El Hidrogeno, la energía verde del futuro

Autor: José Hilario López
10 junio de 2020 - 12:00 AM

Nuestro llamado al Gobierno Nacional y al sector energético, público y privado, es a impulsar y apoyar de manera decidida proyectos de investigación académica, tendientes incluir el H como fuente de energía verde dentro de la canasta energética nacional, utilizando ERNC como lo son las fuentes solares y eólicas, así como el gran potencial de las pequeñas centrales hidroeléctricas.

Medellín

La Agencia Internacional de Energía en 2015 publicó un documento titulado “Technology Roadmap Hydrogen and Fuel Cells” (Hoja de Ruta de la Tecnología del Hidrógeno y las Baterías de Combustible), en el cual se establecen unas metas y escenarios para que en el año 2050 se pueda disponer del hidrógeno (H) como energético para el transporte y la industria, donde los principales actores serían Estados Unidos, China, Japón y la Unión Europea (UE). En la UE, desde ahora se resalta el trabajo que está realizando España como uno de los países más comprometidos con el impulso de las energías renovables y particularmente con el H.

 La Alianza Internacional para la Economía del Hidrógeno (IPHE, por sus siglas en inglés) es una agencia intergubernamental fundada en el año 2003 para contribuir a mejorar la seguridad y eficiencia de los sistemas energéticos relacionados con el H. En IPHE hasta ahora participan Australia, Brasil (el único país latinoamericano), Canadá, China, Francia, Alemania, Islandia, India, Italia, Japón, República de Corea, Nueva Zelanda, Noruega, Rusia, Sudáfrica, Reino Unido y Estados Unidos y la Comisión Europea. En Latinoamérica, además de Brasil, Argentina es el otro país que ha mostrado interés en los desarrollos energéticos relacionados con el H, pero no así Colombia donde se tienen las mejores posibilidades, como veremos más adelante.

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El H es el energético clave en la transición al modelo de energía sostenible basado en energías renovables, requerido para lograr mantener el aumento de la temperatura media mundial por debajo de 20 C sobre los niveles preindustriales, compromiso del COP 21 para mitigar el Cambio Climático. El H se puede producir por varios métodos, pero para el caso colombiano el proceso más expedito sería mediante la utilización de las energías solar y eólica, abundantes en la región Caribe, para la generación eléctrica, necesaria para producir H mediante el bien conocido proceso electrolítico, que libera el H de la molécula H2 O del  agua. Para este propósito vale la pena explorar la posibilidad de utilizar el agua de mar, aprovechando la experiencia desarrollada por la Universidad de Stanford, divulgada por una reciente publicación de la Academia de Ciencias de los Estados Unidos titulada “Solar-driven, highly sustained splitting of seawater into hydrogen and oxygen fuels”. 

La energía eléctrica se puede guardar como H en las baterías de combustible (BC). El H es la fuente energética que reemplazará gran parte de los hidrocarburos utilizados en el transporte automotor, donde se origina más del 20% de los gases de efecto invernadero. Los vehículos equipados con BC complementarán el parque automotor con baterías eléctricas (BE) permitiendo su utilización en camiones, buses, trenes, barcos y maquinas industriales pesadas; adicionalmente el tiempo de recarga, su autonomía, requerido por las BC es mucho mayor que el de las BE y, por otro aspecto, en lo demás es en todo comparable a los motores a gasolina o fuel oil, excepto en que no generan emisiones de CO2 ni material particulado.

Algunos valores energéticos basados en el poder calorífico inferior del hidrógeno (H) indican que un  kilogramo (Kg) de H2 equivale a 2,78 Kg de gasolina, a 2,40 Kg de metano y a entre 2,54 y 3,14 kg de gas natural (dependiendo de la composición del mismo). Esto quiere decir que desde el punto de vista energético el H es por lo menos 2,5 veces más eficiente que los combustibles fósiles.

De los 613 proyectos de energías renovables no convencionales (ERNC) registradas en la UPME, la Unidad de Planeación Minero Energética del Ministerio de Minas y Energía, por lo menos 425 iniciativas ya tienen aval oficial, de las cuales el 90% son solares. Para 2031, según la Cámara Colombiana de la Energía, las ERNC llegarían a conformar el 15% de la matriz energética del país. La primera subasta de ERNC realizada por la UPME en octubre pasado aprobó ocho proyectos, cinco eólicos y tres solares, para un total de 1.298 megavatios  (MW) de capacidad, equivalentes al 7.5% de la capacidad instalada con que cuenta hoy el país.

Según UPME el costo de instalación por MW en US$, para la energía solar fotovoltaica (FV) es de 1.107 y de 1.663 para la eólica, mientras que para las térmicas a carbón es de 1.870, de 1.151 para las de gas y de 2.102 para la energía hidráulica con embalses.  Si se mira sólo el costo de inversión resultarían favorecidas las energías solar y eólica, pero lo que realmente cuenta en el análisis es el Factor de Planta (FP), que mide la disponibilidad en tiempo durante el cual la capacidad instalada de la planta de generación puede operar efectivamente.

El FP de una planta térmica se estima en 90% y el de las centrales hidroeléctricas con embalse es del 70%, mientras que el  FP de las energías solares y eólicas es apenas del 20% y del 30%, respectivamente, esto en razón de no todo el tiempo se dispone de luz solar o de vientos. Esto quiere decir que para reemplazar un MW hidráulico se requieren 3,5 MW solares y 2,3 MW eólicos, mientras que para un MW térmico se requerirían 4,5 solares y 3,0 eólicos, lo que traducido a costos significa que para sustituir un MW carboeléctrico por uno solar se requeriría un 270% más de inversión, mientras que para sustituir un MW hidroeléctrico se necesitaría un 85% más. En conclusión, para que las ERNC puedan operar requieren fuertes subsidios oficiales y, por otro aspecto, poco aportan a la canasta de energía firme, la que se requiere en épocas de sequía.

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Por otro aspecto, el desarrollo de proyectos de generación eólicos y solares en la Guajira, nuestra región más atractiva para este tipo de aprovechamientos, puede verse limitada por la capacidad de transporte de la energía, lo que implicaría cuantiosas inversiones en líneas de transmisión. De aquí la importancia de impulsar consumos de electricidad localizados cerca de las fuentes de generación, como es la producción de H.

El Plan de Acción Indicativo de Eficiencia Energética para el Periodo 2017–2022 de UPME devela la escasez de propuestas de eficiencia energética para el país, donde se incluya el H. En las más de 60 publicaciones de UPM sólo se encuentra un  título  que  haga  referencia  directa  al  H, pero como una alternativa para el sector termoeléctrico. Los pocos artículos publicados por la academia colombiana y algunos trabajos de grado son apenas esfuerzos aislados, que no se compaginan con las prioridades que requiere la investigación para el futuro energético del país.

Nuestro llamado al Gobierno Nacional y al sector energético, público y privado, es a impulsar y apoyar de manera decidida proyectos de investigación académica, tendientes incluir el H como fuente de energía verde dentro de la canasta energética nacional, utilizando ERNC como lo son las fuentes solares y eólicas, así como el gran potencial de las pequeñas centrales hidroeléctricas.

P.D. Hay algunas referencias sobre parques eólicos en Chile que han logrado F.P hasta del 40% en zonas altas, donde los vientos son más frecuentes.

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Comentarios:

Jairo Alberto
Jairo Alberto
2020-06-10 10:48:10
Dr Jose Hilario , muy interesante articulo,esos deben de ser los proyectos donde debe de estar trabajando en investigacion y elaboracion de proyectos las universidades ,publicas y privadas , EPM, la banca nacional e internacional e inversionistas nacionales y extranjeros ,la union hace la fuerza son proyectos que ne l momento son complejos , pero que luego con la infraestructrua instalada de algunas hidroelectricas seran de soporte para estos necesarios proyectos de inversion, de largo plazo

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