Principales preguntas y respuestas
1.- ¿Por qué hablamos de hidrógeno verde y cuál es su rol en la reducción de GEI?
El carácter verde del hidrógeno proviene de su producción mediante electrólisis, el cual tendría una nula emisión de gases de efecto invernadero, como el CO2, en la medida que se utilicen energías renovables como la solar, eólica, geotérmica e hidráulica (considerada renovable cuando es de menos de 20[MW] de capacidad instalada).
Por otra parte, este compuesto puede jugar un rol fundamental en la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), ya que el producto resultante de su uso es solo vapor de agua, como cuando se combustiona o cuando se usa en celdas de combustible para entregar la energía necesaria para electrificar o en movilidad. En efecto, según las metas de carbono neutralidad al 2050 contenidas en el documento NDC de Chile, el hidrógeno podría aportar con un 21% en la reducción de GEI.
Cabe señalar que, si bien producir y usar hidrógeno verde es altamente deseable, implica tener la capacidad de garantizar que todo su proceso productivo fue totalmente libre de emisiones, lo que en la práctica no siempre es fácil de lograr o certificar. Por ende, se ha comenzado a hablar de otros tipos de hidrógeno como el bajo en emisiones, el cual debiese tener como máximo un 40% menos de las emisiones generadas en el proceso de producción de la mejor tecnología de hidrógeno gris.
2.- ¿Por qué se nombra al hidrógeno como un compuesto molecular o como un elemento atómico?
El hidrógeno es el primer elemento de la tabla periódica el cual tiene como nomenclatura H, pero debido a la gravedad de la tierra, su forma más estable es el dihidrógeno (H2). Este último corresponde a la unión de dos átomos de hidrógeno mediante un enlace entre sus electrones, lo que crea la molécula de H2. De este modo, se usa indistintamente para cuando se habla del elemento (H) o del compuesto (H2).
3.- ¿Por qué se dice que el hidrógeno es un vector energético?
Primero que todo, un vector energético es un compuesto o elemento capaz de almacenar energía para que pueda ser usada y transportada posteriormente cuando sea necesario. El hidrógeno posee la ventaja que, en términos masicos, la energía por unidad de masa, tiene un valor de 120[MJ/kg], lo cual es 3 veces más que la energía que tiene el petróleo. No obstante, posee una baja densidad, por lo que surge la necesidad de que este compuesto pase por un proceso de almacenamiento y compresión para aumentar su cantidad de energía en términos volumétricos. Por esta razón, el hidrógeno es denominado como vector energético, siendo un compuesto capaz de almacenar grandes cantidades de energía y de transportarla de un lugar a otro.
Las energías renovables no convencionales nos ofrecen la posibilidad de descarbonizar la matriz energética de Chile, pero su gran problema es la variabilidad del recurso renovable. Los vientos, aunque pueden tener estimaciones, no son constante en el tiempo, y, durante la noche no hay energía solar. Es por ello que se utiliza el almacenamiento como tecnología para tener energía renovable las 24 horas del día. En este contexto, el hidrógeno podría jugar un papel fundamental como almacenador. Esto implica que cuando la energía solar o eólica producida sea mayor a la demandada, se podría producir hidrógeno, almacenarlo y luego con una celda de combustible nuevamente ingresarlo en los momentos en que las energías renovables no puedan operar por la baja disponibilidad del recurso.
4.- ¿Por qué hablamos del hidrógeno en la actualidad, si este ya se produce industrialmente hace muchos años?
El hidrógeno desde hace más de una década ha tenido aplicaciones relacionadas con la industria química, síntesis de amoniaco, metanol, proceso de refinación, entre otros. Principalmente, el hidrógeno usado en los procesos anteriormente mencionados proviene de fuentes fósiles, el conocido hidrógeno gris.
No obstante, con los avances tecnológicos y el desarrollo de las celdas de combustible nacen nuevas aplicaciones ligadas a la movilidad, lo cual favorecería la descarbonización de industrias difíciles de electrificar, presentando además mejores ventajas en la recarga de vehículos eléctricos que el uso de baterías en ellos.
Sumado a lo anterior, hay una serie de desarrollos en toda su cadena de valor que han abierto la puerta a una serie de aplicaciones innovadoras en diversas industrias y para uso doméstico. Paralelamente, con el desarrollo masivo de las energías renovables más la disminución de los costos e industrialización de los electrolizadores, nace la oportunidad de producir un hidrógeno verde a bajo costo.
5.- ¿Por qué Chile tiene la gran oportunidad de producir el hidrógeno verde más barato del mundo?
Chile tiene uno de los mayores potenciales de generación de energía renovable. De hecho, la estrategia nacional de hidrógeno verde estima un aproximado de 1800[GW] entre energía solar, eólica e hidráulica, lo que equivale a 70 veces más de la demanda actual de energía de Chile.
Uno de los grandes costos de operación en la producción de hidrógeno verde, es el de la electricidad que abastece al electrolizador, por lo que, usando energía renovable, los costos disminuyen considerablemente. Se espera entonces que los costos nivelados de hidrógeno para el año 2050 en Chile lleguen a un valor de 1[USD/kg], lo que nos convertiría en el país con el hidrógeno más barato del mundo. No obstante, para lograrlo es necesario desarrollar esta industria a nivel local.
6.- ¿Cuál es la producción de hidrógeno actual en Chile?
Actualmente en Chile se utiliza hidrógeno en los procesos de refinación, obtención de amoniaco e hidrogenación de aceites, entre otros usos. El consumo total según la Agencia Internacional de Energía (IEA, 2021) promedia las 200.000 [Ton ] anuales en el año.
7.- ¿Qué requerimientos de agua y energía son necesarios para producir 1[kg] de hidrógeno verde?
Para la producción de un kilo de , teóricamente se necesitan 9 litros de agua previamente purificada dada su baja conductividad. Por otra parte, para que el proceso ocurra, se necesita un aproximado de 50-55[kWh]
Asimismo, durante este proceso se obtienen también 8[kg] de oxígeno como subproducto, el cual, debido a su alta pureza, podría ser utilizado para ciertas operaciones o en otra aplicación, adquiriendo características de economía circular.
Con un kilo de hidrógeno utilizado como combustible en uno de los modelos de autos que funcionan en base a este vector energético podrías ir y volver desde Santiago hasta Valparaíso.
8.- ¿Cuáles son las implicancias, desde el punto de vista territorial, de instalar una planta de hidrógeno verde?
En general las plantas de hidrógeno verde utilizan equipos compactos, ocupando poco espacio. De acuerdo al Ministerio de Energía (2021), para una capacidad de electrólisis instalada de 1[GW] se utilizan aproximadamente 8-17 hectáreas. Se debe considerar también el suministro de agua (el cual se pretende obtener del mar para no afectar el consumo de las localidades), el suministro eléctrico de la planta renovable, además de la infraestructura para transportarlo hasta punto de consumo, elementos que dependerán de las características de cada proyecto.
9.- Dentro de sus potenciales aplicaciones: ¿podrá el hidrógeno tener un uso doméstico?
El hidrógeno verde tiene potenciales usos en diferentes áreas. Puede ser usado como combustible para aplicaciones de movilidad (camiones de alto tonelaje, camiones CAEX, LHD, buses de transporte de pasajeros y autos), logística, como materia prima para la formación de amoniaco verde, combustibles sintéticos, participación en las reacciones de hidrotratamiento en las refinerías o como agente reductor en procesos industriales.
Dependiendo de la masificación de la tecnología y la disminución de los costos tanto en la producción de hidrógeno verde como en la tecnología que lo utilice, podrías tener en tu casa un auto que funcione a hidrógeno. También podría remplazar el uso de gas natural o el GLP actualmente utilizados en los hogares tanto en la cocina o en calderas que deberán ser especialmente diseñadas para eso. Otra alternativa es utilizar una mezcla de gas natural con hidrógeno, existiendo a la fecha algunos casos de éxito a nivel mundial, los cuales han logrado operar hasta con un 20% en volumen de hidrógeno gaseoso. En Chile ya hay proyectos que están fase de estudio como el de la ciudad de La Serena.
10.- ¿Cuáles son los riesgos asociados el hidrógeno en su cadena de valor?
El hidrógeno tiene ciertas características que lo hacen único desde el punto de vista energético. No obstante, sin un manejo adecuado puede causar ciertos riesgos tanto para el operador como su entorno. Todos los compuestos presentan cierto grado de peligrosidad, por lo que el hidrógeno no queda fuera de esta regla.
El hidrógeno presenta ciertos riesgos fisiológicos, físicos y químicos, siendo estos últimos los más complejos, pues existen riesgos de explosión y de incendio. Por lo anterior, es necesario tener ciertas medidas de mitigación, como evitar fuentes de ignición cercanas, contar con detectores de hidrógeno y llamas, usar elementos de protección personal, realizar ventilación adecuada en los espacios y contar con una adecuada capacitación. En efecto, si bien no es menos seguro que otros compuestos, para su operación requiere de la creación de capital humano altamente calificado.
11.- ¿Cuáles son los impactos sociales y ambientales identificados más relevantes?
Dentro de lo que se ha denominado transición justa, uno de los impactos sociales más relevantes tiene que ver con la creación de nuevos empleos de calidad. Según datos de la GIZ (2020), se ha estimado que el hidrógeno puede ofrecer empleos desde la construcción de la planta, así como en la operación de la producción, el transporte del compuesto de manera terrestre o portuaria, en actividades de investigación, áreas de servicios y en los diferentes usos que tendrá este compuesto.
Debido al potencial renovable que presenta Chile en sus regiones, se espera que esta industria pueda desarrollar las capacidades locales, ayudando así a la descentralización del país.
Finalmente, se espera que el uso del hidrógeno verde permita la autonomía energética de zonas aisladas que hoy en día basan su generación eléctrica en fuentes contaminantes, siendo la gran ventaja la reducción de emisiones de gases contaminantes a la atmósfera, por lo que se espera además una mejora en la salud de la población del país.
12.- ¿Cuáles son los proyectos de público conocimiento que están en fase de construcción en Chile?
Según cifras del Ministerio de Energía (2021) existen alrededor de 60 proyectos dentro del territorio nacional. Dentro de estos, actualmente algunos de ellos ya se encuentran en etapa de prefactibilidad y construcción, existiendo otros en fase de estudio, por lo que aún son de carácter confidencial.
En la siguiente imagen, podrás ver los distintos proyectos que son de conocimiento público y el respectivo uso que realizarán del hidrógeno:
Para más información, te invitamos a visitar las preguntas y respuestas sobre el hidrógeno elaboradas por la Agencia de cooperación alemana GIZ visitando el siguiente link: https://www.4echile.cl/uncategorized/preguntas-y-respuestas-de-talleres-tecnicos-de-hidrogeno-verde/
