EL HIDRÓGENO: UNA FUENTE SOSTENIBLE DE ENERGÍA Y UNA SOLUCIÓN PARA LA DESCARBONIZACIÓN

  

 Por: Luis Carlos Moreno Chaparro - Ingeniero Eléctrico

El hidrógeno es el elemento más simple de la tabla periódica y se presenta en abundancia en el planeta, sin embargo, dada su versatilidad, no se encuentra libre en la naturaleza, sino combinado con otros elementos formando moléculas, algunas comúnmente conocidas (el caso más notorio es el agua, la combinación de 2 átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno). Dadas estas condiciones, el hidrógeno no es una fuente energética sino un vector energético (sustancia que almacena energía y que puede liberarse de manera controlada), debido a que debe emplearse energía para su producción.

 

En términos generales, a la producción de hidrógeno se le han identificado bajo tres etiquetas (código de colores), que corresponden a las fuentes energéticas para su producción:

 

- Hidrógeno gris: Producido a partir de combustibles fósiles (gas, carbón) sin captura de emisiones de CO2.

- Hidrógeno azul: Producido a partir de combustibles fósiles (gas, carbón) que realizan la captura, almacenamiento y uso de emisiones de CO2. El hidrógeno azul se considera una fuente no convencional de energía.

- Hidrógeno verde: Producido a partir de sistemas energéticos cuya fuente de energía son fuentes no convencionales de energía (energía solar, energía eólica, energía hidráulica, energía geotérmica, biomasa, etc.)

 

A nivel global, 30 países tienen una hoja de ruta para la producción de hidrogeno como eje fundamental en la matriz energética para lograr los objetivos de reducción de emisiones. En el caso de la Unión Europea, el plan financiero consiste en asignar entre 180 a 470 billones de euros para programas de investigación, desarrollo de tecnología y financiación al sector público y privado para la construcción de plantas de producción de hidrógeno verde.

 

Adicionalmente, la producción de hidrógeno ha tenido un auge importante y de manera consecuente, ha tenido un crecimiento significativo. Según las proyecciones realizadas, se espera un crecimiento exponencial de la demanda de hidrógeno (especialmente a partir de hidrógeno gris), para que a 2050 se tenga una producción de 800 Mt en los escenarios más optimistas. A continuación, se presenta el análisis de la  relación de producción – demanda de hidrógeno realizada por el concejo mundial de la energía.

 

Energías Evaluación de la demanda de hidrógeno para 2050.

Fuente: Concejo mundial de al energía.

Este nuevo escenario energético permitirá una transición de fuentes de generación de energía, buscando principalmente los siguientes objetivos:

 

- Sector transporte: Sustitución de combustibles fósiles, proporcionando ventajas considerables en autonomía y tiempos de repostaje comparado con los vehículos eléctricos que tienen batería. Esta es una meta a largo plazo y dependerá de las acciones que se tomen respecto a los cambios de los automóviles y el sector de transporte en general.

- Sector industrial: Sustitución de combustibles fósiles en la refinación, producción de acero, producción de explosivos para minería, procesamiento de aceites, entre otros.

- Sector Energético: Facilitará una mejor integración entre las fuentes de energías convencionales y no convencionales, y permitirá el almacenamiento de energía estacional, reduciendo el impacto de la variabilidad  en la generación de energía a partir de fuentes renovables no gestionables. Esto último es importante, dado que las fuentes renovables comúnmente utilizadas son dependientes de las condiciones climáticas y otras externalidades que hacen que la producción de energía sea en algunos casos intermitente.   

 

Un valor agregado adicional a la producción  y transformación del hidrógeno, son los derivados que se pueden obtener de este y obtener aplicaciones directas en  la industria y la movilidad, como el etanol, metanol y productos sintéticos o líquidos orgánicos, dado que su almacenamiento y transporte resulta más sencillo en comparación con sistemas tradicionales.

 

 

Y Colombia, ¿qué papel tiene en la producción de hidrógeno?

 

Colombia es un país que posee abundantes recursos naturales y por tanto, tienen un potencial enorme en la producción de hidrógeno con bajas emisiones. Aunque en la matriz energética de Colombia se presenta una predominancia de producción por hidroeléctricas (68,3%), estos sistemas de generación son susceptibles a efectos climáticos que son inherentes al país, por ejemplo, el fenómeno del niño, que afecta el comportamiento de los niveles de precipitación y por ende, tiene un efecto directo en el nivel de los embalses. Dado lo anterior y, considerando los efectos del cambio climático que son más notorios en la actualidad (pasando de periodos intensos de lluvia a periodos intensos de sequía), es necesario consolidar una sólida matriz energética a partir de diferentes fuentes de energía (priorizando las fuentes renovables), que permitirá al sector energético ser más confiable.

 

En relación a las reservas de combustibles fósiles en Colombia se puede mencionar lo siguiente:

 

- Las reservas de gas natural se estiman en alrededor de 2.949 Gpc (7,7 años) y los principales campos de producción se encuentran en los llanos orientales, el valle inferior del Magdalena y la Guajira.

- Respecto al carbón, el país es el mayor productor en Latinoamérica y uno de los principales exportadores a nivel mundial. Según la Agencia Nacional de Minería, las reservas probadas de carbón superan las 4.500 Mt, que permiten abastecer al país por más de 50 años. Las principales zonas de explotación se encuentran en los departamentos de Cesar, Guajira, Boyacá, Cundinamarca y Antioquia.

 

Considerando la producción de gas y carbón, Colombia podría abastecer sin inconvenientes la demanda de hidrógeno de bajas emisiones (hidrógeno gris e hidrógeno azul) a nivel nacional a mediano y largo plazo, sin embargo, el puno de inflexión es el desarrollo de tecnología y sistemas de captura, almacenamiento y uso de emisiones, para generar un ciclo sostenible en la explotación de estos recursos fósiles.

 

Adicionalmente, en el caso de energía renovable Colombia tiene las siguientes condiciones:

 

- La oferta hídrica del país es seis veces mayor al promedio mundial y tres veces superior al promedio en Latinoamérica. No sólo eso, el régimen pluviométrico (lluvias) es más alto del promedio, dada la ubicación del país, los niveles de precipitación son muy superiores en comparación de otros países, por ejemplo, el caso más interesante es el de Quibdó, en donde se presentan 280 a 300 días de lluvia al año según datos del IDEAM. Colombia es una potencia mundial de agua y quizás no somos conscientes de esto. Utilizando eficientemente el recurso hídrico, regiones como Chocó pueden convertirse en una zona de generación de energía renovable de gran importancia, llevando ingresos, desarrollo y empleos a una región históricamente olvidada.

- En el caso de potencial energética a partir de energía eólica y solar, el departamento de Guajira tiene el mayor potencial debido a las velocidades del viento y radiación solar que se presentan en esta zona. Cabe destacar que estas tecnologías tienen potencial para ser instaladas en diferentes regiones del país, porque a lo largo del país se presentan un adecuado potencial energético para estos sistemas, sin embargo, la eficiencia de los sistemas en relación a la generación puede variar.

 

Bajo estas condiciones, los costos de producción de hidrógeno verde pueden ser similares a los obtenidos a partir de fuentes fósiles y resultarán competitivos a nivel global. Reduciendo los costos de generación de energía, se tendrán efectos en los demás sectores productivos del país, que puede conllevar a beneficios económicos para el país.

 

El eslogan de “Colombia, potencia mundial de la vida” puede dejar de ser una utopía a una realidad. Como sociedad no se pueden esperar cambios y resultados a corto plazo, pero si se establece una hoja de ruta clara, concisa, objetiva y realista respecto a la transición energética y el aprovechamiento eficiente de los recursos del país, todo esto supondría el futuro de Colombia en términos energéticos. Además, estos sistemas de generación permitirán preservar el medio ambiente y reducir las emisiones, que debe ser un objetivo primordial para el desarrollo del país. Es importante que todos los sectores del país orienten sus esfuerzos en la misma dirección (pensando en un bien común y no particular), porque el sector empresarial es dinámico y emprendedor, que cuenta con una gran experiencia en la industria minera, petrolera, en la refinación de combustibles, en la generación de energía y manejo de gas. Usando este conocimiento, producto de una curva de aprendizaje que se ha desarrollado por años y la incorporación de tecnología a la infraestructura existente, permitirá que la producción de hidrógeno sea una realidad en pocos años. Aunque la industria colombiana es bastante diversificada, esta misma se convierte en un actor clave para toda la cadena de valor en relación a la incorporación de estos sistemas de energía, que junto a inversión en desarrollo e investigación (impulsando programas de investigación en la academia), puede convertirse en el epicentro energético de la región, trascendiendo a productos secundarios derivados de la transformación de hidrógeno y consolidando una matriz energética de bajas emisiones.