¿Qué sucedió con el proyecto de hidrógeno como nueva fuente de energía para el país?

Roberto Dobles roberto.dobles@gmail.com | Lunes 22 junio, 2020

El hidrógeno fue propuesto por el gobierno como una nueva fuente de energía clave que iba a cambiar sustancialmente la matriz energética nacional en el futuro, particularmente en el sector transporte.

Se indicó que sería producido utilizando el agua como la fuente de hidrógeno y la energía solar para generar la electricidad que sería utilizada en el proceso de electrólisis.

En ese momento no se presentaron públicamente los estudios que debían confirmar que el proyecto era económica y financieramente viable, lo cual generó dudas entre muchas personas, incluyendo catedráticos de la Universidad de Costa Rica.

A pesar del gran despliegue mediático que se le dio al proyecto cuando fue presentado, desde hace bastante tiempo no se ha vuelto a saber nada.

Para comprender la problemática del desarrollo del hidrógeno como fuente de energía, es importante entender algunos aspectos básicos como los que se indican a continuación.

1. Aspectos técnicos

Desde el punto de vista técnico, el hidrógeno es el elemento más abundante en el Universo y es el más ligero de la tabla periódica.

Sin embargo, en nuestro planeta el hidrógeno no existe en estado libre y se encuentra asociado a otros elementos en miles de compuestos (gaseosos, líquidos y sólidos) incluyendo el agua, la biomasa (leña, entre muchas otras fuentes de biomasa), el gas natural, el petróleo y el carbón.

Los usos del hidrógeno hay que separarlos en dos grandes categorías: los no energéticos (que son la mayoría) y los energéticos.

Casi todo el hidrógeno consumido en el mundo es utilizado para fines no energéticos, como fertilizantes, tratamiento de metales, refinación petróleo y procesamiento de alimentos.

En el caso de la refinación de petróleo, las refinerías utilizan el hidrógeno para reducir el contenido de azufre de los combustibles. Se usa también en aplicaciones militares y espaciales de diverso tipo.

De acuerdo con los estudios, “la industria química de producción de amoníaco, metanol y refinado de petróleo consume aproximadamente el 66% de la producción anual de hidrógeno,… el resto de la producción se consume en otros procesos industriales”.

2. Producción del hidrógeno

Los procesos industriales para producirlo requieren de mucha energía para lograr su separación. La intensidad energética de cada proceso depende del tipo de tecnología que se use y de la “materia prima” que se utilice, como por ejemplo, el agua cuya molécula contiene dos átomos de hidrógeno (H2O) y el gas natural cuya molécula contiene cuatro átomos de hidrógeno (CH4).

Para producirlo se necesitan entonces una fuente primaria que contenga hidrógeno, instalaciones industriales para la separación y tanques de almacenamiento. Estas instalaciones son intensivas en capital y los procesos de separación son intensivos en energía. El transporte y la distribución son también intensivos en capital.

El gas natural es por mucho la fuente dominante en el mundo para producir hidrógeno. De acuerdo con la International Energy Agency (IEA), alrededor del 48% de la producción mundial actual de hidrógeno se produce a partir de gas natural, el 30% se produce en la refinación de petróleo, el 18% se produce a partir del carbón y solo el 4% se produce a partir del agua (mediante el proceso de electrólisis).

De acuerdo con los datos anteriores, el 96% de la producción mundial actual de hidrógeno proviene de fuentes fósiles de energía de primaria (gas natural, petróleo y carbón).

En los EE.UU., el 95% de la producción de hidrógeno proviene del gas natural mediante el uso de la tecnología de reformado con vapor de agua y el resto proviene de otras fuentes.

En Francia, sólo el 1% del hidrógeno es producido a partir del agua mediante el uso de la tecnología de electrólisis, la cual fue inventada en el año 1800.

El gas natural es la principal fuente primaria de hidrógeno porque es la que tiene por mucho el costo más bajo y porque es muy abundante. Además, la contribución fiscal del gas natural en los países que lo producen es muy importante y no afecta los costos de producción de hidrógeno.

En el lado opuesto, la producción de hidrógeno a partir del agua mediante el proceso de electrólisis es mucho más cara.

Un estudio titulado “Technology Roadmap, Hydrogen and Fuel Cells” y elaborado por la International Energy Agency (IEA) señaló que “el hidrógeno es un portador de energía (‘energy carrier’) flexible que puede ser producido a partir de cualquier fuente primaria regionalmente dominante”.

Este estudio indica también que “el hidrógeno es particularmente apropiado para su uso en celdas de combustible que utilizan de manera eficiente el hidrógeno para generar electricidad”.

3. El hidrógeno como fuente de energía

Con respecto a sus usos como fuente de energía, hay que tener claro que el hidrógeno no es una fuente de energía primaria. Es una fuente secundaria de energía que se obtiene a través de diversos procesos industriales que permiten extraerlo (separarlo) de los otros elementos en los diversos compuestos donde se encuentra.

Su potencial como fuente amplia de energía de primer orden en diversos sectores (transporte, industria, servicios, etc.) es potencialmente importante en el futuro pero su alto costo, con respecto a otras opciones, le ha impedido hasta el momento su penetración como fuente de energía en el sector energético.

Los estudios internacionales sobre la evolución de la matriz energética mundial, elaborados por la International Energy Agency, World Energy Council, BP, entre muchos otros, no ponen al hidrógeno como fuente de energía en una posición relevante en las próximas décadas.

4. El hidrógeno en el sector transporte

Para este sector, los vehículos son equipados con celdas de combustible (“fuel cells”) que producen electricidad al combinar el hidrógeno y el oxígeno. Estos dos elementos reaccionan en una celda electroquímica que produce electricidad. Y esta electricidad mueve las ruedas de los vehículos a través de motores eléctricos.

Como lo señalé en una columna que escribí hace más de dos años, las tecnologías de uso del hidrógeno en el sector transporte existen desde hace muchos años.

En lugar de almacenar la electricidad en baterías, como se hace en los vehículos eléctricos tradicionales, los vehículos de hidrógeno tienen un tanque de almacenamiento de hidrógeno y celdas de combustible que generan la electricidad requerida por los motores eléctricos.

En este sentido, los vehículos de hidrógeno tienen muchas similitudes con los vehículos eléctricos, tal como lo señalan los siguientes estudios:

• Agencia Internacional de Energía (IEA): “los vehículos de hidrógeno son esencialmente vehículos eléctricos que usan hidrógeno almacenado en un tanque presurizado y celdas de combustible para generar electricidad”.

• Union of Concerned Scientists: “los vehículos usan gas de hidrógeno en celdas de combustible para alimentar con electricidad un motor eléctrico. A diferencia de los vehículos convencionales que funcionan con gasolina o diésel, los vehículos con celdas de combustible combinan hidrógeno y oxígeno para producir electricidad, que hace funcionar un motor eléctrico. Dado que están alimentados completamente por electricidad, los vehículos con celdas de combustible se consideran vehículos eléctricos”.

Es claro que el gran competidor de los vehículos con celdas de combustible son los vehículos eléctricos con baterías, los cuales usan directamente la energía que se almacena en baterías en la forma de electricidad.

En el caso de los vehículos con celdas de combustible, la energía (en la forma de hidrógeno) se almacena en tanques generar la electricidad en las celdas instaladas dentro del vehículo para mover los motores eléctricos que impulsan las ruedas.

Los vehículos que almacenan directamente la energía en baterías eléctricas le están ganando actualmente la partida a los vehículos que almacenan la energía en tanques de hidrógeno para luego generar electricidad.

Las razones de lo anterior son varias, incluyendo el costo mucho más bajo del uso directo de la electricidad que se almacena en las baterías, la reducción de significativa y continua de los costos de las baterías y el costo más bajo del vehículo eléctrico.

La disponibilidad en los países de una amplia red de transmisión y distribución eléctrica que llega a todos los lugares, incluyendo las residencias y los centros comerciales y de trabajo, es otro factor importante de conveniencia y de reducción de los costos de transporte y distribución.

Para el caso del hidrógeno, habría que desarrollar una red similar de transporte y distribución de hidrógeno, lo que encarece aún más los costos finales al consumidor.

Como conclusión, los datos a nivel internacional indican que a pesar de que las tecnologías de hidrógeno de los vehículos y de otros usos energéticos (industriales, comerciales, residenciales, edificios, etc.) existen desde hace mucho tiempo, el consumo de hidrógeno como fuente de energía es actualmente muy limitado y todo revela que está situación continuará así por largo tiempo.

La información disponible internacionalmente muestra que en el futuro previsible el hidrógeno como fuente de energía comercial deberá superar varios obstáculos importantes, entre los cuales se encuentra el alto costo de producción, almacenamiento, transporte y distribución del hidrógeno y el alto costo de los vehículos mismos.

En Costa Rica, no se sabe nada públicamente sobre qué ha ocurrido con el proyecto del hidrógeno como fuente de energía después del lanzamiento mediático que se hizo con grandes expectativas.

No se sabe nada tampoco si los obstáculos señalados internacionalmente han sido superados en el país, particularmente en lo que respecta a los altos costos. No se sabe tampoco cuántos recursos públicos se han invertido.

Lo que sí se sabe es que el hidrógeno, como fuente de energía en el país, no aparece en las proyecciones energéticas más recientes del Gobierno, del ICE y de RECOPE sobre la evolución del sector energético nacional en el corto, mediano y largo plazo.

¿Qué sucedió con el proyecto de hidrógeno como nueva fuente de energía para el país?

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