El hidrógeno renovable "ya es competitivo", según investigadores alemanes

El hidrógeno producido con electricidad renovable "ya es competitivo en costes" en aplicaciones de nicho, según un nuevo documento, que añade que es probable que coincida con las alternativas a escala industrial en aproximadamente una década.

La investigación, publicada en Nature Energy, y de la que son autores Gunther Glenk, profesor de la Escuela de Management de la Universidad Técnica de Munich, y Stefan Reichelstein, profesor del Departamento de Administración de Empresas de la Universidad de Mannheim, contrasta con otros trabajos sobre hidrógeno renovable, que concluyeron que sería prohibitivo en comparación con las alternativas.

El estudio muestra que los formuladores de políticas "no deben ignorar el hidrógeno" en la discusión sobre cómo pasar a un sistema de energía renovable, según le dijeron los autores a Carbon Brief.

Hidrógeno bajo en carbono

El hidrógeno es visto como un reemplazo potencialmente importante de bajas emisiones de carbono para el gas natural (predominantemente metano) en el sistema de energía, junto con el despliegue de electricidad renovable.

Podría usarse para reducir las emisiones de los procesos industriales que necesitan gas para crear altas temperaturas, como la producción de acero . O podría reemplazar el gas natural en hogares ya conectados a la red de gas, con algunas modificaciones a calderas, tuberías y encimeras.

Para los países de latitudes altas, como el Reino Unido, donde el uso de gas alcanza su punto máximo durante los meses fríos de invierno, el almacenamiento de energía estacional también será necesario para complementar un sistema de energía altamente renovable. El hidrógeno bajo en carbono también ofrece una solución para este problema.

Hay dos formas principales de hacer hidrógeno bajo en carbono. El primero se basa en los métodos de producción existentes donde el gas natural se " transforma " en hidrógeno y CO2. Agregar captura y almacenamiento de carbono (CCS) significa que este CO2 no se liberará a la atmósfera, aunque es poco probable que evite el 100% de las emisiones.

La segunda ruta es a través de la electrólisis del agua usando electricidad baja en carbono. Sin embargo, actualmente se piensa que esta es una alternativa más costosa que la ruta del combustible fósil con CCS. (Otras formas posibles de producir hidrógeno, como la “división termoquímica del agua” y la fotosíntesis artificial, se encuentran en etapas más tempranas del desarrollo).

Muchos expertos en energía se muestran escépticos de que el hidrógeno renovable a gran escala sea viable a un bajo costo.

El potencial para usar hidrógeno renovable en el Reino Unido es "limitado" debido a su baja eficiencia, según han concluido recientemente los asesores climáticos del gobierno del Reino Unido y el Comité sobre Cambio Climático (CCC). Sólo un despliegue "selectivo" de hidrógeno producido a partir de gas con CCS tuvo un papel potencialmente importante en el recorte de emisiones, dijo.

Costos decrecientes

El  nuevo trabajo desafía esta visión, ya que considera que el hidrógeno producido mediante la energía eólica en Alemania y Texas ya es competitivo en costes para los usuarios de gas a pequeña y mediana escala, que generalmente pagan más por el material.

Añade que el hidrógeno renovable será competitivo con los suministros industriales actuales a gran escala de combustibles fósiles en la próxima década. Esto se debe a la caída del costo de la energía eólica y las tecnologías de electrolizadores utilizadas para convertirla en hidrógeno, dice.

La reducción general de costes se muestra en la tabla a continuación. Actualmente, el hidrógeno renovable es económicamente viable, lo que significa que, en algunos casos, podría proporcionar a los inversores un mayor rendimiento que invertir en una planta de energía renovable sin hidrógeno, si se vende por al menos 3,23 $ el kilogramo (kg) en Alemania y 3,53 $ / kg en Texas, según el trabajo de los investigadores.

Debería ser aún más favorable producir hidrógeno renovable en el Reino Unido que en Alemania, dice Gunther Glenk, debido a que en el Reino Unido sopla más viento que en Alemania. “Básicamente, cuanto mayor es la intensidad del viento, más barato es el coste de obtener electricidad. Y ese es un factor importante en toda la ecuación ".

Hay varias razones por las que el documento llega a una conclusión favorable para el hidrógeno producido a partir de fuentes renovables. En primer lugar, las mejoras recientes en los electrolizadores, la tecnología utilizada para convertir la electricidad y el agua en hidrógeno, cuyos costos medios han disminuido sustancialmente. Además, la eficiencia de la conversión de hidrógeno a electricidad también ha mejorado, dice Glenk.

En segundo lugar, el estudio basa sus resultados en plantas con el "tamaño de capacidad óptimo" tanto de la fuente renovable como de la instalación de electrólisis de potencia a gas que lo acompaña. Si una turbina eólica produce de media solo alrededor del 30% de su potencia máxima, cualquier instalación de energía a gas construida a su lado debería utilizar a lo sumo esta cantidad de energía: cualquier más grande sería un desperdicio de dinero.

En tercer lugar, el documento supone que la energía eólica será mucho más barata con el tiempo. Supone que el precio de comprar nuevos aerogeneradores cae un 4% por año, aproximadamente la mitad entre ahora y 2030. También supone que su factor de capacidad , la electricidad real producida en comparación con el máximo posible, aumenta un 0,7% al año.

Todo esto significa que el " costo nivelado de la electricidad " de la eólica en Alemania se reduciría de 54 € por megavatio hora (MWh) hoy a 33 € / MWh en 2030, con reducciones similares para Texas.