Puede que aún no esté tan lejos, pero si nos deshacemos del gas natural, ¿qué debemos hacer? ¿Cómo mantendremos nuestros hogares cálidos y cómodos en el futuro? Para responder a esta pregunta, vamos analizar una forma de energía que seguro es más presente que futuro.
¿Qué es el hidrógeno?
El hidrógeno es el átomo más pequeño que existe y, como un par, forma la molécula de hidrógeno (H 2) que es gas en condiciones normales. Es inodoro, incoloro, ligero e inflamable. Cuando se quema gas hidrógeno, se libera mucha energía y solo se produce agua como producto de combustión. Eso es lo que hace que este gas sea tan interesante. Después de todo, no se producen emisiones de gases de efecto invernadero y, por lo tanto, es una posible alternativa sostenible al gas natural.
Sin embargo, en comparación con el gas natural, existen aún más diferencias, siendo la más importante que el hidrógeno no emite contaminantes que se liberan en la naturaleza. A diferencia del gas natural, el hidrógeno no es una fuente de energía, sino que se encuentra bajo el término portadores de energía. Esto se debe a que primero se debe producir gas hidrógeno y esto requiere energía y materias primas.
¿Es peligroso el hidrógeno?
A presión y temperatura normales, el hidrógeno es un gas incoloro, inodoro y muy ligero. Según el profesor Ad van Wijk, la afirmación de que el hidrógeno es peligroso no está justificada. El hidrógeno es comparable al gas natural. Ambos son altamente inflamables. Pero se producen menos accidentes con el hidrógeno, ya que no forma monóxido de carbono tóxico durante la combustión. Además, es tan ligero y volátil que se escapará de la vivienda a través de las grietas en caso de una fuga.
El hecho de que el hidrógeno no tenga olor hace que sea difícil detectar una fuga. Es por eso que en el futuro se tendrá que agregar un olor reconocible al hidrógeno en nuestras tuberías para que sea fácil para las personas reconocer cuándo este gas tiene fugas. Así es como funciona con el gas natural en este momento, que es también inodoro.
Hidrógeno gris, azul y verde
Existen varios métodos para producir hidrógeno. Los procesos más importantes son el gas natural de “reformado con vapor” y la “electrólisis” del agua. Con la “reforma de vapor”, la materia prima es gas natural y, por lo tanto, se libera CO 2 durante este proceso. Llamamos a esto hidrógeno gris, y este método no proporciona beneficios climáticos directos. En el momento en que captura y almacena el CO 2 durante este proceso, no se liberará a la atmósfera y, en ese caso, el proceso será neutral en términos climáticos.
El hidrógeno producido se llama hidrógeno azul. Sin embargo, lo más interesante es usar “electrólisis” de agua. El hidrógeno se plantea entonces como agua (H 2 O) se dividirá en gas de oxígeno (O 2 ) y gas hidrógeno (H 2 ). Para esa división, se necesita energía en forma de electricidad. Si la electricidad necesaria para este proceso proviene de fuentes renovables (como la energía eólica o solar), hablamos de hidrógeno verde.
Usos del Hidrógeno
El hidrógeno es adecuado para aplicaciones en el sector industrial y el sector del transporte.
¿Aprovechar las tuberías de gas para el Hidrógeno?
Por supuesto, sería ideal si pudiéramos simplemente reemplazar el gas en el futuro con hidrógeno. Donde nuestras viviendas recibieran hidrógeno a través de las tuberías de gas existentes y simplemente pudiéramos calentar nuestra casa con la caldera de calefacción central de toda la vida. Desafortunadamente, esto no están fácil de realizar, porque el hidrógeno y el gas natural difieren demasiado entre sí. Pero técnicamente es posible, según un estudio reciente.
Los ajustes a la infraestructura de gas actual serían limitados y principalmente relacionados con la medición de la cantidad de gas suministrado. Esto se debe a que el hidrógeno es más liviano y se evapora más fácilmente que el gas natural. Como resultado, un mayor volumen fluirá a través de la red de gas y las bombas y el equipo de medición deberían ajustarse en consecuencia. Los costos de este cambio podrían ascender a 700 millones de euros.
Nuestras calderas actuales no son adecuadas para quemar hidrógeno. Si queremos cambiar a hidrógeno, cada vivienda necesitará una caldera de hidrógeno. Este tipo de caldera, ya tiene desarrollada un prototipo, que tiene quemadores adaptados que son adecuados para quemar hidrógeno.
¿Es eficiente calentar los hogares con Hidrógeno?
Para responder a esta pregunta, tendremos que comparar toda la cadena energética, desde la fuente hasta el hogar, de ambas técnicas. Porque con cada paso en la cadena se pierde energía.
Cadena de energía de hidrógeno verde
La cadena energética del hidrógeno verde comienza en la fuente: la electricidad verde. Esta energía verde será transportada desde el parque eólico o solar a través de líneas eléctricas hasta la planta de hidrógeno. Se pierde alrededor del 2% de la rentabilidad. Sin embargo, las mayores pérdidas están en la producción de hidrógeno, la eficiencia del proceso de electrólisis más utilizado (electrólisis PEM) es de alrededor del 75%.
Después, el hidrógeno producido primero tendrá que ser comprimido antes de que pueda fluir a través de la línea de gas actual, lo que resulta en una pérdida de aproximadamente el 7%. El transporte a través de las tuberías de gas hasta el hogar también se realiza con una pérdida de eficiencia de alrededor del 2%.
Una vez en la vivienda, el hidrógeno en la caldera se quemará y el calor se usará para calentar la casa. Sin embargo, parte del calor se pierde a través de la salida de gases de combustión. Esto no está del todo claro ya que las calderas de hidrógeno aún no están en el mercado. En aras de la simplicidad, supongamos que este proceso se ejecuta con un 100% de eficiencia (sin embargo, es probable que esto sea alrededor del 90% en la práctica). En total, en toda la cadena, la eficiencia llega a alrededor del 67%.
Cadena de energía de una bomba de calor aire-agua
También con la bomba de calor aire-agua, en primer lugar, suponemos que nuestra fuente consiste en electricidad renovable. Las primeras pérdidas son entonces una pérdida de eficiencia del 2% debido a la transmisión de electricidad a un nivel de alto voltaje. Luego, la electricidad, que funciona con una bomba de calor, también debe transportarse a la vivienda. Esto se debe en parte a través de la red de baja y media tensión con una pérdida de eficiencia de aproximadamente el 5%.
La bomba de calor utiliza la electricidad suministrada a través de la red para extraer el calor del aire exterior y, por lo tanto, calentar el hogar. Esta eficiencia de este proceso es muy alta y está indicada por el valor SCOP. Qué tan alto sea este valor depende de la propiedad. Para una bomba de calor instalada correctamente, podemos asumir un SCOP de al menos 3.0.
Esto proporciona una eficiencia mínima del 280% para la bomba de calor aire-agua en toda la cadena. Por lo tanto, calentar una casa con una bomba de calor es un factor 4 veces más eficiente que calentar la misma casa con gas hidrógeno.
La comparación de las eficiencias, por supuesto, solo muestra que la bomba de calor es mucho más favorable en el consumo. Si es financieramente mejor calentar una vivienda con una bomba de calor en comparación con una caldera de hidrógeno es una pregunta completamente diferente. Esto depende mucho de la casa, donde es importante saber que una bomba de calor solo logra su alta eficiencia si la vivienda está suficientemente aislada y tiene calefacción a baja temperatura.
Conclusión del futuro del hidrógeno
La bomba de calor es actualmente la forma más eficiente de calefacción, pero a veces requiere, en el caso de viviendas antiguas, una inversión (demasiado) alta. En un futuro no muy lejano existirá el hidrógeno como una de las alternativas para calentar nuestros hogares. Por el momento, sin embargo, no parece factible calentar nuestros hogares con hidrógeno. Dado que no existe suficiente capacidad de electricidad (renovable) para la producción de todo este hidrógeno (verde).
