Rápidamente, ve a buscar un pozo de hidrógeno. O cualquier otra fuente de hidrógeno libre: “libre” en este caso significa sin unir y sin reaccionar, es decir, adecuado para su uso como combustible, no “libre como en la cerveza” o “libre como en el habla”. Estaré esperando.
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- ¿Es el hidrógeno una fuente de energía?
- ¿Por qué se usa gas hidrógeno para enfriar el rotor de un generador en una central térmica?
- ¿Por qué se aceptó el modelo de Bohr si solo justificaba el hidrógeno y las especies similares al hidrógeno?
- ¿Por qué el hidrógeno reacciona con el cobre?
- ¿Cuánto gas hidrógeno se libera de un litro de agua?
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De Verdad? ¿No existe tal cosa? Whodathunk it?
Hay dos cosas enormes que están mal con esta pregunta, por lo que es difícil comenzar a responderla, por lo tanto, comencé a ser impertinente. Por favor, no lo tomes a mal. Después de todo, los conceptos erróneos que subyacen a esta pregunta son muy comunes y es difícil para las personas entender la realidad.
Por el primer error, Estados Unidos no depende completamente del petróleo para su energía. De hecho, no utiliza el petróleo para la mayoría de su energía, ya sea, solo alrededor de un tercio, más o menos. Ese porcentaje se ha mantenido relativamente constante desde la década de 1980. Utilizamos productos derivados del petróleo de manera abrumadora en una sola aplicación: combustibles de transporte de alta densidad. Sin embargo, la mayor parte de la energía no se usa en el transporte, sino en la industria, la calefacción de espacios, la iluminación, la cocina y otras aplicaciones cotidianas.
El hidrógeno se avanza principalmente como una fuente alternativa de combustible de transporte como una alternativa al petróleo, no como una fuente alternativa de energía seria en general. Durante muchos años se habló de una “economía del hidrógeno”, y parte de esa conversación aún continúa. Sin embargo, para el público lego ha habido un enfoque de culto de carga en el bit de hidrógeno, sin mirar la premisa subyacente de tener todo ese hidrógeno alrededor: el hidrógeno no es algo que simplemente brota mágicamente del suelo.
Esto lleva a la segunda idea errónea. En pocas palabras, el hidrógeno no es una fuente de energía real. Por “real” quiero decir que, si bien es técnicamente cierto que si no hubiera reaccionado con hidrógeno, podría usarse como energía, no hay forma de obtener hidrógeno sin reaccionar de la misma manera que obtenemos petróleo. No existe ninguna fuente de hidrógeno sin reaccionar en la Tierra, y no debería sorprendernos, ya que el hidrógeno libre es extremadamente reactivo. En cambio, tenemos que fabricar hidrógeno, y para fabricar hidrógeno tenemos que gastar, lo adivinaste, energía. Como tal, el hidrógeno se caracteriza mejor como un vehículo para el almacenamiento de energía que como una fuente de energía.
La premisa fundamental de la “economía del hidrógeno” es que la civilización tendría una gran infraestructura para producir hidrógeno, que luego se utilizaría para impulsar vehículos. Las consecuencias de esto son que:
- El hidrógeno no es la última fuente de energía en una economía de hidrógeno. En cambio, la última fuente de energía es lo que se utiliza para producir el hidrógeno. Una “economía de hidrógeno” es reducible a una economía de energía normal, solo con hidrógeno en lugar de otros tipos de combustibles que sirven como medio de almacenamiento de energía.
- El problema de una economía del hidrógeno se convierte en una cuestión técnica y económica de si usar o no hidrógeno para el transporte vehicular en lugar de, por ejemplo, vehículos eléctricos de batería, uso directo de metano, biocombustibles o productos derivados del petróleo. Si un proceso no es económico, entonces cambiar al por mayor causaría daños a la economía.
- Dado que la mayoría de los métodos de producción de hidrógeno en la actualidad utilizan procesos basados en petróleo o gas natural, y de hecho estos son el método de producción más eficiente en términos energéticos, las características “verdes” no son una característica necesaria de una economía de hidrógeno.
- Para obtener una economía de hidrógeno “verde”, necesitaría producir hidrógeno utilizando una fuente de energía “verde”, es decir, no un combustible fósil. Hay varias formas de hacerlo, pero la más comúnmente citada es la generación electrolítica de hidrógeno utilizando electricidad renovable. Esto es viable, pero en lugar de centrarse en el hidrógeno, debe reconocerse que esta es una característica de un sistema de generación de energía descarbonizado y centrado en energías renovables.
- Nuevamente, esto se reduce a la tecnología disponible y la economía subyacente a un sistema de energía centrado en energías renovables y, más específicamente, si es mejor usar hidrógeno como medio de almacenamiento de energía en dicho sistema de energía centrado en energías renovables.
La mayor parte de esto contribuye a dos puntos más amplios que subyacen a la tecnología verde en general:
- Su tecnología energética es tan verde como la última fuente de energía. En el caso del hidrógeno, no puede tomar el uso de hidrógeno de forma aislada. Esto también se aplica a todas las demás características de la fuente de energía final, incluidos los argumentos de seguridad nacional y económicos.
- Cada vez que se encuentra con alguien que propone un cambio en la infraestructura energética, debe comenzar a hablar sobre la factibilidad técnica y el costo en relación con otras opciones.
Entonces, para volver a la pregunta original, ¿por qué Estados Unidos no cambia del petróleo al hidrógeno por energía? O, quizás mejor dicho, ¿por qué Estados Unidos no cambia su sistema de combustible de transporte a hidrógeno en lugar de productos derivados del petróleo?
El hidrógeno no es, a todos los efectos, un combustible. Es un medio de almacenamiento de energía que utiliza otra fuente de energía por proxy. Como tal, tenemos que hablar sobre qué tipo de sistema subyacería.
En el caso de un sistema centrado en energías renovables, existe la capacidad técnica para crearlo, pero la economía es mortal. Un sistema electrolítico tendría que obtener ingresos no solo del hidrógeno producido, sino también de la red como carga despachable (poder encender y apagar a voluntad) para equilibrar la producción de altos niveles de fuentes intermitentes de electricidad renovable.
La electrólisis ya es costosa en virtud de ser un proceso ineficiente. La eficiencia del almacenamiento de electricidad a químicos de la producción de hidrógeno electrolítico es, en el mejor de los casos, de alrededor del 50% en un estado de producción. Esto ya es difícil de vender, porque la electricidad es la forma de energía más cara y también el tipo de más alta calidad: la respuesta de Josh Velson a ¿Es la electricidad el grado más alto de energía? Incluso a un costo cero de electricidad, tendrá problemas para superar otras formas de combustibles, debido al costo de los equipos de capital asociados. Cuanto menor sea su utilización general, mayor será el costo de capital por tonelada en su hidrógeno producido. La única fuente adicional de ingresos que puede obtener es cuando el costo de la electricidad se vuelve negativo, donde la red no puede manejar un aumento repentino de la electricidad renovable y la carga despachable se vuelve premium.
En el caso de un sistema centrado en los combustibles fósiles, si bien existen soluciones técnicas muy avanzadas, si está produciendo para el uso de combustible (en lugar de productos químicos), el costo frente a las alternativas sigue siendo un problema, así como la contaminación.
Resulta que ambos tipos de sistemas sufren de dos poderosos argumentos en contra de ellos:
- Si ya está gastando energía para producir hidrógeno para usar en vehículos, ¿por qué no omite el hidrógeno y solo usa esa energía directamente? La economía del hidrógeno se propuso en una era en que la tecnología de la batería era bastante pobre en comparación con la actual y los vehículos de gas natural eran una curiosidad. Sin embargo, como resultado, los vehículos eléctricos y los vehículos de gas natural directo ahora están mucho más lejos que los vehículos de hidrógeno.
- El hidrógeno no es fácil de tratar. Hay una gran cantidad de desafíos técnicos que acompañan al hidrógeno que no existen para los combustibles fósiles o los vehículos eléctricos de batería. La respuesta de Josh Velson a ¿Por qué el uso de hidrógeno como combustible de transporte parece más difícil que la electricidad o los combustibles fósiles?
