Los electrolizadores son una fuente pequeña pero creciente de producción de hidrógeno en EEUU

Los desarrolladores de Estados Unidos tienen planes para ampliar la producción de hidrógeno mediante tecnologías que utilizan electricidad, un primer indicio de que la producción de hidrógeno podría alejarse en los próximos años de su actual dependencia de los hidrocarburos.

Las instalaciones planificadas de electrolizadores que utilizan electricidad para producir hidrógeno a partir del agua, si se construyen, ampliarían la capacidad actual en Estados Unidos de 116 megavatios (MW) a 4.524 MW, según la información recogida por el Registro del Programa de Hidrógeno del Departamento de Energía de Estados Unidos.

Si se ejecutan todos los proyectos previstos, la producción anual estadounidense de hidrógeno por electrólisis podría ascender a unos 0,72 millones de toneladas métricas (MMmt), frente a los 10 MMmt de hidrógeno que se producen actualmente a partir de combustibles fósiles y como subproducto de otras fuentes industriales. Los electrolizadores que alcancen un umbral de baja intensidad de carbono podrían optar a una desgravación fiscal a la producción si los promotores inician su construcción antes de 2033.

El hidrógeno es un insumo fundamental para el refinado del petróleo y la producción de fertilizantes, y también puede utilizarse como combustible almacenable para la generación de energía eléctrica, para su uso en turbinas de gas de hidrógeno o mezclado con gas natural para su uso en turbinas de gas tradicionales. Es el elemento más simple que se encuentra de forma natural en la Tierra y tradicionalmente se separa de los hidrocarburos, como el gas natural y el carbón, mediante un proceso conocido como reformado de metano con vapor (SMR).

Los 10 MMmt de hidrógeno producidos anualmente en los Estados Unidos son suministrados casi en su totalidad por SMR o producidos como hidrógeno subproducto obtenido de una planta química u otra instalación donde el hidrógeno no es el producto principal. La Administración de Información Energética de EEUU (EIA) estima que la capacidad actual de SMR en Estados Unidos asciende a 7,6 MMmt de hidrógeno al año.

Electrolizadores frente a reformado de metano por vapor (SMR)

Los electrolizadores producen hidrógeno mediante electrólisis, un proceso que separa el hidrógeno del agua utilizando corriente eléctrica, con oxígeno como único subproducto. Como los SMR utilizan hidrocarburos como materia prima, sus subproductos incluyen monóxido de carbono y dióxido de carbono, que deben ser capturados y secuestrados para conseguir emisiones netas cero. El hidrógeno producido por electrolizadores se considera neutro en carbono si la electricidad consumida se genera a partir de recursos renovables.

Según la Agencia Internacional de la Energía (AIE), en la actualidad se utilizan comercialmente dos tipos de tecnologías de electrolizadores, que requieren mejoras para seguir siendo competitivas: La membrana de intercambio de protones (PEM) y la alcalina. Estas tecnologías varían en función del coste de construcción, los tiempos de puesta en marcha y los materiales utilizados para convertir la electricidad en hidrógeno. Independientemente de los materiales utilizados, los electrolizadores pueden aprovechar la electricidad generada a partir de recursos renovables.

Aunque hay varios proyectos de electrolizadores previstos en Estados Unidos, la tecnología SMR tradicional produce la mayor parte del hidrógeno que se consume comercialmente en Estados Unidos en la actualidad.

El proceso SMR aplica vapor a alta temperatura al metano y a un catalizador para producir hidrógeno, monóxido de carbono y dióxido de carbono. Las instalaciones industriales y las refinerías de petróleo utilizan principalmente gas natural como fuente de metano para la producción de hidrógeno. Las unidades SMR pueden equiparse con capacidades de captura y almacenamiento de carbono (CCS) para reducir la huella de carbono de la producción de hidrógeno mediante el almacenamiento subterráneo de dióxido de carbono (CO2). Esta tecnología no es nueva; desde 2013, la planta de fertilizantes nitrogenados de Coffeyville Resources, en Oklahoma, captura el CO2 creado por la producción de hidrógeno y lo entrega para la recuperación mejorada de petróleo.