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Hidrógeno verde y almacenamiento de energía: claves para un futuro sostenible

Dentro nuestro contexto actual, con la crisis climática siendo un factor base para las políticas e innovación de tecnología, en pro de conseguir una reducción significativa de las emisiones contaminantes y la descarbonización de los procesos de las industrias en general, el mundo vuelca sus esfuerzos en el uso de energías renovables, limpias y sustentables que apoyen en avances y cumplimiento de las metas que nos hemos propuesto en los años por venir.

En este sentido, Ulises Cano Castillo, investigador y desarrollador de tecnologías de hidrógeno para Sener, comparte en entrevista exclusiva para Global Energy su visión acerca de los avances significativos en tecnología y aprovechamiento de hidrógeno verde, así como la evolución en el sector de almacenamiento de energías renovables en México y a nivel mundial.

“Necesitamos ganar experiencia sobre los distintos escenarios y tecnologías disponibles para maximizar el uso de fuentes limpias y sustentables. Más proyectos que incorporen almacenamiento a la producción de energía renovable y darle una mayor viabilidad a las renovables, técnica y financieramente”, destaca el investigador.

Reconocimiento de las energías renovables

A mediados de este año, el gobierno compartió los avances en la construcción de un nuevo proyecto de red fotovoltaico ubicado en Sonora, el cual integrará un sistema de almacenamiento con baterías de litio, un proyecto que Ulises Cano menciona como el más grande en términos de generación energética solar.

Asegura que esto es un reconocimiento por parte del gobierno federal de que el almacenamiento de energía, empatado con las fuentes renovadas de energía, puede traer beneficios en la forma en que utilizamos dichas fuentes primarias limpias. Además de que, en dicho estado de la república, el descubrimiento de yacimientos de litio ha generado un revuelo y próximos proyectos para su uso.

“Siempre habrá que cuidar el hecho de que cada fuente primaria de energía renovable es distinta, –fotovoltaica, eólica u otras–, cada una tiene sus particularidades y, en ese sentido, el almacenamiento también tiene que considerar esas características”.

Mientras tanto, alrededor del mundo, reconoce que la necesidad de amortiguar la variabilidad en las fuentes de energía renovable por medio tecnología del almacenamiento favorece que se introduzcan y expandan con mayor facilidad, transitando hacia una sociedad limpia. Factor que no sólo destaca a nivel internacional, sino como un avance a nivel nacional para la creación de nuevos proyectos e innovación en tecnologías que permitan una mayor generación, almacenamiento y aplicación de herramientas de acopio, de forma técnica y financiera.

Sistemas cercanos y sustentables

Con la llegada de la emergencia sanitaria por COVID-19 en 2020, el uso del hidrógeno como una energía limpia y sustentable fue reconsiderar dentro del portafolio, debido a que, de acuerdo con el experto, la combinación de renovables e hidrógeno se vuelve atractivo gracias a la posibilidad de almacenar dicha materia por tiempos prolongados.

“Sabemos de los beneficios del hidrógeno y estamos convencidos que, bajo ciertas condiciones, puede ser una respuesta interesante para presentar opciones mucho más sustentables y, en ciertos casos, para descarbonizar y transitar hacia lo que queremos sea una sociedad descarbonizada en 2050”, compartió.

En términos de infraestructura, Ulises Cano menciona que si bien no nos encontramos en las mejores condiciones, la explotación del hidrógeno verde puede incentivar a generar mayores inversiones no sólo por parte de los gobiernos mundiales, sino de las entidades privadas, para una creación de proyectos a gran escala que apoyen la transición de industrias, que hagan uso de combustibles fósiles dentro de sus procesos, a este energético limpio.

Compartió que, en este sentido, la producción como la del acero o el concreto, que son grandes consumidores de combustibles fósiles, generan un 14% de emisiones de CO2 a nivel mundial –y 47% dentro del conjunto de las industrias en general–, por lo que asegura que el uso del hidrógeno verde podría explotarse como un elemento favorable, incentivando el crecimiento de infraestructura y construcción de plantas de gran tamaño, con una mayor viabilidad económica, indispensables para su generación.

Sin embargo, resaltó que existen otros factores limitantes antes de lograr explotar el hidrógeno verde dentro de las industrias a nivel global. “Por ahora, se ve mayor actividad en la producción y en el uso final, pero la infraestructura necesaria, que contempla el transporte de hidrógeno, cuenta con contados proyectos que exploran las posibles vías de traslado”.

Pese a esto, se espera que la demanda de hidrógeno siga creciendo; actualmente, se prevé que la producción ha superado los niveles pre-pandemia, de 87 millones de toneladas en 2019 a 94 millones de toneladas métricas al día de hoy. Dicha cifra, en perspectiva, representa un 2.4% del total necesario de energía global en un año.

En este sentido, destacó que nuevos proyectos, como la reducción de acero con hidrógeno verde, podrían disparar inicialmente la demanda, detonando un apetito en cuanto a la infraestructura y toda la cadena de valor respectiva se refiere.

“Podemos abrir mercados que sean grandes usuarios del hidrógeno para descarbonizarlos y, al mismo tiempo, promover el desarrollo de la infraestructura que se requiere para considerarlo dentro del escenario energético”.

Tecnología clave del sector renovable

Dentro de las ventajas con las que cuenta este energético renovable, destaca su versatilidad debido a que puede ser utilizado en diferentes industrias y de diferentes formas. Un ejemplo de esto lo podemos encontrar en la industria eléctrica, donde las turbinas de gas, que tradicionalmente hacen uso de gas natural, son capaces de aceptar hidrógeno para sus procesos por medio de ligeras modificaciones a la tecnología.

A la par, se ha anunciado la posibilidad en el uso de una mezcla de ambos gases, reduciendo así la huella de carbono. “Empresas líderes en tecnología de turbinas a gas se han animado a decir que ya cuentan con prototipos, o se encuentran probando algunos proyectos demostrativos, de este tipo de tecnología haciendo uso del hidrógeno en un 100%”.

De acuerdo con el investigador, una de las tecnologías relevantes asociada a la producción de este gas es la electrolisis, proceso en el cual la electricidad renovable es utilizada para descomponer agua en hidrógeno y oxígeno.

En cuanto al almacenamiento, destacó que las celdas o pilas de combustible, desarrolladas a finales de los años noventa, se han consolidado en el sector automotriz respecto a su uso en el transporte de larga distancia. “Hay diversas tecnologías que, a lo largo de la cadena de valor del hidrógeno, son claves en función de cuál es el uso final que le vamos a dar”.

Proyectos de interés común

La innovación de las herramientas y tecnologías para la generación y cogeneración de energías renovables, así como su almacenamiento y transporte, se encuentra en constante avance. El desarrollo de estos implementos asegura un futuro más prometedor en su implementación dentro de las industrias.

En este sentido, Sener, empresa española de desarrollo de soluciones en ingeniería y tecnología sostenible, trabaja actualmente en un proyecto IPCEI (Proyectos Importantes de Interés Común Europeo, por sus siglas en inglés) para la producción de hidrógeno vía electrólisis; este proyecto, financiado en parte por la Comunidad Europea, cuenta con dos vertientes.

Dentro de la primera, se trabaja para evolucionar la tecnología de electrólisis alcalina, técnica más antigua y conocida a nivel industrial, pero que ha visto reducida su evolución en las últimas décadas. Al respecto, Sener detecto oportunidades de mejoras, sobre todo a nivel sistema, importantes para escalar a mayor capacidad.

“Estamos hablando de megawatts y gigawatts, las capacidades que se espera que en próximos años se vayan instalando en las plantas para poder satisfacer la demanda y que se deberá cubrir si es que deseamos alcanzar las metas de descarbonización en los diferentes sectores”.

En cuanto a la segunda, Sener desarrolla tecnología basada en la electrólisis aniónica, la cual tiene la promesa de ofrecer beneficios similares a la alcalina, así como los bajos costos, pero con una mayor dinámica en la operación y eficiencia, similar al uso de tecnología de membrana de intercambio de protones.

Por otro lado, la compañía se encuentra incursionando en el crackeo de amoniaco, una herramienta fundamental en los retos tecnológicos del transporte de hidrógeno, gracias a que esta molécula puede transportar tres átomos de dicho gas y que, mediante el proceso antes mencionado, puede se puede extraer.

“El hidrógeno podrá ser producido en México, transformado en amoniaco, transportado mediante buques por largas distancias al mercado consumidor –en Norteamérica, Europa, Asia– y recuperado mediante crackeo para su uso final”, compartió Ulises Cano.

Energía de México y España

Si bien, la exploración de tecnologías en el sector de energías renovables es a nivel mundial, los avances e implementaciones por parte de las industrias son diferentes por región.

El investigador mexicano, con amplia experiencia en el sector del hidrógeno verde, asegura que en España existen condiciones nacionales, regionales y europeas favorables y que incluyen programas que incentivan la introducción y aprovechamiento de tecnologías para generación de fuentes renovables.

Igualmente, las entidades de gobierno han identificado estas herramientas tecnológicas como grandes oportunidades para inversión en mercados futuros, que puede resultar no sólo en industrias y aire limpio, sino en una vía hacia una oportunidad de crecimiento energético sustentable.

En México, pese a ser un país considerado con un alto potencial de energías renovables, como en el caso de la energía solar y eólica, por parte de instituciones internacionales como la Agencia Internacional de Energía (IEA) y la Agencia Internacional de las Energías Renovables (IRENA), no se ha aprovechado debido a la falta de dirección a nivel federal.

Sin embargo, a nivel estatal, Ulises Cano asegura se ha visto un interés en el potencial del hidrógeno, como eje de crecimiento y creador de oportunidades locales, como es el caso de Tamaulipas, Puebla y Nuevo León. Además, resaltó que el país puede ser un productor y exportador de este crucial elemento.

“(En México) se están haciendo esfuerzos en rubros asociados al almacenamiento de energía y al transporte eléctrico a nivel local, y esto da indicativos de un interés en detonar un mayor uso de fuentes renovables”, subrayó.

En cuanto a las empresas privadas de la región, existe un interés en la implementación de esta tecnología y un acercamiento a las instituciones nacionales, incluso de empresas estatales del sector, en pro de una expansión e incorporando el tema a sus planes a futuro.

“Sabemos que hace falta programas que puedan incentivar y favorecer las inversiones en este tipo de tecnologías, por todos los beneficios que puede implicar esto”.

Asimismo, mencionó que con la implementación de programas, los gobiernos, tanto nacional como estatales, podrán considerar esta inversión no como un gasto, sino como una ganancia a largo plazo. En particular porque estas nuevas tecnologías van generando cadenas de valor que podrán multiplicar los beneficios durante la transición energética.

Desarrollo del mercado de hidrógeno

Si bien hablamos de los avances e iniciativas en beneficio de esta transición a energías limpias y renovables, es importante resaltar la necesidad de proyectos para generar un aprendizaje y experimentación de los posibles escenarios de este sector.

Es de suma importancia crecer hacia una transición donde aprovechemos los recursos naturales, como el solar y eólico, que permita, a la par, informar a los mercados de los beneficios de dicho proceso, con ejemplos realistas, para la consideración de una adopción total y llegar a las metas de descarbonización al 2050.

“Hace falta que, aquellos que trabajamos en estos temas, podamos dar información verídica de este tipo de proyectos, con ejemplos, con propuestas y a lo mejor con modelos de negocio nuevos que están surgiendo”, compartió el investigador.

Igualmente, un factor determinante será la regulación de los mercados y una certeza jurídica por parte de los gobiernos, así como interés en la creación de certificaciones y la homologación de los mercados internacionales.

En esta línea, Ulises Cano compartió que es de vital importancia que nuestro gobierno conozca a fondo el potencial de las energías renovables en el país – solar, eólico, hidráulico, minihidráulico, biomasa–, tanto por estado como por región, y reconocer tanto las opciones tecnológicas como sus posibles impactos en términos de crecimiento, descarbonización, sustentabilidad, cadenas de valor, inversiones empleos y más.

En general, además del gobierno y las empresas privadas, deberán promover el diálogo que traiga consigo mayores avances, incluyendo entes reguladoras, instituciones de crédito, agrupaciones profesionales, academia, entre otras, trabajando unas con otras para potenciar esta transición.

“Si bien esto lo intentamos hacer con la Sociedad Mexicana de Hidrógeno, la realidad es que no ha permeado tanto hacia las esferas de gobierno o hacia el sector privado”, mencionó. “Hoy en día hay más intereses en el sector privado, así que hay una inercia que debería aprovecharse para que esto pueda ocurrir en México”.

Futuro energético mundial

Sin duda, las fuentes de energía renovable continuarán ganando espacios en el portafolio del sector energético global, así como en su empleo y consumo en los sectores industriales en general.

El especialista en desarrollo de hidrógeno de Sener, espera que en los próximos años continue la proyección de nuevas tecnologías, de tal forma que permita el aprovechamiento estas energías renovables y una mejora en el despacho de etas por medio de los operadores de la infraestructura eléctrica de los países, sin intermitencias de por medio.

Enfatizó su deseo de que exista un binomio completamente integrado de fuentes renovable con tecnologías de almacenamiento como parte de la oferta energética, para dar una viabilidad y solución a las necesidades de energía en el mundo.

“Espero que surjan más opciones para que podamos aprovechar estas fuentes renovables de energía y que no nos preocupemos por afectar la infraestructura eléctrica. Que lo hagamos, además, de una manera mucho más sustentable para generaciones futuras”, finalizó.

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