Alianza por el Hidrógeno de Costa Rica
¿Qué es el hidrógeno?
El hidrógeno, es actualmente un importante insumo industrial a nivel mundial, con una demanda global en estado puro de aproximadamente 70 Mton H2/año, el triple de lo que era en 1975.
En su mayoría es utilizado para refinado de petróleo y producción de amoniaco, aunque también encuentra otros usos útiles en la industria farmacéutica, de plásticos, y agrícola, entre otras. En las últimas décadas, ha surgido interés para su uso como combustible alternativo útil para descarbonizar varios sectores de la economía, como la industria y el transporte.
La energía de hidrógeno puede ser extraída de dos maneras. La primera es mediante reacciones químicas de combustión, combinando hidrógeno con oxígeno en un ambiente controlado, lo cual genera agua y altos niveles de calor. La segunda manera es mediante reacciones electroquímicas, utilizando tecnologías de celdas de combustible donde el hidrógeno, con el uso de membranas intercambiadoras de protones y catalizadores, interactúa con el oxígeno de forma indirecta, generando solamente agua y mayor cantidad de energía en forma de electricidad que en forma de calor. La liberación de energía por medio de celdas de combustible, que ocurre principalmente por medio de electricidad, hace que la tecnología sea considerada más eficiente, segura, silenciosa, y requiera menos partes movibles. En otras palabras, el hidrógeno como combustible alternativo puede describirse como un insumo de mucha utilidad para el sector transporte, industrial, inmobiliario, y el sector eléctrico procesos industriales que demanden altos grados de calor y procesos de generación de electricidad o movimiento mediante turbinas, motores de combustión interna, o celdas.
¿Cómo se produce?
En comparación con el volumen de combustibles convencionales, no existen cantidades significativas de hidrógeno en estado puro en la naturaleza, sino adjunto a otros elementos, como carbón en los hidrocarburos o oxígeno en agua.
Casi la totalidad de producción de hidrógeno hoy en día se lleva a cabo con procesos que utilizan insumos como gas natural o carbón, y generan gases de efecto invernadero como subproducto. En cambio, la producción de hidrógeno por medio de electrólisis del agua solo genera oxígeno (O2) como subproducto.
De los 70 Mton H2 generados anualmente, 76% es generado por medio de reformado de vapor utilizando gas natural, y 23% por medio de gasificación, utilizando carbón. Combinados todos los métodos, la cantidad de CO2 generada como resultado de la producción de hidrógeno es de 830 Mton/año. Si se pretende utilizar hidrógeno como combustible alternativo para descarbonizar economías y, en sí, la industria actual del hidrógeno, su método de producción debe de ser por medio del electrólisis del agua, utilizando fuentes de energía eléctrica renovables que no generen GEI.
¿Por qué en Costa Rica?
Costa Rica tiene una posición ventajosa de para la generación de hidrógeno verde, como su marca país verde, posicionamiento geográfico estratégico, estabilidad política, y talento humano, donde se destaca el camino andado con proyectos piloto de investigación, como el ecosistema de hidrógeno para el transporte localizado en la provincia de Guanacaste.
Sin embargo, aún más importante es reconocer su matriz eléctrica renovable que, como pocas en el mundo, ha logrado una cobertura eléctrica del 99,4% al 2019, y generado más del 98% de su electricidad con fuentes renovables desde 2015.
Esto es de suma importancia, dado que el requerimiento para la clasificación del hidrógeno como “verde”, o bajo en emisiones de carbono, requiere que la electricidad utilizada provenga de fuentes libres de emisiones de carbono.
Para proyectos de gran escala, en donde la producción de hidrógeno debería ocurrir continuamente, siempre se requerirá electricidad complementaria de la red, dado que fuentes de energía renovable como la solar y la eólica tienen factores de planta bajos y no operan al 100% de su capacidad instalada.
Dicho eso, aunque no hay excedente energético significativo en el país, y se requieren fuertes inversiones en infraestructura de transmisión y generación eléctrica para hacer realidad proyectos de gran escala de hidrógeno verde, esta complementariedad renovable y cero emisiones de la red convierte a Costa Rica en un país competitivo a nivel Latinoamericano para el desarrollo de proyectos y atractivo para la inversión extranjera.
Hidrógeno en el sector transporte
En las últimas décadas, las tecnologías de hidrógeno han cobrado mucha relevancia para la propulsión de vehículos. Este tipo de vehículos, denominados “vehículos eléctricos de celdas de combustible” (FCEV por sus siglas en inglés) almacenan el hidrógeno usualmente de forma gaseosa en un tanque interno, y lo utilizan para alimentar una celda de combustible que alimenta el motor eléctrico que impulsa al vehículo, emitiendo solo calor y agua. Adicionalmente, existen distintos tipos de vehículos que utilizan mezclas con hidrógeno o hidrógeno puro en motores de combustión interna o turbinas, cada vez más robustos y prácticos de utilizar.
Actualmente, las ventajas de los vehículos de hidrógeno ante los vehículos eléctricos de baterías pueden resumirse de la siguiente manera:
- Siendo el hidrógeno un combustible con una alta densidad energética por unidad de masa, es factible almacenar suficiente cantidad a bordo del vehículo para cargar material o pasajeros por distancias comparables con las de vehículos de combustibles convencionales.
- Siendo el hidrógeno gaseoso un fluido capaz de ser dispensado por diferencial de presión, se puede hacer de manera segura y con una duración comparable al dispensado de combustibles convencionales.
Sin embargo, la mayor desventaja que impide la adopción de estos vehículos es la falta de la infraestructura necesaria para poder dispensar hidrógeno a las condiciones de presión necesarias para que los vehículos puedan operar correctamente. Adicionalmente, si se piensa como una opción para descarbonizar el sector transporte, también es necesaria la infraestructura para generar y transportar hidrógeno verde al punto de consumo.
Si desea conocer más sobre las tecnologías del hidrógeno, y sus aplicaciones, no dude en contactarnos