HYDROGEN LITERATURE REVIEW: Prepared for Communities for a Better Environment

HYDROGEN LITERATURE REVIEW: Prepared for Communities for a Better Environment

El documento ofrece una visión general del hidrógeno y su potencial papel en la economía de energía limpia de California. Se discuten diferentes tipos de producción, almacenamiento, transporte y métodos de distribución de hidrógeno, resaltando oportunidades como su mezcla con gas natural para electrodomésticos, uso en celdas de combustible y aplicaciones industriales. Sin embargo, también se mencionan riesgos asociados con el hidrógeno verde, como su contribución al cambio climático, naturaleza intensiva en recursos, efectividad limitada de estándares de producción limpia, daños e infraestructura y exposición a la contaminación. Se reconoce la inversión del gobierno federal en centros de hidrógeno y créditos fiscales para promover la producción limpia de hidrógeno, así como los esfuerzos de California en mezclar hidrógeno en combustibles fósiles, usarlo como combustible de transporte de bajo carbono e invertir en vehículos y infraestructura de celdas de combustible de hidrógeno. En general, el texto presenta una perspectiva equilibrada sobre los beneficios y desafíos de incorporar el hidrógeno en el panorama energético de California. Asimismo, se abordan diferentes tipos de producción y almacenamiento de hidrógeno, junto con sus emisiones de gases de efecto invernadero asociadas. Se menciona que el hidrógeno gris, que representa el 95% de la producción estadounidense, se produce a partir de gas fósil mediante la reforma de metano por vapor y resulta en emisiones significativas. El hidrógeno azul es una variante del gris con captura y almacenamiento de carbono, pero es intensivo en energía y podría no ser viable a gran escala. Por otro lado, el hidrógeno verde, producido por electrólisis con energía renovable, se considera verdaderamente libre de emisiones, aunque actualmente es más costoso y limitado en oferta. Se mencionan otros colores emergentes de hidrógeno y se analiza su potencial en la descarbonización de ciertos sectores, mientras se señalan desafíos en su competitividad para usos finales como calefacción domiciliaria y automóviles de pasajeros. Los interesados en California están definiendo posiciones sobre el papel del hidrógeno en la transición hacia la energía limpia, en medio de proyectos como centros regionales de hidrógeno y su mezcla en redes de gas natural por parte de servicios públicos.

El almacenamiento de hidrógeno es fundamental para su integración en economías de energía limpia como la de California. El hidrógeno se puede almacenar como gas comprimido en cilindros de acero, utilizado comúnmente para transporte y distribución a través de tuberías y remolques de tubos. Para almacenamiento a largo plazo, grandes volúmenes de hidrógeno pueden guardarse bajo tierra en acuíferos, depósitos de gas natural y petróleo agotados, y cavernas de sal, siendo estas últimas el método más probado. Además, el proyecto Advanced Clean Energy Storage (ACES) en Utah está desarrollando dos cavernas de sal subterráneas para almacenamiento de hidrógeno que abastecerán de combustible a una planta de energía. El hidrógeno también puede almacenarse mediante la unión con otros elementos como carbono, metales o productos químicos. Por ejemplo, se discute el uso de amoníaco (NH3) como medio de almacenamiento de hidrógeno, dado su mayor densidad energética que el hidrógeno puro y su amplio uso en la industria. Sin embargo, extraer hidrógeno del amoníaco requiere considerablemente más energía que del hidrógeno líquido, y su uso plantea preocupaciones adicionales de salud y seguridad. A pesar de esto, se estudia su potencial en la descarbonización de sectores como la aviación y la navegación marítima. En resumen, se analizan diversas tecnologías de almacenamiento de hidrógeno, con énfasis en el potencial y desafíos del uso del amoníaco como portador y fuente de energía en una economía de energía limpia. En cuanto a la regulación y uso del hidrógeno en California, se destaca la investigación en curso para encontrar una ruta de «amoníaco verde», resaltando el proceso energéticamente intensivo de producción de amoníaco y su naturaleza tóxica, inflamable y corrosiva. Se plantean preocupaciones sobre los posibles efectos nocivos de usar amoníaco como fuente de energía o para la producción de hidrógeno. Además, se aborda el transporte y distribución de hidrógeno, describiendo los métodos actuales en California, como tuberías, remolques de alta presión y tanques de hidrógeno líquido. Se resaltan las limitaciones y desafíos de cada método, como la capacidad limitada de las tuberías, el alto costo de los remolques de tubos y el potencial de evaporación en los tanques de hidrógeno líquido. También se exploran la predicción, supervisión y regulación de la producción, transporte, almacenamiento y uso de hidrógeno en California, con roles específicos de agencias estatales como la Comisión de Servicios Públicos de California (CPUC), la Comisión de Energía de California (CEC) y la Junta de Recursos del Aire de California (CARB). Finalmente, se señalan preocupaciones sobre la discrepancia entre la demanda esperada de estaciones de hidrógeno y las metas estatales, sugiriendo que la capacidad de las estaciones podría exceder las proyecciones de fabricantes de vehículos de celda de combustible.

El uso del hidrógeno como fuente de energía en California presenta oportunidades y desafíos significativos. Si bien se puede mezclar con gas natural hasta un 20% sin preocupaciones de seguridad, esta práctica solo reduce las emisiones de gases de efecto invernadero en un máximo del 6%. Principalmente se utiliza para alimentar celdas de combustible en vehículos de emisiones cero, con un alcance de manejo de aproximadamente 300 millas. California ha invertido considerablemente en desarrollar una red de estaciones de abastecimiento de hidrógeno, apuntando a tener 200 estaciones para 2025, aunque se espera que la capacidad exceda la demanda en más de cuatro veces. Además, se mencionan las aplicaciones industriales del hidrógeno, como refinar petróleo, tratar metales, producir fertilizantes y procesar alimentos. Sin embargo, se señala que puede haber pocos casos de uso industrial donde el hidrógeno sea verdaderamente necesario sobre otros combustibles de bajo a cero carbono, como la electricidad. Es fundamental estudiar cuidadosamente los intercambios entre combustibles de energía limpia, especialmente en consulta con comunidades de justicia ambiental, para determinar los casos de uso adecuados en la economía de energía limpia de California. A su vez, el uso del hidrógeno plantea preocupaciones sobre las emisiones aumentadas de NOx, que pueden dañar la calidad del aire y la salud pública. La quema de hidrógeno produce más NOx que el metano, con estudios que muestran hasta 6 veces más emisiones de NOx en calderas industriales y hasta un 35-100% más en turbinas de gas al usar mezclas de hidrógeno. El costo minorista del hidrógeno es significativamente más alto que el del gas natural debido a los costos de producción, almacenamiento, transporte y distribución. El hidrógeno verde actualmente cuesta el doble que el hidrógeno gris, y el costo minorista total puede ser de 2 a 4 veces el costo de producción solo.

Mezclar hidrógeno en la infraestructura de gas puede requerir que las empresas de servicios públicos realicen inversiones de capital, lo que lleva a tarifas de gas más altas para los clientes. A medida que California avanza hacia la energía limpia, la producción y el uso de hidrógeno aumentarán, y es necesario discutir terminología, casos de uso que beneficien a comunidades de justicia ambiental, transparencia en el uso de agua y electricidad, intercambios con otros recursos «limpios» y necesidades adicionales de investigación.

 

Siendo así, el análisis detallado del papel del hidrógeno en la economía de energía limpia de California revela una serie de conclusiones importantes. En primer lugar, se destaca la necesidad de una estrategia integral y coordinada que aborde tanto los aspectos técnicos y económicos como los impactos sociales y ambientales. Esto incluye la expansión de la infraestructura de producción, almacenamiento y distribución de hidrógeno, así como la promoción de tecnologías emergentes para mejorar la eficiencia y reducir los costos. Además, se subraya la importancia de políticas y regulaciones claras que fomenten la inversión y la adopción de tecnologías de hidrógeno limpio, al tiempo que mitiguen los posibles riesgos y desafíos asociados. Por otro lado, se reconoce que el camino hacia una economía de hidrógeno sostenible requerirá colaboración entre el gobierno, la industria, la academia y la sociedad civil, con un enfoque en la equidad y la inclusión para garantizar que los beneficios de esta transición sean compartidos de manera justa por todas las comunidades. En resumen, el documento subraya la importancia de una visión a largo plazo, el compromiso continuo con la innovación y la sostenibilidad, y la colaboración estratégica como elementos clave para aprovechar plenamente el potencial del hidrógeno como motor de la transformación hacia un futuro energético más limpio y resiliente en California.

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