L’hidrògen verd, el combustible zero emissions

L’hidrogen verd s’està perfilant com el combustible zero emissions que s’imposarà en un futur. Es tracta de l’energia triada per la Comissió Europea per transformar el seu sistema energètic responsable del 75% de les emissions de GEH del continent, i així complir el Pacte Verd Europeu.

Amb aquesta finalitat, hi destinarà fins a 30.000 milions d’euros durant els propers 10 anys, tal com recull A Hydrogen Strategy for a climate-neutral Europe de l’European Clean Hydrogen Alliance. La seva finalitat és la d’integrar tota la cadena de valor de l’hidrogen, incloent-hi la indústria, les administracions públiques locals i nacionals, la societat i altres agents de l’entorn.

La inversió en hidrogen verd afavorirà un creixement econòmic i crearà llocs de treball sostenibles, que seran crítics a la UE en el context de recuperació de la crisi del COVID-19

El director executiu de l’organisme de la UE The Fuel Cells and Hydrogen Joint Undertaking (FCH JU), Bart Biebuyck, va declarar: “La FCH JU dóna suport al desenvolupament d’electrolitzadors d’alt rendiment per part de la indústria europea que poden operar dinàmicament amb energia renovable, ajudant a equilibrar la xarxa elèctrica. L’ampliació en aquest camp és clau per a la indústria, el transport i els edificis sostenibles, i aquest projecte és un pas ferm per avançar cap a l’electròlisi de centenars de megawatts o fins i tot gigawatts ».

La FCH JU ha concedit, entre altres, una subvenció d’11 milions d’euros al projecte que Nouryon i Gasunie duran a terme a Delfzijl, als Països Baixos. Aquest projecte preveu convertir l’electricitat renovable en 3.000 tones anuals d’hidrogen verd.

Els governs dels països europeus ja estan propiciant, mitjançant finançament públic, que l’hidrogen verd substitueixi en la mesura del possible els combustibles fòssils en el sector industrial, residencial i en el de la mobilitat.

El Pla d’Espanya “Full de Ruta de l’Hidrogen: una aposta per l’hidrogen renovable” vol posicionar el país com a referent en la producció de l’hidrogen verd per l’avantatge d’Espanya en front els altres països europeus en la captació d’energies renovables, que farien d’Espanya un exportador d’energia. El propòsit és arribar el 2030 a 4GW de capacitat de producció d’hidrogen verd amb una inversió, pública i privada, de 8.900 milions d’euros en 10 anys, el 10% de l’objectiu de la UE per al 2030.

España té 61,2 gigavats de capacitat d’energia renovable

Espanya té 61,2 gigawatts de capacitat d’energia renovable -incloent l’eòlica, la solar, la biomassa i la hidroelèctrica- i té com a objectiu assolir 60 gigawatts addicionals el 2030.

“Les coses s’estan posant molt competitives”, va dir Sara Aagesen, secretaria d’ estat d’energia, “Espanya té la capacitat de convertir-se en un actor rellevant en el sector de l’hidrogen renovable aprofitant el nostre alt potencial de generació d’energia renovable a preus molt competitius”.

L’Institut Català de l’Energia (Icaen) acaba de posar en marxa la Taula de l’Hidrogen de Catalunya, en la qual 40 empreses, entitats i administracions treballaran conjuntament per desenvolupar tecnologies d’aquest combustible zero emissions.

Quan cremem l’hidrogen recuperem l’energia invertida i obtenim aigua

L’aigua és la portadora de l’hidrogen. L’electròlisi separa l’aigua obtenint hidrogen i oxigen. L’energia que es fa servir actualment per aconseguir aquesta separació prové del gas natural o del carbó, i suposa unes emissions de 830 milions de tones de CO2 anuals. Aquests combustibles fòssils s’aniran substituint progressivament per les energies renovables, sobretot la eòlica i la solar. Les emissions provocades per la producció de l’hidrogen són gairebé de 830 milions de tones de CO2 anuals.

L’hidrogen verd permetrà solucionar el problema inherent a les energies renovables, cóm aprofitar l’excedent d’energia?

És possible aprofitar l’excedent?

Actualment no podem emmagatzemar els excedents de les energies renovables. L’emmagatzematge permetrà fabricar hidrogen quan ens sobri electricitat i consumir-lo quan l’oferta d’electricitat superi la demanda. I, a més, es pot transportar mitjançant canonades. Ja hi ha experts que proposen adequar les xarxes de gasoductes de gas natural existents.

Però l’hidrogen serà zero emissions si la font d’energia emprada en la electròlisi, que separa l’hidrogen de l’oxigen, és renovable.

Per transformar l’hidrogen en electricitat, el procés es fa a la inversa emprant una pila de combustible. L’energia química es transforma en energia elèctrica, mitjançant l’hidrogen i l’oxigen i es produeix electricitat en forma de corrent continua, aigua i calor.

Les piles de combustible poden ser:

• Portàtils, per a petits dispositius (ordinadors, telèfons mòbil, petits electrodomèstics).
• Estacionaries, després de fer servir l’hidrogen com a sistema d’emmagatzematge, aquest es pot fer servir per generar electricitat i calor a empreses, hospitals, zones residencials, i com a generadors de potència en casos d’emergència en cas de fallada del subministrament principal.
• Aplicacions al transport, com a combustible per a vehicles elèctrics de tot tipus (cotxes, camions, autobusos, vaixells). Amb l’avantatge, en aquest cas, que la recàrrega del vehicle és molt més ràpida.

La demanda d’hidrogen va creixent perquè s’usa en la refinació del petroli, la producció d’amoníac i metanol i en la fabricació d’acer. Actualment la demanda anual és de més de 70 milions de tones.

La meitat de l’hidrogen produït serveix per a fabricar adobs i fertilitzants a partir de l’amoníac, per això si l’hidrogen és verd, l’amoníac també ho serà i, per tant, l’ús dels adobs i fertilitzants verds disminuiran molt les emissions del sector agrícola, molt importants actualment. Ja hi ha alguns projectes europeus en els que unint una empresa energètica i una empresa d’adobs es fabricarà amoníac verd per a fertilitzants. Per exemple, Ørsted i Yara Interantional a Dinamarca i Holanda o Iberdrola i Fertiberia a España.

El gegant de l’energia eòlica marina Orsted, ha previst produir 75.000 tones d’amoníac verd a l’any. El gas net, clau per reduir les emissions de les indústries, s’utilitzarà com a fertilitzant.

«L’amoníac verd pot ser essencial per permetre la producció sostenible d’aliments; a més, s’està convertint en el portador d’energia neutre en carboni més prometedor per a diverses aplicacions energètiques, com el combustible de transport descarbonitzat «, declara Terje Knutsen, vicepresident executiu i director de Farming Solutions a Yara.

Per la seva banda, Iberdrola ha posat en marxa la planta de Puertollano, operativa el 2021, amb la voluntat de que sigui la planta d’hidrogen verd per a ús industrial més gran d’Europa. Estarà integrada per una planta solar fotovoltaica de 100MW, un sistema de bateries d’ion-liti amb una capacitat d’emmagatzematge de 20 MWh i un dels majors sistemes de producció d’hidrogen per electròlisi del món (20 MW). I tot produït a partir de fonts 100% renovables que evitaran les emissions de 39.000tones de CO2 l’any.

El projecte de Puertollano de Iberdrola comptarà amb una inversió de 150 milions d’euros i donarà feina a 700 persones

Com ja hem esmentat aquest projecte d’Iberdrola va de la mà de Fertiberia, fabricant d’amoníac per als adobs i que ara farà servir l’hidrogen verd que li subministrarà Iberdrola, reduint en un 10% les seves necessitats de gas natural.

Pel que fa al tema dels costos de producció, actualment l`hidrogen verd no pot competir amb els combustibles fòssils que estan a l’entorn de 1,5€/kg a la UE, mentre que la producció d’hidrogen verd es situa entre el 2,5 i el 5,5€/kg. Tanmateix, en els darrers 10 anys els costos s’han anat reduint un 60% i es calcula que el 2030 s’hauran reduït un 50% més.

Segons un estudi de les universitats d’Stanford i de  la Tècnica de Munich si l’excedent d’energia renovable que no es pot emmagatzemar, s’utilitza per fabricar hidrogen verd, aquest podrà ser rendible.

L’hidrogen, com qualsevol altre combustible, pot tenir riscos durant la seva utilització. Però amb les mesures de seguretat adequades, com en els altres combustibles, aquests riscos seran mínims. De fet, fins i tot en molts casos pot ser més segur que altres combustibles. Només la suma de fallades simultànies pot produir un accident greu en un vehicle amb pila d’hidrogen.

També serà molt important l’ús d’aquest combustible zero emissions en els ports. Per exemple, el port de Rotterdam, amb l’objectiu de convertir-se en un referent de la descarbonització, està construint la major planta d’hidrogen verd d’Europa, l’inici de funcionament de la qual està previst per al 2023. Aquest port compta actualment amb 5 refineries i oleoductes que el connecten amb altres 5 refineries dels Països Baixos i de Bèlgica i Alemanya.

En els seus plans també hi ha augmentar la seva capacitat de produir electrolitzadors en 150-250 MW i generar 2 GW d’energia eòlica marina. També projecten convertir el gas natural i el gas de refineria en hidrogen, emmagatzemant el CO2 emès en camps de gas situats sota la mar del Nord.

A Espanya, al Port de València, s’ha engegat el projecte pilot H2PORTS per tal d’estudiar la viabilitat del desenvolupament d’una cadena de subministrament d’hidrogen verd al port i reduir el seu impacte ambiental.

Altres projectes d’hidrogen verd recopilats pel Ministerio para la Transición Ecológica i que han rebut finançament públic de fons estatals o europeus, són:

• SUN2HY (Sun to Hydrogen) a Móstoles (Madrid).

Producció d’H2 mitjançant “electrocatàlisi”, d’ENAGAS i Repsol.

• SEAFUEL (Integració sostenible de combustibles renovables en sistemes de transport locals) a Tenerife.

El projecte vol demostrar que alimentar les xarxes locals de transport amb combustibles produïts a partir de fonts renovables i de l’aigua del mar, és viable.

• HIGGS (Hydrogen In Gas GridS: un enfoque sistemático de validación en varios niveles de mezcla en redes de alta presión)

Estudi per la descarbonització de la xarxa de gas per mitjà de l’injecció d’hidrogen.

• GREEN HYSLAND: producció d’hidrogen renovable i utilització en mobilitat i usos tèrmics en un sistema energètic extrapeninsular

Promogut per Acciona, Enagas i Cemex entre altres. L’objectiu és distribuir i utilitzar, a l’illa de Mallorca, 300 tones d’hidrogen verd l’any, produït amb energia solar, per reduir les emissions de CO2 de l’illa en unes 20.700 tones l’any.

Prototip d'una planta d'hidrogen verd, alimentada per un parc eòlic marí, 
projectat per la belga Tractebel en una imatge d'aquesta empresa.

A més a més, el Gobierno, a través del Ministerio de Indústria, Comercio y Turismo, mitjançant  el mecanisme “Projectes Importants d’Interès Comú Europeu (IPCEI)”, vol identificar projectes manufacturers susceptibles de participar a la iniciativa IPCEI de l’hidrogen verd, amb la finalitat de recolzar la cadena de valor industrial promoguda per la Comissió Europea. De moment ja s’han rebut 28 propostes.