Los 'gasoductos' de hidrógeno son ya una realidad en Europa

Las nuevas infraestructuras de hidrógeno están empezando a materializarse a medida que el mundo intenta acelerar su camino hacia el consumo neto cero. Hay muy pocos atajos para llegar a un futuro sostenible, y no siempre es viable cambiar las infraestructuras de petróleo y gas por las de hidrógeno. El hidrógeno tiene una alta densidad energética gravimétrica y una baja densidad energética volumétrica. Esto significa que, entre las opciones, las tuberías de hidrógeno serán mucho mejores que los buques para transportar hidrógeno en distancias cortas y medias.

En la actualidad, ya existen más de 4.300 kilómetros para el transporte de hidrógeno, con más del 90% situado en Europa y Norteamérica. Rystad Energy calcula que hay unos 91 proyectos de gasoductos previstos en el mundo, que suman 30.300 kilómetros y entrarán en funcionamiento en torno a 2035.

En los casos en que el hidrógeno vaya a transportarse (como hidrógeno o sus derivados), acabará distribuyéndose por tierra mediante gasoductos de hidrógeno, lo que convierte el transporte por gasoductos en un modo de transporte fundamental para el gas. Las tuberías de hidrógeno ya se utilizan para abastecer centros industriales (en plantas petroquímicas, por ejemplo). A medida que aumente el suministro y se desplace desde las zonas con abundancia de energías renovables a los centros de demanda, será necesario tender largas líneas de transporte, que requerirán mayores diámetros y presiones más elevadas para ser más rentables y, por consiguiente, mayores calidades de acero.

A nivel mundial, Europa está a la vanguardia de los esfuerzos para producir e importar hidrógeno verde y su atención se centra ahora en la construcción de la infraestructura necesaria para llevarlo a los centros de demanda. Según la investigación de Rystad Energy, España, Francia y Alemania se encuentran entre los países comprometidos o que están considerando la construcción de gasoductos transfronterizos para facilitar los flujos de energía, mientras que el Reino Unido, con su extensa red de gas, se encuentra en una posición fantástica para pasar del gas natural al hidrógeno.

"El aumento constante de los proyectos de gasoductos para el hidrógeno es una señal temprana de que la transición energética está cobrando ritmo. Europa, con su extensa red de gas, está bien situada para dar el salto. Cambiar la infraestructura de gas a hidrógeno es posible y rentable. Pero el mayor obstáculo no es financiero, sino las propiedades físicas del propio hidrógeno, que difieren sustancialmente del petróleo y el gas", dice Lein Mann Bergsmark, analista principal de hidrógeno.

La red europea de conducciones de hidrógeno unirá la región

El hidrógeno es un pilar fundamental de la descarbonización de la UE, tal como se establece en su estrategia sobre el hidrógeno de 2020, y su despliegue recibió un impulso con el paquete "Fit for 55". También desempeña un papel central en el Plan REPowerEU para eliminar progresivamente las importaciones de combustibles fósiles rusos, cuyo objetivo es producir 10 millones de toneladas de hidrógeno renovable para 2030 e importar otros 10 Mt en el mismo plazo.

Considerando los proyectos de hidrógeno verde propuestos en la UE, nos encontramos actualmente en 7,9 Mt de suministro local con inicio para 2030 (o a sólo 2,1 Mt del objetivo), con un suministro cercano que asciende a 1 Mt en el resto de Europa -principalmente Reino Unido y Noruega- y otro 1 Mt en Oriente Medio.

Además, 3,4 Mt de los proyectos propuestos se encuentran en África, que podría suministrar las mayores cantidades de hidrógeno a Europa, por barco o gasoducto. Para planificar su distribución dentro del bloque, la iniciativa de la red troncal europea del hidrógeno (EHB), que agrupa a 31 operadores europeos de sistemas de transporte de gas (TSO), ha publicado un documento de visión de la futura infraestructura de conducciones de hidrógeno. Se basa en un análisis nacional de la disponibilidad de las infraestructuras de gas natural existentes, la evolución futura del mercado del gas natural y la evolución futura del mercado del hidrógeno.

Según el mapa de infraestructuras de hidrógeno para 2030 de la EHB, se prevé una longitud total de unos 28.000 km en 2030 y de 53.000 km en 2040 en los 28 países europeos implicados. En la actualidad, los conductos de hidrógeno dedicados que estarán disponibles en 2030 ascienden a 23.365 km, lo que representa el 83% del objetivo para 2030. El despliegue de las conducciones de hidrógeno en Europa sería gradual y el inicio del proyecto de conducciones de transporte o distribución dependerá de la demanda.

Francia, España y Alemania

Europa está tomando la delantera a nivel mundial con proyectos de gasoductos en tierra y mar. El gasoducto submarino de hidrógeno H2Med Barcelona-Marsella, anunciado recientemente, costará unos 2.100 millones de dólares en un tramo de 450 km, y hace poco se anunció que se ampliará también a Alemania. Cuatro operadores de red - la española Enagas, la portuguesa REN y las francesas GRT y Terega - están realizando estudios técnicos, trazados de posibles conducciones y evaluaciones de costes.

AquaDuctus, el primer proyecto de tubería de hidrógeno marítimo de Alemania, transportará hidrógeno verde desde las instalaciones eólicas marítimas del Mar del Norte hasta Alemania. El gasoducto se extiende a lo largo de 400 km y, según uno de sus socios en el proyecto, RWE, es la opción más rentable para transportar grandes volúmenes de energía a distancias de más de 400 kilómetros, en comparación con el transporte de energía desde un sistema de transmisión de corriente continua de alta tensión (HVDC). Por esta razón, se excluye la opción de transportar la energía en tierra utilizando cables eléctricos.

Grecia

El gasoducto de Macedonia Occidental es un nuevo gasoducto de gas natural que empezó a construirse en Grecia a principios de este año. Se diseñó para poder transportar con seguridad el 100% de hidrógeno en una fase posterior a alta presión a través de tuberías de acero de alta resistencia y gran diámetro. El operador griego del sistema de transporte de gas DESFA explotará este gasoducto de 163 km, que forma parte de la iniciativa EHB.

La construcción de nuevos gasoductos dedicados al hidrógeno se complementará con la reutilización de las redes de gas existentes. Según la EHB, el 60% podría reutilizarse de aquí a 2040, mientras que, según los proyectos de gasoductos en curso, esto supone actualmente el 40%.

Los gasoductos de nueva construcción serán necesarios, pero pueden enfrentarse a una serie de obstáculos relacionados con los movimientos de tráfico, la gestión de la construcción y la protección del medio ambiente, sobre todo si se extienden largas distancias y atraviesan zonas residenciales.

Por ejemplo, el nuevo gasoducto HyNet North West de 125 km de Cadent, en el Reino Unido, podría obstaculizar el desarrollo del proyecto. HyNet producirá, almacenará y distribuirá hidrógeno, además de capturar y almacenar carbono procedente de la industria del Noroeste.

El gasoducto, que podría ser el primer gasoducto de hidrógeno 100% a escala del Reino Unido, distribuirá el hidrógeno producido en el Complejo Manufacturero de Stanlow a varios clientes industriales de gas de toda la región. Sin embargo, aún no se ha acordado el modelo regulador de las tuberías de hidrógeno en el país, y el Ayuntamiento de Warrington, una de las autoridades locales en la ruta de la tubería, alegó que perturbaría una urbanización local.

La reconversión de gasoductos es una alternativa atractiva desde el punto de vista económico y, además, puede acelerarse en comparación con la construcción de nuevos gasoductos. Europa cuenta con una extensa red de gas y su reutilización para la producción de hidrógeno a medida que el gas disminuye dará vida a un sistema que, de otro modo, podría haberse oxidado. Una vez modificados, los gasoductos de acero de gas natural reutilizados pueden albergar el 100% de gas hidrógeno. Sin embargo, cuando el hidrógeno se mezcla con el gas, el porcentaje se limita a un 20% cuando su uso final es la calefacción directa o indirecta.

Reutilización de gasoductos de gas natural

Los estudios pertinentes estiman que la utilización de las redes de gas natural existentes para el transporte de hidrógeno es cuatro veces más rentable que la construcción de nuevos gasoductos. Sólo hay diferencias limitadas en los gastos de explotación entre una red de transporte de hidrógeno basada en gasoductos de gas natural reutilizados y una red de transporte de hidrógeno constituida íntegramente por gasoductos nuevos.

Dado que el transporte suele ser más oneroso en términos de gastos de capital que de gastos de explotación, ésta podría ser también una de las razones por las que la diferencia entre transportar hidrógeno en lugar de gas natural es limitada.

La viabilidad de la reutilización de los gasoductos de gas natural gira en torno a la superación de los problemas técnicos relacionados con la transmisión por tuberías, que incluyen la fragilización por hidrógeno del acero y la soldadura, la permeación por hidrógeno y las fugas.

La capacidad del hidrógeno para disociarse en las superficies metálicas, disolverse en la red metálica y cambiar la respuesta mecánica del metal conduce a la fatiga y la fractura asistida por hidrógeno, un proceso denominado fragilización por hidrógeno, que plantea un reto sustancial para las tuberías de gas natural de acero existentes. Las pequeñas moléculas de hidrógeno pueden impregnar el material y provocar fugas.

Para superar las dificultades del transporte de hidrógeno, pueden utilizarse revestimientos, manguitos y tuberías de revestimiento de materiales con una resistencia adecuada a la fragilización por hidrógeno y a la permeación, pero hasta la fecha esto no se ha probado a escala comercial en tuberías de transporte.

Existe un gran potencial para utilizar tuberías termoplásticas reforzadas (RTP) en las tuberías de distribución de hidrógeno, ya que las RTP pueden obtenerse en longitudes sustancialmente mayores que las de acero, y el coste de instalación de las tuberías RTP es aproximadamente un 20% más barato que el de las tuberías de acero.

En el Reino Unido, el 62,5% de la red de distribución de gas existente se ha modernizado con polietileno insertado en la tubería de hierro, y la mayoría de estas redes están consideradas para un futuro uso del hidrógeno.

Por motivos de seguridad, grandes partes de la red de distribución de tuberías de hierro se irán modernizando gradualmente como parte del programa de sustitución de las tuberías de hierro de gas del Reino Unido, y se calcula que el 90% de la red de distribución de gas heredada utilizará polietileno en 2032. Esto significa que, por casualidad, el Reino Unido se encuentra en una buena posición para acelerar la distribución de hidrógeno por gasoductos cuando y donde sea necesario.

Sin embargo, un estudio reciente de Open Grid Europe, junto con la Universidad de Stuttgart, concluye que las tuberías de acero existentes en la red de gas alemana están "preparadas para el hidrógeno" y ya pueden transportar hasta el 100% de hidrógeno. Se comprobó que "no presentan diferencias en cuanto a su idoneidad básica para el transporte de hidrógeno en comparación con el gas natural". Esto se aplica a todos los tipos de acero utilizados en los gasoductos de Alemania y otras partes de Europa.

Como parte de la investigación, se sometieron muestras de los tipos de acero utilizados en las tuberías alemanas a exhaustivos métodos de medición que, a diferencia de estudios anteriores, tenían en cuenta variables adicionales como la influencia de la presión del hidrógeno.

Sin embargo, las conversaciones mantenidas con los fabricantes de tuberías han puesto de manifiesto que algunos de ellos consideran optimista la conclusión del estudio. La fragilización por hidrógeno puede afectar a las tuberías en función de sus propiedades metalúrgicas y mecánicas y del estado actual de la tubería, tras años en servicio.

En consecuencia, Rystad Energy prevé una mayor variabilidad en cuanto a la idoneidad de las tuberías existentes para transportar hidrógeno. Aunque esta conclusión sólo se refiere a las tuberías, y no a la compresión, las válvulas u otros componentes, en el mejor de los casos, los gasoductos pueden prepararse para el hidrógeno con relativamente poco esfuerzo en comparación con lo que se pensaba anteriormente.