Christian de Perthuis, Universidad París Dauphine – PSL
De Julio Vernes a Jérémy Rifkin, Muchos fueron los visionarios que anticiparon el advenimiento de una sociedad del hidrógeno.. Escuchemos al ingeniero Cyrus Smith, personaje principal de La isla misteriosa (1875) :
« Sí, mis amigos, Creo que algún día el agua se utilizará como combustible., que el hidrógeno y el oxígeno que lo constituyen proporcionarán una fuente inagotable de luz y calor y de una intensidad que el carbón no puede tener. »
Durante mucho tiempo considerado un espejismo, El hidrógeno está regresando con fuerza al debate energético.. La Unión Europea publicó recientemente su estrategia de hidrógeno. y, en los treinta mil millones Plan de recuperación francés flechas en ecología, Los dos mil millones destinados al hidrógeno constituyen un verdadero salto adelante., multiplicar por veinte el dinero público previamente comprometido a este sector.
¿Podríamos estar en vísperas de una gran revolución gracias a este gas descubierto en 1766 por el químico Cavendish?, luego llamado "hidrógeno" por Lavoisier?
Si el hidrógeno no es el milagro de la novela de Julio Verne, Por otra parte, él puede constituyen un vector que acelera la transición energética hacia fuentes renovables. Con la condición de que lo liberemos de su actual dependencia de los combustibles fósiles..
Hidrógeno de ayer: un subproducto de los combustibles fósiles
Representa el 75% de la masa gaseosa del sol., El hidrógeno es considerado el elemento más abundante en el universo.. en la tierra, rara vez está presente en su estado puro: muy claro, de hecho, no está retenido por la gravitación y escapa de sus depósitos naturales..
Sin embargo, el hidrógeno está presente a nuestro alrededor., combinado con otros elementos. Por tanto, se encuentra en cada molécula de agua.. Asociado con el carbono, Está en todas las plantas y animales.. Combustibles fósiles, ellos mismos resultantes de la descomposición de la materia viva, no son una excepción.
El hidrógeno se puede producir separándolo de estos otros elementos..
De acuerdo a la Agencia Internacional de Energía (AIE), Producimos pedidos cada año. 70 Mt de hidrógeno puro. La gran mayoría de este hidrógeno proviene del procesamiento de gas natural. (69 %) y carbón (27 %). La electrólisis del agua y otras vías proporcionan el resto..
De 1975, La producción mundial de hidrógeno se ha cuadruplicado. (ver gráfico a continuación). Los dos mercados principales eran la refinación de petróleo –donde se utiliza hidrógeno para desulfurar y purificar combustibles– y la producción de amoníaco., destinado principalmente a la fabricación de fertilizantes.
Este rápido desarrollo no ha contribuido en modo alguno a la descarbonización de las economías..
En 2018, La producción mundial de hidrógeno ha provocado la liberación de 830 monte de CO2 en la atmósfera (Fuente AIE), es decir, el equivalente a 2,5 veces las emisiones de CO2 de Francia o un 25% más que los rechazos de todos los vuelos internacionales del año.
Mientras el hidrógeno siga siendo un subproducto de los combustibles fósiles, Funcionar con hidrógeno o utilizarlo para producir calor ayuda a reducir la contaminación local., pero no para reducir las emisiones de CO2.
El primer desafío de la revolución del hidrógeno consiste en pasar a una producción sin carbono.
Mañana: Las diferencias entre el hidrógeno gris, hidrógeno azul o hidrógeno verde?
El “hidrógeno gris” se refiere al obtenido directamente del gas natural o del carbón.. Por kg producido, él da la orden de 9 Kg de CO2 de gas y 20 Kg de carbón (ver gráfico a continuación). Una Europa, Casi todo el hidrógeno proviene del gas natural..
Una primera forma de limitar su huella de carbono consiste en acoplar su producción a instalaciones de captura que recuperen parte del CO2 antes de que se disipe en la atmósfera. Obtenemos entonces “hidrógeno azul”, Limitar el daño climático sin liberarnos de la dependencia de los combustibles fósiles..
En las condiciones actuales, El hidrógeno gris cuesta alrededor de 1,5 €/kg en Europa., un poco más que en Estados Unidos o China, donde el gas y el carbón son baratos. Además, Los costos de almacenamiento y transporte están limitados por la proximidad entre los sitios de producción y consumo, la mayoría de las instalaciones actuales están ubicadas en refinerías o complejos petroquímicos..
El coste de las instalaciones de captura y almacenamiento de CO2 es del orden de 1 €/kg. Dicho de otro modo, con un precio de CO2 del orden de 100€/tonelada, Sería rentable sistematizar estas instalaciones pasando del hidrógeno gris al hidrógeno azul.. con la llave, ganancias potenciales en emisiones de CO2 del orden de 750 Monte (2 % de las emisiones globales de CO2).
Otra forma de producir hidrógeno es la electrólisis, que utiliza energía eléctrica para recuperar el hidrógeno presente en el agua.. Si utilizas electricidad producida con gas natural o carbón, La operación no tiene ningún beneficio para el clima.: liberamos más CO de esta manera2 que separando directamente el hidrógeno del gas o del carbón.
Acoplando un electrolizador a una fuente de electricidad libre de carbono, obtenemos “hidrógeno verde”, CO no emisor2.
La operación es particularmente interesante., cuando tenemos importantes capacidades de producción eólica o solar cuyo coste unitario de producción se ha vuelto competitivo, tanto frente al sector fósil como al nuclear, pero cuya inyección a gran escala se topa con la dificultad de la intermitencia. La electrólisis permite entonces almacenar el exceso de electricidad transformándolo en hidrógeno, que se convierte en un integrador de fuentes renovables en el sistema energético..
Cómo hacer competitivo el hidrógeno verde
El coste de producir hidrógeno verde mediante electrólisis depende de tres parámetros: el precio de la electricidad utilizada en el electrolizador, El costo y la efectividad de este electrolizador., los costes de transporte y almacenamiento que pesan en la balanza tan pronto como el lugar de consumo está alejado del lugar de producción.
Actualmente, El coste de un kg de hidrógeno verde se sitúa en torno a 3 a 6 €/kg, es decir, de dos a cuatro veces mayor que el hidrógeno gris. Pero se encuentra en una dinámica de fuerte declive., bajo el impacto de la caída del coste de la electricidad verde y de la electrólisis.
Los distintos planes del hidrógeno pretenden acelerar el movimiento gracias a cambios en la escala de producción de electrolizadores y a inversiones en redes de almacenamiento y distribución.. Este dinero público movilizado por el lado de la oferta permite acelerar la industrialización de los pilotos resultantes de la investigación y el desarrollo.. Su uso está plenamente justificado..
Las ayudas al uso de hidrógeno verde en forma de suplemento de precio son más cuestionables desde el punto de vista económico. No animan suficientemente a los productores a reducir sus costes y estimular el consumo de energía.. Podrían reducirse mucho o desaparecer por un precio de CO2 del orden de 100 a 250 €/t.
La producción de hidrógeno verde a partir de biomasa renovable es otra vía que podría resultar interesante para su integración territorial.. Todavía se encuentra en etapa experimental.. En Francia se prueban dos opciones: de madera (proyectos de Vitry-le-François y Estrasburgo) o de biomasa agrícola (uso de cáñamo en Sarthe).
Nuevos usos del hidrógeno
Contribuir plenamente a la sustitución energética, No basta con aumentar la producción de hidrógeno verde. También es necesario desarrollar usos que permitan reducir las emisiones de CO.2 donde son más difíciles de conseguir.
En primer lugar, Podemos inyectar hasta 10 o 20% de hidrógeno verde en redes de gas, significativamente más si convertimos parte de este hidrógeno en metano mediante un proceso llamado “metanación”. Por aquí Actualmente se está probando en Francia, en Fos-sur-Mer.. Además del interés por reducir la cuota de gas fósil en la red, su interés es poder capturar y reutilizar parte de las emisiones de CO2 de la acería Fos.
Segundo, El hidrógeno permite producir electricidad a partir de pilas de combustible a bordo.. Los fabricantes asiáticos Toyota y Hyundai han comenzado a comercializar turismos de hidrógeno que tienen una mayor autonomía que los eléctricos que funcionan con baterías. Eventualmente, las aplicaciones más interesantes se refieren a los vehículos utilitarios (autobús y camión) para los cuales el peso de las baterías es una limitación importante, trenes cuando las líneas no están electrificadas y, probablemente más tarde, los aviones.
Finalmente, El hidrógeno verde podría descarbonizar mañana los procesos industriales donde es difícil desarrollar sustitutos de la energía fósil.. El más importante se refiere a la producción primaria de acero, donde el carbón se utiliza como fuente de energía y como agente reductor del mineral.. El hidrógeno podría sustituirlo y proporcionar acero sin carbono.. El primer piloto industrial que prueba esta ruta está en desarrollo en el norte de Suecia., como parte del proyecto híbrido.
Europa ante la revolución del hidrógeno
La estrategia europea del hidrógeno apuesta por el desarrollo de una oferta competitiva basada en el apoyo a la R&D, pilotos industriales y proyectos que integran el hidrógeno en ecosistemas más amplios. Gracias a diferentes programas de inversión, Europa ha puesto varias decenas de miles de millones sobre la mesa.
La nueva atención prestada al suministro constituye un giro importante en la política climática europea que hasta ahora se ha basado más en apoyar el uso de energía libre de carbono que en su producción en territorio europeo..
Este tipo de acciones de promoción de la demanda han tenido éxito, en el caso de la energía solar y las baterías, reubicar una gran parte de la producción de equipos, perdiendo potencial para la creación local de riqueza y empleo.
L'Alemania, y ahora el GRDF envía una fuerte señal al Salon des Maires, rechazar esta estrategia europea, planeando invertir respectivamente 9 y 7.200 millones de dinero público de aquí 2030.
Tienen importantes ventajas, con dos de las tres grandes empresas de la industria mundial del gas industrial (Linde y Air Liquide), principales fabricantes de equipos automotrices o ferroviarios, Excelentes laboratorios públicos de investigación y un sinfín de empresas emergentes, muchas de las cuales tienen su origen en estos laboratorios.. Alemania confía en un plan más rápido para implementar energías renovables, Apoyo esencial al hidrógeno verde..
La clave del éxito será menor la cantidad de dinero público puesto sobre la mesa, que la capacidad de reunir en sinergia a todos estos actores de diferentes orígenes. A este precio fabricaremos hidrógeno., no esta energía “ineagotable” que el ingeniero de La isla misteriosa, sino un poderoso integrador de las energías renovables en el sistema energético del mañana.
Christian de Perthuis, profesor de economia, fundador de la cátedra “Economía del Clima”, Universidad París Dauphine – PSL
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