El hidrógeno de las energías renovables como la energía solar se puede producir con cero emisiones. Lucas Coch / AAP
Usar hidrógeno como combustible limpio es una idea cuyo tiempo puede estar llegando. Para Australia, producir hidrógeno es atractivo: podría crear una nueva industria nacional lucrativa y ayudar al mundo a lograr un futuro libre de carbono.
El estrategia nacional de hidrógeno publicado el mes pasado argumenta que Australia debería estar a la vanguardia de la carrera mundial del hidrógeno. Dirigida por el científico jefe Alan Finkel, la estrategia adopta un enfoque neutral en cuanto a la tecnología, al no favorecer ninguna forma de hacer hidrógeno "limpio".
Pero importa si el hidrógeno se produce a partir de electricidad renovable o combustibles fósiles. Si bien la ruta de los combustibles fósiles es actualmente más barata, podría terminar emitiendo cantidades sustanciales de dióxido de carbono.
El Dr. Finkel y el ministro de Energía, Angus Taylor, antes de una reunión sobre la estrategia del hidrógeno. RICHARD WAINWRIGHT / AAP
No todo el hidrógeno 'limpio' es igual
El hidrógeno se puede producir utilizando electricidad a través de la electrólisis, que divide el agua en hidrógeno y oxígeno. Cuando se usa electricidad renovable, esto no produce dióxido de carbono y se conoce como hidrógeno verde.
El hidrógeno también se puede producir a partir de carbón o gas. Este proceso libera dióxido de carbono. La mayor parte del hidrógeno producido hoy se hace de esta manera.
Algunos, pero no todos, el dióxido de carbono de este proceso puede ser atrapado y almacenado en depósitos subterráneos, un proceso conocido como captura y almacenamiento de carbono (CCS).
Pero CCS es técnicamente complejo y costoso. Solo dos plantas que producen hidrógeno a partir de combustibles fósiles lo usan actualmente: uno en Canadá, con un dióxido de carbono tasa de captura de 80%y uno en los Estados Unidos con una menor tasa de retención.
En Australia, el único proyecto CCS a gran escala operativo es el de Chevron Proyecto de gas Gorgona (no hidrógeno) en Australia occidental Después de un retraso significativo, y tres años desde que el proyecto comenzó a suministrar gas, la captura y almacenamiento de carbono comenzó este año.
No se garantizan altas tasas de captura de carbono
La estrategia de hidrógeno utiliza el término "hidrógeno limpio" para el hidrógeno producido a partir de electricidad renovable y de carbón o gas con captura de carbono. Y supone un escenario de "mejor de los casos" en el que 90-95% de dióxido de carbono se captura de los combustibles fósiles.
Tales tasas son técnicamente posibles, pero no se han logrado hasta la fecha. Las tasas de captura más bajas no se examinan en la estrategia.
Con tasas de captura 90-95%, el hidrógeno a base de carbón y gas consume mucho menos carbono que los usos tradicionales de combustibles fósiles. Pero una tasa de captura de 60% significa que el hidrógeno del carbón tiene una intensidad de emisiones similar a la quema directa de gas natural.
Intensidad de emisiones de combustibles con y sin CCS. Los números de hidrógeno son solo para producción; La intensidad de las emisiones es mayor para el hidrógeno exportado. Fuente: cálculos de los autores, utilizando datos de la Agencia Internacional de Energía y la Administración de Información Energética de EE. UU.
La estrategia nacional no describe un mecanismo para garantizar que se cumplan las mejores tasas de captura. La producción de hidrógeno podría aumentar mucho más rápido que las instalaciones requeridas para capturar emisiones, permitiendo que grandes cantidades de gases de efecto invernadero entren a la atmósfera, similar al caso Gorgon.
Otro riesgo es que la captura de carbono no podrá alcanzar las mejores tasas por razones técnicas o de costos.
Hacia exportaciones de cero emisiones
Países como Japón, Corea del Sur y Alemania están explorando la posibilidad de usar hidrógeno de varias maneras, incluso en generación de energía, transporte, calefacción y procesos industriales..
Es posible que a algunos importadores futuros no les importe cuán limpio se produce nuestro hidrógeno, pero a otros sí.
Para ilustrar por qué las exportaciones libres de carbono son importantes, calculamos las emisiones si Australia producía 12 millones de toneladas de hidrógeno para la exportación por año, equivalente a aproximadamente el 30% de nuestras exportaciones actuales de gas natural licuado y en línea con las estimaciones de producción en la estrategia nacional.
Requeriría aproximadamente 37 millones de toneladas de gas natural o 88 millones de toneladas de carbón. Si se capturara el 90% de dióxido de carbono, las emisiones del gas totalizarían el 1.9% de las emisiones anuales actuales de gases de efecto invernadero de Australia (2018), o el 4.4% que usa carbón.
Si solo se capturara el 60% del dióxido de carbono, el hidrógeno del gas y el carbón representaría un 7.8% y 17.9% adicionales de las emisiones nacionales actuales, respectivamente, lo que dificultaría mucho más a Australia alcanzar los objetivos de emisiones existentes y futuros.
Donde invertir
En este momento, producir hidrógeno a partir de combustibles fósiles es más barato que a partir de energías renovables, incluso con la captura y el almacenamiento de carbono.
Australia también tiene grandes y listas reservas de lignito en el Valle de Latrobe de Victoria que no será utilizado por la industria de la energía de carbón en declive. El carbono capturado podría almacenarse bajo el estrecho de Bass. Y las abundantes reservas de gas del país podrían convertirse en hidrógeno, además de reemplazar o en parte reemplazar las exportaciones de gas natural licuado. Por lo tanto, no es sorprendente que la estrategia nacional haya dejado todas las opciones sobre la mesa.
Un diagrama que muestra la miríada de usos potenciales para el hidrógeno. Estrategia nacional de hidrógeno
Sin embargo, establecer instalaciones de producción de hidrógeno con captura de carbono significaría un gran gasto en equipos con vidas muy largas. Esto es arriesgado, ya que el capital se desperdiciaría si el mercado de hidrógeno con alto consumo de emisiones se derrumbara, ya sea por actitudes públicas o por un imperativo global de pasar a sistemas de energía con cero emisiones.
El mundo ya esta lejos del ritmo necesitaba cumplir con sus objetivos de reducción de emisiones y, en última instancia, debe llegar a cero neto para evitar los peores impactos del cambio climático.
Australia debería invertir en investigación y desarrollo para abaratar el hidrógeno verde. Esto requiere grandes reducciones en el costo de la electrólisis y mayores reducciones en la producción de energía renovable a gran escala. Podría generar grandes beneficios para el clima y la futura economía de exportación de Australia.
Acerca de los Autores
Frank Jotzo, Director, Centro de Política Climática y Energética, Universidad Nacional de Australia; Fiona J Beck, investigadora principal, Universidad Nacional de Australiay Thomas Longden, investigador asociado, Universidad Nacional de Australia
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