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Energías Renovables TEMAS

Electrificación para los autos, hidrógeno para los aviones

Los combustibles a base de hidrógeno deberían utilizarse principalmente en sectores como la aviación o los procesos industriales que no pueden electrificarse, según un equipo de investigadores. Producir estos combustibles es demasiado ineficiente, costoso y su disponibilidad demasiado incierta, para reemplazar ampliamente a los combustibles fósiles, por ejemplo, en automóviles o calefacción de casas. 

Para la mayoría de los sectores, el uso directo de electricidad, por ejemplo, en coches eléctricos a batería o bombas de calor, tiene más sentido económico. En cambio, depender universalmente de los combustibles a base de hidrógeno y mantener las tecnologías de combustión, amenaza con una mayor dependencia a los combustibles fósiles y las emisiones de gases de efecto invernadero.

“Los combustibles a base de hidrógeno pueden ser un gran portador de energía limpia, pero también son grandes sus costos y riesgos asociados”, dice el autor principal Falko Ueckerdt del Instituto de Potsdam para la Investigación del Impacto Climático (PIK). “Los combustibles basados ​​en hidrógeno como solución climática universal podrían ser una promesa falsa. Si bien son maravillosamente versátiles, no debería esperarse que reemplacen ampliamente a los combustibles fósiles.

Es probable que los combustibles basados ​​en hidrógeno sean escasos y no competitivos en al menos otra década. Apostar por su amplio uso probablemente aumentaría la dependencia de los combustibles fósiles: si nos aferramos a las tecnologías de combustión y esperamos alimentarlas con combustibles a base de hidrógeno, y estos resultan demasiado costosos y escasos, terminaremos quemando aún más petróleo y gas y emitiendo gases de efecto invernadero.

Priorizar aplicaciones como la aviación y la producción de acero

“Por lo tanto, deberíamos priorizar esos preciosos combustibles basados ​​en hidrógeno para las aplicaciones para las que son indispensables: aviación de larga distancia, materias primas en la producción química, producción de acero y, potencialmente, algunos procesos industriales de alta temperatura”, dice Ueckerdt. “Estos son sectores y aplicaciones que difícilmente podemos electrificar directamente”. Los investigadores identifican un “orden de mérito de demanda de hidrógeno y combustible electrónico”: una priorización de dónde utilizar estos nuevos combustibles.

El denominado hidrógeno verde se produce mediante un proceso denominado electrólisis. Para romper las moléculas de agua H 2 O estables en hidrógeno y oxígeno, se necesita mucha electricidad. Luego, el hidrógeno se puede usar para sintetizar combustibles de hidrocarburos agregando carbono a partir de CO 2 . Los electrocombustibles o e-combustibles resultantes son más fáciles de almacenar y transportar que la electricidad o el hidrógeno puro. “Lo más importante es que los combustibles electrónicos se pueden quemar en procesos y motores de combustión convencionales y, por lo tanto, sustituir directamente a los combustibles fósiles”, dice Gunnar Luderer, coautor del artículo. “Sin embargo, dada su disponibilidad limitada, sería incorrecto pensar que los fósiles se pueden reemplazar por completo de esta manera”.

Conducir un automóvil con combustibles a base de hidrógeno necesita cinco veces más energía que un automóvil eléctrico a batería

“Actualmente estamos lejos de la electricidad 100% renovable, por lo que hacer un uso eficiente de ella es clave. Sin embargo, si usamos combustibles a base de hidrógeno en lugar de alternativas de electrificación directa, se necesita de dos a catorce veces la cantidad de generación de electricidad, dependiendo de la aplicación y las tecnologías respectivas “, dice el coautor Romain Sacchi del Instituto Paul Scherrer. “Las pérdidas de eficiencia ocurren tanto en el lado de la oferta, en el proceso de producción de los combustibles a base de hidrógeno, como en el lado de la demanda: un motor de combustión desperdicia mucha más energía que uno eléctrico”.

“Las bajas eficiencias energéticas provocan una frágil eficacia climática”, dice Sacchi. “Si se producen con las mezclas de electricidad actuales, los combustibles a base de hidrógeno aumentarían, no disminuirían, las emisiones de gases de efecto invernadero. Para la mezcla de electricidad alemana en 2018, el uso de combustibles a base de hidrógeno en automóviles, camiones o aviones produciría entre tres y cuatro veces más emisiones de gases de efecto invernadero que el uso de combustibles fósiles “. 

Por el contrario, los automóviles o camiones eléctricos causan emisiones de gases de efecto invernadero que son comparables o inferiores a las de los automóviles diésel o de gasolina que ya se basan en las mezclas de electricidad actuales en la mayoría de los países, según muestran los investigadores basándose en un ciclo de vida completo desde la cuna hasta la tumba, análisis que incluye también las emisiones asociadas a la producción de baterías.

“Sólo para los sistemas de energía verdaderamente renovables los combustibles basados ​​en hidrógeno se convierten en un medio eficaz para ayudar a estabilizar nuestro clima”, dice el coautor Jordan Everall. “Por lo tanto, los combustibles a base de hidrógeno requieren claramente la creación de cargas de instalaciones adicionales de producción de energía renovable”.

Los costes de reducción de gases de efecto invernadero de los combustibles a base de hidrógeno rondan actualmente los 1000 euros por tonelada de CO 2.

Incluso asumiendo el 100% de electricidad renovable, los costes de evitar una tonelada de emisiones de CO 2 mediante el uso de combustibles a base de hidrógeno serían actualmente de 800 euros para combustibles líquidos y 1200 euros para combustibles gaseosos, calcularon los investigadores. Esto es mucho más alto que los precios actuales del CO 2 , por ejemplo, en el Sistema Europeo de Comercio de Emisiones, que actualmente están por debajo de los 50 euros por tonelada. Sin embargo, hay un progreso tecnológico continuo impulsado por los precios del CO 2 , así como por los subsidios e inversiones en el hidrógeno y las industrias relacionadas, para 2050 estos costos de reducción del CO 2 podrían caer a aproximadamente 20 euros para los combustibles electrónicos líquidos y 270 euros para los e-combustibles gaseosos.

Por lo tanto, con el aumento de los precios del CO 2 , los combustibles basados ​​en hidrógeno podrían volverse competitivos en costos probablemente para 2040. Esto es demasiado tarde para aquellos sectores donde existen alternativas de electrificación directa, dada la urgencia de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero para estabilizar nuestro clima.

La fijación de precios del carbono es necesaria para que los combustibles a base de hidrógeno sean competitivos

“A pesar de las incertidumbres sobre los costos futuros, los combustibles a base de hidrógeno tienen el potencial de convertirse en una tecnología de respaldo para reemplazar todos los combustibles fósiles restantes alrededor de 2040-50. Sin embargo, la realización depende de un apoyo sustancial de políticas a gran escala y, de hecho, subsidios para aproximadamente dos décadas antes, los casos comerciales podrían asegurarse únicamente mediante el aumento de los precios del carbono “, dice Falko Ueckerdt. 

“Una estrategia política general podría basarse en dos pilares: primero, un amplio apoyo tecnológico para fomentar la innovación y la ampliación inicial, incluida la electrificación directa. En segundo lugar, un precio sustancial del carbono y una reforma fiscal de la energía que, en conjunto, creen un campo de juego equitativo para todas las tecnologías y por lo tanto, un equilibrio sensato entre la electrificación directa e indirecta “.

“La visión a largo plazo de los combustibles a base de hidrógeno es prometedora”, dice Gunnar Luderer. “Aprovechando el enorme potencial de energía eólica y solar de los cinturones solares mundiales, los combustibles electrónicos pueden comercializarse a nivel mundial y, por lo tanto, resolver los problemas de las energías renovables en países densamente poblados como Japón o en Europa.

Sin embargo, como los objetivos climáticos nacionales e internacionales requieren reducciones de emisiones, desde una perspectiva climática, la electrificación directa debe ser lo primero para asegurar un futuro seguro para todos “.

Artículo en inglés.

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