Acelera el interés y la actividad en el hidrógeno

¿Causas? Gobiernos que reconocen su papel en la transición energética y empresas que aprovechan las nuevas oportunidades de mercado mediante el suministro de servicios, productos, tecnologías y proyectos.

Se ha prestado mucha atención a:

• desarrollo previo de plantas de producción de hidrógeno con bajas emisiones de carbono (tanto verdes como azules)
• avances posteriores en tecnologías de pilas de combustible y casos de uso industrial del hidrógeno.

Sin embargo, la infraestructura intermedia necesaria para almacenar y transportar el hidrógeno ha recibido menos atención.

El desarrollo de este eslabón crítico de la cadena de valor es vital para garantizar todo su potencial como materia prima industrial, combustible y vector energético, salvando las distancias entre producción y consumo.

Necesidad de almacenamiento y distribución de hidrógeno

A pesar de su impresionante densidad energética gravimétrica, el reto es solucionar la complejidad de almacenamiento y transporte.

Su bajísima densidad en condiciones ambientales se traduce en una baja densidad energética volumétrica. Por consiguiente, es necesaria una compresión importante (de 100 a 700 bares) o la licuefacción a un punto de ebullición extremo de -253 °C para aumentar su densidad energética volumétrica y poder almacenar y transportar cantidades adecuadas.

Aunque maduros, los métodos actuales de almacenamiento en gas comprimido y líquido criogénico consumen mucha energía, lo que disminuye el contenido energético neto del hidrógeno.

• La compresión consume entre el 10 % y el 30 % de la energía original.
• La licuefacción puede llegar hasta el 40 %, con la carga añadida de requerir una planta de licuefacción separada, lo que supone una inversión de capital considerable.

Estas ineficiencias dificulta la movilidad de los FCEV y el almacenamiento de energía, al reducir drásticamente la eficiencia energética global.

Más problemas

• Riesgos de seguridad en el almacenamiento de gas comprimido.
• La ebullición en el almacenamiento de H líquido2 provoca pérdidas de hidrógeno.

En definitiva, el transporte nacional e internacional de hidrógeno sea caro e ineficiente.

En el mundo hay 5 000 kilómetros de gasoductos de hidrógeno pero su alcance se restringe en gran medida a regiones específicas como partes de Texas y Luisiana alrededor de la costa del Golfo o zonas de Francia, Bélgica, Países Bajos y Alemania.

Normalmente explotados por gigantes del gas industrial como Air Products, Linde y Air Liquide, abastecen a instalaciones industriales como refinerías situadas a una distancia limitada de los centros de producción.

Este confinamiento pone de relieve la acuciante necesidad de ampliar las redes de gasoductos para conectar más ampliamente las distintas regiones de producción y consumo.

Opciones de almacenamiento de hidrógeno y sus casos de uso

La elección óptima depende del tamaño del almacenamiento y de la aplicación.

• Los tanques de almacenamiento de gas comprimido e hidrógeno líquido seguirán sirviendo para aplicaciones de almacenamiento estacionario, como las estaciones de repostaje de hidrógeno.
• Las esferas de hidrógeno líquido almacenan grandes cantidades en centros de producción y terminales de importación y exportación.
• Tenaris (almacenamiento de gas comprimido), Chart Industries (tanques de H líquido2 ) y McDermott CB&I (recipientes esféricos de H líquido2 ) ya suministran estas soluciones bien comercializadas.

Los depósitos de hidrógeno comprimido ganan terreno en el mercado de los FCEV ya que son los más adecuados para almacenar hidrógeno a bordo de un vehículo.

Los sistemas de almacenamiento que utilizan hidruros metálicos resultan prometedores para aplicaciones estacionarias similares a los actuales sistemas de H comprimido y líquido2 . Estos sistemas, que funcionan a presiones mucho más bajas (10-50 bares) y utilizan ciclos de presión para la adsorción/liberación, pueden ser más adecuados para aplicaciones de almacenamiento de energía de hidrógeno debido a la reducción del consumo de energía y, por tanto, a la mejora de la eficiencia de ida y vuelta.

GKN Hydrogen está avanzando en el almacenamiento de energía fuera de la red y en la cogeneración residencial de calor y electricidad (CHP).

Muchas más empresas están desarrollando sistemas basados en hidruros metálicos.

El almacenamiento subterráneo de hidrógeno, que utiliza depósitos como cavernas de sal, se basa en métodos ya establecidos de almacenamiento de gas natural.

Operadores como Uniper y Gasunie prevén integrar estas instalaciones en las redes de conducciones de hidrógeno.

El almacenamiento subterráneo será clave en el almacenamiento estacional de hidrógeno en épocas de menor demanda, al igual que el almacenamiento de gas natural.

Las instalaciones subterráneas también pueden ser utilizadas por proyectos industriales como reserva de hidrógeno: HYBRIT (fabricación sostenible de acero en Suecia) utiliza una caverna de roca revestida (LRC). Sin embargo, la reglamentación y los largos plazos de desarrollo de los proyectos siguen siendo el gran reto.

Chingis Idrissov, Analista Tecnológico de IDTechEx