Los pilares de la transición energética [Hidrógeno, electrificación y carbono]

¿Cómo empezar con la transición energética?

Cada vez son más las estrategias que se implementan para luchar contra el cambio climático. Hoy día, los expertos concuerdan en que la electrificación masiva juega un papel importante. Este enfoque implica la conversión de la mayoría de los procesos y sistemas a electricidad proveniente de fuentes renovables.

Sin embargo, existen sectores que requieren grandes cantidades de energía y donde la electrificación no es suficiente. Es aquí donde el hidrógeno emerge como una opción viable, sobre todo en industrias grandes. Además, las tecnologías de captura, almacenamiento y uso del carbono (CCUS) se perfilan como una solución prometedora, aunque aún se encuentran en etapas de desarrollo.

Actualmente, hay una capacidad eléctrica instalada de 8.000 GW (gigavatios) en todo el mundo. Esta capacidad se puede satisfacer con energías renovables, sin embargo, se plantea una visión más expansiva, es decir, se provee un aumento que necesitará producir entre 20.000 y 30.000 GW de forma sostenible.

En el 2022, se añadieron 280 GW de capacidad de generación de energía verde a nivel global. Se señala que en el escenario en la que la huella de carbono cero no es la que la gente, use menos electricidad, sino más. En 2050, todos los expertos especulan que se necesitará triplicar la cantidad de electricidad que se utiliza. Los desafíos son significativos. 

¿Qué papel juega el hidrógeno?

El hidrógeno entra en juego en la transición energética, juega un papel fundamental en diversos sectores de la economía. Los periodos de baja demanda eléctrica, suelen coincidir con los días de alta radiación solar y viento, por lo que se genera un excedente de energía eléctrica difícil de almacenar. El hidrógeno puede integrarse en la estrategia de almacenamiento de esta energía excedente, ya que se puede producir cuando se produce el exceso y almacenarse de forma líquida o gaseosa a presión.

Existen medios de transporte pesados (aviones y barcos), que son extremadamente desafiantes de electrificar. Una posible solución sería la síntesis de combustibles combinando hidrógeno y dióxido de carbono (CO₂), de esta forma, no sería necesario buscar alternativas a las tecnologías de motores de combustión existentes, las que a día de hoy han demostrado su eficacia. La idea es proporcionar combustibles renovables en lugar de los tradicionales. 

¿Cuáles son las soluciones para la transición energética?

El trayecto hacia la sostenibilidad se erigirá sobre una variedad de tecnologías y enfoques diversos, respondiendo de esta manera al desafío planteado por unas emisiones globales que sigan en aumento. 

Encontramos dos problemas que están relacionados con la red eléctrica:

• La generación de no satisface la demanda, la frecuencia de la red disminuye, lo que requiere la intervención de sistemas de descarga para evitar el colapso del sistema.
• Sería necesario fortalecer la red si todo el mundo empieza a adoptar vehículos y calefacción eléctricos, aunque su eficiencia sea mayor.

El almacenamiento y la transmisión de electricidad limpia requerirán grandes redes eléctricas, modernas e interconectadas. Hoy día, no existe. En algunos países, las redes son pequeñas y fragmentadas; en otros, simplemente no existen.

En efecto, el desafío infraestructural en los países en desarrollo es grande. En los países en desarrollo, la electrificación en los países en desarrollo encontramos el principal obstáculo de acceso a la red eléctrica. En muchos países en desarrollo estas son deficientes o inexistentes. En algunos otros sitios, la solución es contar con placas solares y un generador diésel.

Sin embargo, los esfuerzos para electrificar y defender de fuentes de energía renovable no son suficientes, ya que los gases de efecto invernadero emitidos hoy permanecerán en la atmósfera durante un siglo si no se toman medidas.

Una opción para lograr esto son las tecnologías de captura, almacenamiento y uso del carbono (CCUS), que permiten capturar el CO₂ y almacenarlo de forma segura a largo plazo. Aunque es una industria incipiente y los métodos son caros en la actualidad, con un coste de captura de entre 1.000 y 750 dólares por tonelada de CO₂, la investigación en estas técnicas avanza continuamente.

El hidrógeno generado por electrólisis puede reaccionar con el CO₂ utilizando sistemas de reacción y catalizadores para producir combustibles similares a los derivados del petróleo, como la gasolina, diésel o combustible de aviación. El CO₂ puede capturarse en industrias que generan grandes cantidades, como centrales térmicas, petroquímicas, siderúrgicas y metalúrgicas.