Las siete piezas que faltan del hidrógeno – CleanTechnica

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yo escribí otra evaluación tecnoeconómica de por qué el hidrógeno no será baratoy la reacción de los defensores del hidrógeno fue familiar. Se centraron en pequeñas partes del análisis y trataron cada punto como si existiera de forma aislada. Ese patrón confirmó algo importante. El debate no gira en torno a una tecnología o una suposición. Se trata de si la gente está dispuesta a pensar en sistemas. Los portadores de energía tienen éxito o fracasan porque múltiples condiciones se alinean al mismo tiempo. El hidrógeno como vector energético amplio necesita muchas cosas para ser cierto. La evidencia muestra que estas condiciones no se mantienen juntas.

Una simple comparación de Laurent Segalen es un punto de partida útil. A menudo analiza el coste de un BTU de energía procedente del hidrógeno y lo compara con el coste de un BTU del petróleo. Incluso en escenarios optimistas en los que se supone que el hidrógeno es barato, el costo por BTU sigue siendo múltiplo del petróleo, el gas o la electricidad. Esa comparación evita los debates habituales sobre diseños de electrolizadores o vías de almacenamiento. Reduce la cuestión al valor energético básico. El hidrógeno comienza con una desventaja y el resto del sistema debe compensar esa desventaja. Las siguientes secciones explican por qué el sistema no puede cerrar esa brecha.

El hidrógeno sigue siendo necesario en varios procesos industriales. La producción de fertilizantes, petroquímicos y biocombustibles depende hoy del hidrógeno y seguirá dependiendo de él, aunque en cantidades menores. Estos sectores necesitarán hidrógeno con bajas emisiones de carbono para cumplir los objetivos climáticos. El argumento aquí no toca esos usos. La discusión gira en torno a si el hidrógeno puede convertirse en un portador de energía común para calefacción, transporte y energía. Para alcanzar esa posición, deben cumplirse siete condiciones distintas al mismo tiempo. Cada uno importa y la cadena se rompe cuando alguno falla.

La primera condición es que los electrolizadores deben seguir la misma trayectoria de costos que hizo que los paneles solares y las baterías fueran asequibles. Eso requeriría una rápida duplicación de la producción global acumulada. La energía solar alcanzó esa escala porque los mercados de consumo impulsaron la demanda a cientos de gigavatios. Las baterías siguieron un camino similar en la electrónica de consumo y los vehículos eléctricos. Los electrolizadores no tienen nada parecido a ese volumen de producción. Su tasa de duplicación es lenta, su aprendizaje por duplicación es mucho menor que el de los paneles solares o baterías de estado sólido, y su tasa de descuento refleja esa realidad, un punto clave en el artículo que provocó reacciones. Sin una rápida reducción de los costes de los electrolizadores, el hidrógeno no puede convertirse en un portador de energía barato.

La segunda condición es que los electrolizadores deben dominar los costos de capital para que la caída de los precios de las chimeneas tenga un efecto importante en el proyecto general. Este no es el caso. La pila es sólo una parte de un sistema complejo. La purificación, compresión, refrigeración, manipulación del almacenamiento, transformadores, aparamenta y sistemas de seguridad del agua añaden grandes costos que no disminuyen con las reducciones de los precios de las chimeneas. Se trata de componentes mercantilizados ensamblados en una importante instalación industrial. Incluso si los electrolizadores se vuelven mucho más baratos, el costo total de capital se desplaza sólo una pequeña cantidad. El hidrógeno no puede convertirse en un portador de energía barato a menos que la pila sea el componente de mayor costo, y no lo es.

La tercera condición es que la electricidad renovable restringida debe estar disponible en los lugares correctos y en las cantidades correctas. La producción de hidrógeno sólo resulta de bajo costo si puede funcionar con electricidad de costo casi nulo durante gran parte del tiempo. La reducción ocurre en áreas remotas o en partes de una red que carecen de carga y transmisión. La demanda de hidrógeno industrial existe en lugares muy diferentes. No existe una manera fácil de igualar estas dos realidades. El hidrógeno no puede escalar como vector de energía a menos que la electricidad que es casi gratuita sea abundante y esté disponible cerca de la demanda, y esto no ocurre.

La cuarta condición es que el hidrógeno debe ser barato de distribuir. La producción y la demanda rara vez coinciden, por lo que la distribución barata es esencial. Transportar hidrógeno en camión cuesta más que producirlo. La construcción de tuberías presenta desafíos de fugas, problemas de fragilización y costos constantes de compresión. Incluso los gasoductos bien gestionados suministran hidrógeno a un coste elevado en comparación con el movimiento de electrones o el movimiento de gas natural. El hidrógeno no puede convertirse en un portador de energía barato a menos que la distancia no importe, y la distancia sí importa.

La quinta condición es que el almacenamiento de hidrógeno debe ser barato y estar disponible en muchos lugares. Los portadores de energía no sólo deben mover energía a través del espacio sino también a través del tiempo. Los tanques de hidrógeno comprimido son caros. El almacenamiento de hidrógeno líquido es aún más caro y conlleva grandes pérdidas de energía. Los transportistas químicos añaden pasos de conversión y problemas de seguridad. Las cavernas de sal son de bajo costo pero existen sólo en unas pocas regiones y a menudo lejos de la industria. Sin opciones de almacenamiento de bajo costo, el hidrógeno no puede cumplir ninguna de las funciones que se esperan de un vector energético amplio.

La sexta condición es que la demanda de hidrógeno debe crecer en la calefacción, la movilidad y la industria para que los oleoductos y las redes de almacenamiento tengan un rendimiento suficiente para ser rentables. Los gasoductos sólo tenían sentido porque los hogares, los edificios comerciales, las centrales eléctricas y la industria utilizaban el mismo combustible. El hidrógeno no tiene ese perfil de demanda. Se han cancelado las pruebas de calefacción doméstica con hidrógeno, y ahora más de 60 estudios independientes concluyen que no tiene lugar competitivo en términos de costos en la calefacción de edificios. Los esfuerzos de seguridad de Arup descubrieron que su potencial de fuerza explosiva es mucho mayor que el del gas natural, lo que requiere grandes orificios de ventilación pasiva en cualquier edificio que lo utilice. Los vehículos de hidrógeno están en retroceso incluso donde alguna vez tuvieron apoyo, e incluso los vehículos pesados ​​de celda de combustible en China experimentaron una caída del 45% en las ventas en los primeros nueve meses de este año. Los autobuses eléctricos a batería dominan las ventas a nivel mundial. El calor industrial se está trasladando a los sistemas eléctricos. Sin usos finales importantes, la columna vertebral del oleoducto no aparece, y sin la columna vertebral del oleoducto, los costos de distribución siguen siendo altos.

La séptima condición es que la electricidad renovable de bajo coste no debe ser reemplazada por cargas de mayor valor. La electricidad tiene muchos usos con una fuerte disposición a pagar. Los vehículos eléctricos, las bombas de calor, los centros de datos, los equipos industriales y los cargadores de baterías superan a los productores de hidrógeno. El hidrógeno necesita costes de electricidad muy bajos para superar sus pérdidas de eficiencia. Mientras las cargas de mayor valor utilicen la electricidad renovable de menor costo, los productores de hidrógeno nunca obtendrán el bajo precio de la electricidad necesario para ser competitivos como portador de energía.

El hidrógeno desempeña un papel importante en varias industrias y seguirá haciéndolo, pero ese papel no lo convierte en un vector energético amplio. Se deben cumplir siete condiciones para que el hidrógeno alcance esa posición. Estas condiciones no coinciden en el mundo real. Los sistemas energéticos premian la eficiencia, la escalabilidad, el bajo costo de distribución y la fuerte demanda de uso final. La electricidad cumple esas pruebas. El hidrógeno no.