3 preguntas: hidrógeno azul y los sistemas energéticos del mundo
El científico investigador Emre Gençer describe la producción de hidrógeno a base de gas natural con captura y almacenamiento de carbono, y el papel que desempeñará el hidrógeno en la descarbonización de nuestros sistemas energéticos.
En los últimos años, la energía del hidrógeno se ha convertido cada vez más en un aspecto más central de la transición de energía limpia.
El hidrógeno puede producir energía limpia bajo demanda que podría complementar las fuentes de energía renovable variable, como la energía eólica y solar.
Dicho esto, las vías para desplegar hidrógeno a escala aún no se han explorado por completo. En particular, la forma óptima de producción de hidrógeno sigue en duda.
Emre Gençer, científico investigador de la Iniciativa de Energía del MIT, e investigadores de una amplia gama de instituciones académicas y de investigación de todo el mundo publicaron recientemente » Sobre los impactos climáticos de la producción de hidrógeno azul «, un análisis integral de evaluación del ciclo de vida del hidrógeno azul, un término que se refiere al gas natural. producción de hidrógeno a base de captura y almacenamiento de carbono. Aquí, Gençer describe el hidrógeno azul y el papel que desempeñará más ampliamente en la descarbonización de los sistemas energéticos del mundo.
P: ¿Cuáles son las diferencias entre el hidrógeno gris, verde y azul?
R: Aunque el hidrógeno no genera emisiones directamente cuando se usa, la producción de hidrógeno puede tener un gran impacto ambiental. Los colores del hidrógeno se utilizan cada vez más para distinguir diferentes métodos de producción y como representación para representar el impacto ambiental asociado.
Hoy, cerca del 95 por ciento de la producción de hidrógeno proviene de recursos fósiles. Como resultado, las emisiones de dióxido de carbono (CO 2 ) de la producción de hidrógeno son bastante altas. El hidrógeno gris, negro y marrón se refiere a la producción basada en fósiles. Grey es la forma de producción más común y proviene de gas natural, o metano, usando reformación de metano con vapor pero sin capturar CO 2 .
Hay dos formas de avanzar hacia una producción de hidrógeno más limpia. Uno es aplicar la captura y el almacenamiento de carbono a los procesos de producción de hidrógeno basados en combustibles fósiles. La producción de hidrógeno a base de gas natural con captura y almacenamiento de carbono se denomina hidrógeno azul. Si se capturan y almacenan permanentemente cantidades sustanciales de CO 2 del reformado de gas natural, dicho hidrógeno podría ser un portador de energía con bajas emisiones de carbono.
La segunda forma de producir hidrógeno más limpio es mediante el uso de electricidad para producir hidrógeno mediante electrólisis. En este caso, la fuente de electricidad determina el impacto ambiental del hidrógeno, y el menor impacto se logra cuando la electricidad se genera a partir de fuentes renovables, como la eólica y la solar. Esto se conoce como hidrógeno verde.
P: ¿Qué información ha obtenido con una evaluación del ciclo de vida (LCA) del hidrógeno azul y otros sistemas de energía con bajas emisiones de carbono?
A:Mitigar el cambio climático requiere una descarbonización significativa de la economía global. La estimación precisa de las emisiones acumuladas de gases de efecto invernadero (GEI) y sus vías de reducción es fundamental, independientemente de la fuente de las emisiones. Un enfoque LCA permite la cuantificación del impacto ambiental del ciclo de vida de un producto, proceso o servicio comercial con todas las etapas (de la cuna a la tumba). La comparación basada en LCA de caminos de energía alternativa, opciones de combustible, etc., proporciona una comparación de manzanas con manzanas de opciones de energía bajas en carbono. En el contexto del hidrógeno bajo en carbono, es esencial comprender el impacto de GEI de las opciones de la cadena de suministro.
Según el método de producción, la contribución de las etapas del ciclo de vida a las emisiones totales puede variar. Por ejemplo, con la producción de hidrógeno a base de gas natural, las emisiones asociadas con la producción y el transporte de gas natural podrían contribuir significativamente en función de sus tasas de fuga y quema. Si estas tasas no se tienen en cuenta con precisión, el impacto ambiental del hidrógeno azul puede subestimarse. Sin embargo, la misma lógica también es válida para la producción de hidrógeno a base de electricidad. Si la electricidad no proviene de fuentes bajas en carbono, como la eólica, la solar o la nuclear, la intensidad de carbono del hidrógeno puede subestimarse significativamente. En el caso de la energía nuclear, también hay otras consideraciones de impacto ambiental. la misma razón también es válida para la producción de hidrógeno a base de electricidad.
Si la electricidad no proviene de fuentes bajas en carbono, como la eólica, la solar o la nuclear, la intensidad de carbono del hidrógeno puede subestimarse significativamente. En el caso de la energía nuclear, también hay otras consideraciones de impacto ambiental. la misma razón también es válida para la producción de hidrógeno a base de electricidad. Si la electricidad no proviene de fuentes bajas en carbono, como la eólica, la solar o la nuclear, la intensidad de carbono del hidrógeno puede subestimarse significativamente. En el caso de la energía nuclear, también hay otras consideraciones de impacto ambiental.
Un enfoque LCA, si se realiza con límites consistentes del sistema, puede proporcionar una comparación precisa del impacto ambiental. También se debe tener en cuenta que estas estimaciones solo pueden ser tan buenas como las suposiciones y las correlaciones utilizadas, a menos que estén respaldadas por mediciones.
P: ¿Qué condiciones se necesitan para que la producción de hidrógeno azul sea más eficaz y cómo puede complementar otras vías de descarbonización?
R: El hidrógeno se considera uno de los vectores clave para la descarbonización de sectores difíciles de reducir, como el transporte pesado. Actualmente, más del 95 por ciento de la producción mundial de hidrógeno se basa en combustibles fósiles. En la próxima década, se deben producir cantidades masivas de hidrógeno para satisfacer esta demanda anticipada. Es muy difícil, si no imposible, satisfacer esta demanda sin aprovechar los activos de producción existentes. La opción inmediata y relativamente rentable es modernizar las plantas existentes con captura y almacenamiento de carbono (hidrógeno azul).
El impacto ambiental del hidrógeno azul puede variar en grandes rangos, pero depende solo de unos pocos parámetros clave: la tasa de emisión de metano de la cadena de suministro de gas natural, la tasa de eliminación de CO 2 en la planta de producción de hidrógeno y la métrica de calentamiento global aplicada. Reformado de última generación con alto contenido de CO 2Las tasas de captura, combinadas con el suministro de gas natural con bajas emisiones de metano, reducen sustancialmente las emisiones de GEI en comparación con el reformado de gas natural convencional. En estas condiciones, el hidrógeno azul es compatible con economías bajas en carbono y exhibe impactos del cambio climático en el extremo superior del rango de los causados por la producción de hidrógeno a partir de electricidad basada en energías renovables. Sin embargo, ni las vías actuales de producción de hidrógeno azul ni verde generan hidrógeno totalmente «neto cero» sin una eliminación adicional de CO2.
Este artículo aparece en la edición de primavera de 2022 de Energy Futures , la revista de MIT Energy Initiative.
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