Producción de hidrógeno verde en Chile, la ruta hacia la sustentabilidad energética

Chile posee un potencial renovable envidiable, las tecnologías para la producción, almacenamiento de hidrógeno verde y producción de energía eléctrica en pilas de combustible, ya están disponibles para aplicaciones a nivel industrial. Por lo tanto, Chile cuenta con la materia prima necesaria (energías renovables), pero ello no es suficiente para desarrollar la economía del hidrógeno verde, que nos permita descarbonizar nuestra matriz energética, independizarnos del petróleo y, finalmente, transformar a Chile en un exportar de energía verde, renovable y sustentable.

Dr. Lorenzo Reyes-Bozo Director de Ingeniería Civil Química, Universidad Autónoma de Chile

Aunque Ud. no lo crea, Chile posee un potencial renovable que se equipara con las reservas de petróleo de Arabia Saudita; aquel mismo barril que hoy tiene su precio a la baja y que en un contexto de cambio climático podría dejar de ser el principal combustible de nuestra era. El potencial solar en la zona norte y central del país es del orden de 1.700 GW, el cual, puede ser aprovechado mediante el uso de tecnología solar fotovoltaica y concentración solar de potencia, mientras que, en la zona centro y sur del país el potencial hidroeléctrico y eólico alcanza unos 45 GW. Otras fuentes renovables, como la geotermia, la mareomotriz y la biomasa podrían contribuir al potencial energético nacional. Con ello, Chile alcanza los 1.850 GW, lo cual, equivale a unas 70 veces la capacidad instalada actual de generación eléctrica.
 
Sin embargo, para hacer gestionables estas energías se debe determinar una adecuada estrategia para almacenarla. Una solución técnicamente factible, económicamente viable y socio-ambientalmente benigna es la producción de hidrógeno verde. Así, de vista al 2050, el hidrógeno verde, es la clave para la transición energética, pues su uso como combustible además debe considerarse como alternativa a los combustibles fósiles: carbón, petróleo crudo y gas natural, y sus derivados; combustibles que van de salida en materias de descarbonización. Por lo tanto, el hidrógeno verde tiene el potencial de ser una fuente de energía limpia, confiable, asequible y libre de emisiones de gases de efecto invernadero (CO2 y CO). Si a nivel mundial se han masificado las plantas de generación de energía renovable; asociado a ellas, la producción de hidrógeno verde a partir de la electrólisis del agua es el método de producción más adecuado y el que más interés está despertando por parte de las industrias y las administraciones de los diferentes países.
 
La electrólisis es un proceso electroquímico por el cual, a partir de electricidad, se obtiene hidrógeno y oxígeno a través de la descomposición de la molécula de agua. Es un método que permite la producción de hidrógeno de manera limpia, siempre y cuando la energía que se utilice para el proceso provenga de fuentes renovables. En función de la temperatura de operación, la electrólisis del agua se puede realizar a baja temperatura a través de electrolizadores alcalinos o de membrana de intercambio protónico, mientras que, a alta temperatura se ha avanzado en la aplicación de electrolizadores de óxido sólido. La electrólisis alcalina y polimérica son tecnologías maduras actualmente siendo utilizadas a escala industrial, permitiendo la producción de hidrógeno en el rango de los MW. Rango deseable a gran escala.
 
Por lo tanto, el hidrógeno verde, como aquel producido a partir de los excedentes de energía renovable, nos permite almacenar energía de diversas formas de acuerdo con las necesidades específicas que necesitemos: hidrógeno gaseoso en estanques de alta presión, hidrógeno líquido en estanques aislados, almacenamiento en hidruros metálicos, amoníaco y otros líquidos orgánicos, entre otras. Tal flexibilidad nos da una ventaja técnica, pues cuando la producción de energías renovables es inferior a la demanda energética, este mismo hidrógeno -previamente almacenado- se introduce en una pila de combustible (reacción inversa a la de electrólisis que genera electricidad, agua y calor), o una turbina de gas en ciclo simple o ciclo combinado, generando nuevamente electricidad de forma que complementa la energía eléctrica producida por la planta renovable. Por lo tanto, a partir del mismo hidrógeno que se almacenó, se puede producir energía eléctrica, así como, usarlo directamente en transporte, mezclar con CO2para crear metano sintético, con nitrógeno para crear amoniaco verde, entre otras. De esta forma, el hidrógeno verde es la piedra angular o “filosofal” para transformar a distintos tipos de combustibles (Power to X), siendo una fuente flexible y confiable de energía.
 
Los principales desafíos y oportunidades que tiene Chile para desarrollar una economía del hidrógeno, considera los siguientes elementos claves: conocimiento tecnológico, avanzar en estándares y regulaciones aplicadas a toda la cadena de valor de la producción, atraer inversiones que permitan desarrollar el potencial renovable del país, usando el hidrógeno verde como vector energético clave para el almacenamiento, distribución y uso de la energía; transformarlo en una alternativa real para sectores claves en el país, por ejemplo, en aplicaciones en la industria minera y otros sectores productivos que tengan impacto en el PIB nacional; y el desarrollo de capacidades técnicas asociadas al uso, desarrollo y aplicación de nuevas tecnologías, procesos y certificaciones necesarias para la generación de hidrógeno verde.
 
En síntesis, Chile posee un potencial renovable envidiable, las tecnologías para la producción, almacenamiento de hidrógeno verde y producción de energía eléctrica en pilas de combustible, ya están disponibles para aplicaciones a nivel industrial. Por lo tanto, Chile cuenta con la materia prima necesaria (energías renovables), pero ello no es suficiente para desarrollar la economía del hidrógeno verde, que nos permita descarbonizar nuestra matriz energética, independizarnos del petróleo y, finalmente, transformar a Chile en un exportar de energía verde, renovable y sustentable. Se requiere de políticas públicas apropiadas, el aporte de la empresa privada y la contribución científica de las Universidades. Con la triada, Estado-Empresa-Universidad, se podrá explotar el potencial renovable de energía, transformando a Chile en el líder mundial de producción de hidrógeno verde
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