El papel del hidrógeno verde en la descarbonización de la industria

Al igual que el sector del transporte, el sector industrial es uno de los más demandantes de energía y, consecuentemente, de los más contaminantes. La electrificación y, sobre todo, el hidrógeno tendrán un papel muy importante en la descarbonización de este sector para la consecución de los objetivos medioambientales y de reducción de las emisiones de CO~2~, gases contaminantes y de efecto invernadero.

Consumo de energía en el sector industrial

Como se comentó en una noticia reciente de AleaSoft, el sector industrial es uno de los mayores consumidores de energía junto al transporte y el sector residencial en los países de la Unión Europea. Cada uno de estos tres sectores representa una cuarta parte del consumo total de energía en Europa, según datos de la Agencia Internacional de la Energía (IEA) de 2017.

En cuanto al sector industrial en concreto, el consumo de energía se redujo de forma clara durante la crisis económica de 2008, y desde entonces la reducción de la intensidad energética y el aumento de la eficiencia energética han permitido mantener los niveles de consumo de energía.

Fuente: Elaborado por AleaSoft con datos de Eurostat.

Con respecto a las emisiones de CO~2~ y gases de efecto invernadero, el sector industrial es el responsable de aproximadamente el 15% del total de emisiones, por detrás de los sectores más contaminantes del transporte y de la generación de electricidad. Por lo que, de cara a conseguir alcanzar los objetivos medioambientales y de reducción de emisiones, es imprescindible afrontar de manera clara la descarbonización de la industria y su transformación hacia el uso de energías renovables.

La descarbonización de la industria

A principios de noviembre de 2019, un grupo de organizaciones industriales firmó una declaración en la que se instaba a los representantes políticos europeos a potenciar el uso de la electricidad producida a partir de fuentes renovables para lograr el objetivo de cero emisiones en el año 2050.

La electrificación masiva de la industria, y también del sector del transporte y del resto de actividades económicas, será la respuesta al aumento de la producción de electricidad debido al incremento de capacidad de fuentes de energía renovable. Este aumento de producción de electricidad renovable permitirá obtener grandes cantidades de electricidad a un precio atractivo dada la disminución de costes de producción que están experimentando las tecnologías renovables.

Además de ser la respuesta al aumento de la electricidad producida, la electrificación masiva es también el factor necesario que hará que haya suficiente demanda y así evitar la sobreoferta de energía que hundiría los precios del mercado y haría que las inversiones en nuevas instalaciones de generación no fueran rentables. Ahí se encuentra la clave del equilibrio del mercado, un aumento de la demanda que responde y a la vez es necesaria para absorber el aumento de la generación renovable.

El papel del hidrógeno verde

Pero hay otro elemento importante a tener en cuenta a la hora de descarbonizar la industria: la electrificación no es la alternativa óptima para algunos procesos industriales, del mismo modo que los vehículos con baterías eléctricas no son la alternativa más viable para el transporte pesado o a muy largas distancias como puede ser el transporte marítimo o aéreo.

Estamos hablando de industrias que necesitan calor. La generación de calor industrial es uno de los procesos industriales que mayor energía consume. Industrias como las refinerías de petróleo o la industria química necesitan de una gran cantidad de calor y además a muy altas temperaturas. Estrategias como la cogeneración han permitido aumentar la eficiencia produciendo a la vez calor y electricidad, pero, aun así, es un proceso contaminante, ya que el combustible usando es gas natural o carbón.

Producir calor con electricidad es poco eficiente. La alternativa que se valora en estos casos es el hidrógeno. Este gas ligero produce calor al ser quemado, y al estar compuesto solamente por átomos de hidrógeno, su combustión no genera CO~2~, sino tan solo H~2~O, o sea, agua. Producir calor industrial a partir de hidrógeno permitiría eliminar las emisiones en el proceso de producción del calor, pero se continuarán generando emisiones en el proceso de generación de este hidrógeno. En la actualidad, la práctica totalidad del hidrógeno se produce a partir de combustibles fósiles, proceso que lleva consigo la emisión de gases contaminantes.

La característica que hace realmente atractivo el hidrógeno como elemento clave en la descarbonización del sector industrial es que éste se puede producir directamente a partir de la electrólisis del agua, que no genera emisiones ya que su único residuo es oxígeno. Si, además, la electricidad usada en la electrólisis se ha generado a partir de fuentes renovables, entonces todo el ciclo de producción y consumo del hidrógeno es completamente limpio y se puede hablar de hidrógeno verde.

El uso del hidrógeno verde permitirá, además, descarbonizar aquellas industrias que usan hidrógeno en sus procesos, como las refinerías de petróleo o en la producción de muchos compuestos químicos.

El hidrógeno como forma de almacenamiento de energía

Esta capacidad de producirse a partir de electricidad, sitúa al hidrógeno en un papel protagonista en la transición energética, ya que puede usarse como forma de almacenamiento de energía. Además, puede almacenarse en grandes cantidades, en cavernas subterráneas o en el sistema de tuberías de distribución de gas natural actual, y para períodos largos de tiempo.

Si se tiene en cuenta que se puede usar el hidrógeno almacenado para generar de nuevo electricidad, por ejemplo, mediante una reacción electroquímica en una pila de combustible o quemándolo en un ciclo combinado, entonces se obtiene el ciclo completo del hidrógeno como forma de almacenamiento de energía. Obviamente, como todo sistema de almacenamiento existen unas pérdidas asociadas que dependerán de la tecnología de almacenaje y de reconversión en electricidad, pero que se sitúan normalmente alrededor del 50%.

Aun con esas pérdidas, si se valora que se trata de poder almacenar GWh de energía durante meses, resulta una opción atractiva. Si además se tiene en cuenta que el hidrógeno generado se puede usar como combustible verde para el transporte, la opción ya se considera como ideal.

El hidrógeno verde en el sistema energético europeo del futuro

El hidrógeno verde está llamado a jugar un papel primordial en el sistema energético europeo del futuro. En las próximas décadas, el hidrógeno irá sustituyendo a los combustibles fósiles. Gracias a su versatilidad para poder ser producido con electricidad renovable excedentaria, y de poder ser usado tanto para almacenar energía como en forma de combustible para el transporte, harán que sea elemento de relación entre los sectores eléctrico, gasista, residencial, industrial y del transporte.

Fuente: AleaSoft Energy Forecasting.