas noted.

    In the proposed German tenders, early round bids are expected to be based on the premium to hydrogen produced from natural gas reforming, Nikogosian said.

    Going forward, falling power generation costs, electrolysis advancements, and deployment learnings should make hydrogen electrolysis more competitive.

    Pioneer project

    In Germany, Shell and European partners are developing the world’s largest hydrogen electrolysis plant at the Rhineland refinery.

    The 10 MW Refhyne hydrogen plant will be able to produce 1,300 tons of hydrogen per year and is due online in 2020. The Rheinland refinery currently consumes around 180,000 tons per year, which is created by natural gas reforming.

    The Refhyne project is the first large-scale application of polymer electrolyte membrane technology and will cost around 20 million euros, of which 10 million euros will be funded by the European Union (EU).

    The hydrogen produced by the facility will be used to process and upgrade products at the Rhineland refinery’s Wesseling site and the facility will also be used to «test applications in other sectors,» the project partners said in a statement.

    Shell’s other hydrogen projects include downstream hydrogen transport assets. Shell and partners Daimler, Air Liquide, Linde, OM and Total are deploying a fleet of hydrogen filling stations in Germany and aim to install 100 stations by the end of 2019, a Shell spokesman said.

    Supportive power market frameworks will be required to fulfil the potential for green hydrogen production.

    The tender framework proposed in Germany could be applied to other large offshore markets such as France, Netherlands and UK, Nikogosian said.

    Orsted clearly sees an opportunity to expand the hydrogen industry in the Netherlands.

    «We believe that our bid for Holland Coast South 3&4 offers significant benefits for the Dutch society in terms of clean and cost-competitive energy as well as industrial development,» Henrik Poulsen, CEO and President of Orsted, said in a statement.

    «We are ready to scale-up and bring down costs of green hydrogen like we have done with offshore wind,» he said.

    By Beatrice Bedeschi

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