El papel del hidrógeno hacia un futuro más verde

El hidrógeno azul es una opción viable en regiones ricas en hidrocarburos, dada su amplia disponibilidad en múltiples ubicaciones geográficas. En cambio, el hidrógeno verde se ve empañado por los desafíos asociados con los avances tecnológicos y la expansión de la infraestructura, en particular en el acceso a fuentes de energía ecológica asequibles, mientras esta necesidad sigue aumentando.

Si la electrificación por sí sola resulta insuficiente o no logra consolidar un argumento definitivo a favor del hidrógeno verde mientras los combustibles basados ​​en hidrocarburos siguen siendo accesibles, una combinación de hidrógeno verde y azul puede ofrecer una solución viable, ya que la intensidad de carbono asociada con su producción se reduce a niveles aceptables. Este enfoque aprovecha las ventajas de ambas opciones, lo que podría reducir los costos al tiempo que aprovecha los incentivos de carbono y se gestiona de manera responsable las emisiones de CO₂. En resumen, promueve una transición práctica y sostenible.

La integración de la producción de hidrógeno verde con los procesos de hidrógeno azul facilitaría una transición más fluida, especialmente porque se espera que los costos del hidrógeno verde disminuyan hacia 2050. Un enfoque rentable, conocido como “hidrógeno verde azulado” (teal H₂), combina el reformado autotérmico, la electrólisis del agua y la captura de carbono (con potencial de utilización del carbono). El hidrógeno verde azulado puede servir como un paso práctico para hacer avanzar la industria energética hacia la neutralidad de carbono.

El hidrógeno azul se produce mediante la modernización de las plantas de hidrógeno convencionales con tecnologías de captura de carbono para almacenar y utilizar el dióxido de carbono como subproducto. Por el contrario, el hidrógeno verde se basa en la electrólisis del agua, la gasificación de biomasa y las tecnologías renovables.

La mayor parte de la producción de hidrógeno (más del 95 %) proviene actualmente de combustibles fósiles, lo que hace que el hidrógeno azul sea una tecnología más accesible con numerosas plantas comerciales. El hidrógeno azul implica una ruta de producción más establecida, con costos que oscilan entre 1,30 a 2,50 USD/kg, que es menor que el costo del hidrógeno verde, que oscila entre 2,70 y 9,00 USD/kg. Sin embargo, el hidrógeno verde tiene el potencial de ser neutro en carbono o incluso carbono negativo, especialmente cuando se alimenta con fuentes de energía renovables.

El hidrógeno verde se produce a partir de la electrólisis, que es un proceso más limpio y respetuoso con el medio ambiente. El hidrógeno azul, cuando se produce a partir del proceso de reformado autotérmico (ATR), utiliza oxígeno presurizado y el CO₂ presurizado resultante, lo que mejora la eficiencia y la madurez de tecnologías consolidadas. La mezcla de hidrógeno verde y azul crea hidrógeno verde azulado, que entrega los beneficios de ambos métodos y ofrece un enfoque dinámico para la producción de hidrógeno.

El hidrógeno verde azulado ofrece importantes ventajas, en particular con una proporción verde/azul de 30/70. Esta proporción utiliza todo el exceso de oxígeno del electrolizador y elimina la necesidad de una unidad de separación de aire (ASU) en el proceso de ATR. Al eliminar la necesidad de desechar el exceso de oxígeno, este enfoque equilibrado mejora la eficiencia operacional. Además, si fuera necesario generar más oxígeno, el aumentar la electrólisis puede proporcionar flexibilidad en los ajustes de salida personalizados según los requisitos específicos.

El hidrógeno verde azulado también aborda las fluctuaciones de entrada de energía y los costos asociados. Dependiendo de los escenarios, al combinar el proceso de ATR estable y rentable con la electrólisis, la producción general se vuelve menos susceptible a las variaciones de los precios de la energía, en comparación con la dependencia única en el proceso de ATR o en la electrólisis. Este enfoque híbrido puede equilibrarse estratégicamente, optimizando tanto las consideraciones económicas como las ambientales.

El suministro continuo de gas natural, que suele ser constante para el proceso de ATR, estabiliza aún más la producción de hidrógeno verde azulado. No solo ayuda a mantener una producción general constante al brindar confiabilidad operacional, sino que también funciona con infraestructura común, lo que hace que el hidrógeno verde azulado sea una opción viable para la integración en los marcos energéticos actuales.

Un caso de estudio compara diferentes aplicaciones de producción de hidrógeno utilizando un enfoque simplificado basado en fuentes de información pública, estableciendo una base común para la producción de hidrógeno.

Los costos de los componentes para 2024 se estiman utilizando índices típicos de la industria para establecer una tendencia de proyección.

Las aplicaciones específicas deben analizarse caso a caso, teniendo en cuenta la ubicación, el suministro de gas natural, el suministro de energía y la infraestructura disponible.

Una vez que la instalación haya generado suficientes ganancias y el costo de producción de hidrógeno verde haya disminuido como se esperaba, la unidad del ATR se puede reutilizar para varios propósitos:

• Conversión de metano renovable
• Integración y reubicación de CCUS
• Producción de calor o vapor industrial
• Almacenamiento de hidrógeno utilizando partes de la infraestructura del ATR

El hidrógeno verde azulado, con su doble dependencia de la electrólisis y el ATR, ofrece una combinación de tecnologías de hidrógeno verde y azul. Este enfoque híbrido aborda las preocupaciones ambientales y la intensidad de carbono aceptable, al tiempo que proporciona flexibilidad económica, adaptabilidad a los distintos costos de los insumos energéticos y estabilidad operacional. Es un candidato sólido para avanzar en la transición hacia una economía del hidrógeno sostenible y eficiente.