El sector energético es el mayor consumidor de agua de todos los sectores industriales. El agua es necesaria en muchos de sus procesos, desde la extracción de combustible hasta la generación de electricidad. Como se ha visto en los recientes cierres de centrales nucleares en Europa en 2022, la escasez de agua puede perturbar considerablemente el sector. Y es probable que las perturbaciones continúen y se hagan aún más frecuentes, especialmente a medida que se intensifiquen los fenómenos meteorológicos extremos en medio de un clima cambiante. Para hacer frente a los crecientes riesgos climáticos, el sector energético ya está estableciendo buenas prácticas para integrar las consideraciones relativas al agua en la planificación. El sector puede mitigar sus riesgos hídricos mediante la transición a fuentes de energía renovables, que consumen menos agua que los combustibles fósiles tradicionales. El hidrógeno limpio ha surgido como una alternativa viable en la lucha contra el cambio climático. El hidrógeno cambia las reglas del juego, sobre todo en los sectores «difíciles de reducir», como la siderurgia, la producción química, la aviación, el transporte marítimo y el transporte por camión. Evaluar las implicaciones de la producción de hidrógeno en el uso del agua, especialmente en zonas con escasez de agua, es esencial para gestionar las posibles interrupciones de la producción. Todas las tecnologías de producción de hidrógeno requieren agua como insumo. El agua no sólo es necesaria para la producción, sino también para la refrigeración. La extracción y el consumo de agua para la producción limpia de hidrógeno han sido objeto de debate, pero con demasiada frecuencia las discusiones no se basan en un conocimiento profundo de estas tecnologías aún incipientes. Este informe revisa en detalle los requisitos de extracción y consumo de agua de varias tecnologías de producción de hidrógeno. Los datos proceden de entrevistas con expertos del sector y de una revisión de la bibliografía existente, y arrojan luz sobre las implicaciones hídricas del aumento de la producción limpia de hidrógeno. El agua es necesaria como insumo para la producción y como medio de refrigeración en todos los tipos de producción de hidrógeno. Dependiendo de la tecnología, el porcentaje de extracción para refrigeración puede oscilar entre el 14% y el 92%. El porcentaje de extracción de agua para refrigeración es el más bajo para la producción de hidrógeno gris, en torno al 14%. Los porcentajes del hidrógeno verde y marrón son del 56% y el 52%, respectivamente. La producción de hidrógeno azul requiere más agua para refrigeración, debido a las importantes necesidades de agua de los sistemas CCUS para la transferencia de calor. La refrigeración puede suponer hasta el 92% de las necesidades totales de extracción de hidrógeno azul, según datos del Laboratorio Nacional de Tecnología Energética de Estados Unidos. Sin embargo, se necesitan más pruebas antes de poder determinar sin lugar a dudas una relación general entre producción y refrigeración.

Por cada punto porcentual de aumento de la eficiencia de la electrólisis, la extracción de agua y las necesidades de consumo de la producción de hidrógeno verde disminuyen aproximadamente un 2%. Esto se debe principalmente a que, para el mismo tipo de tecnología de producción de hidrógeno, cuanto más eficiente es el sistema desde el punto de vista energético, menos calor residual hay que transferir; esto significa que se necesita menos agua para la refrigeración. Este informe presenta un análisis exhaustivo de la huella hídrica y los riesgos asociados a la producción mundial de hidrógeno actual y prevista para el futuro. El análisis se basa en el escenario de 1,5 ºC de IRENA, que prevé un crecimiento sustancial de la producción de hidrógeno para 2050. Aunque el agua consumida para la producción de hidrógeno no tendrá un impacto significativo a escala mundial, no se puede exagerar la importancia de tener en cuenta los contextos hídricos locales a la hora de planificar el desarrollo del hidrógeno, especialmente los riesgos hídricos crónicos como el estrés hídrico. El informe presenta análisis en profundidad de los retos hídricos a los que se enfrenta la industria de producción de hidrógeno en el norte de China, los países del Consejo de Cooperación del Golfo (CCG) y Europa. Las plantas químicas de carbón del norte de China contribuyen significativamente a la producción actual de hidrógeno del país, pero necesitan grandes cantidades de agua dulce para funcionar. Por ejemplo, se calcula que la extracción de agua dulce para la producción de hidrógeno en la provincia de Shanxi representa más del 30% de la extracción total de agua industrial de la provincia. La mayoría de estas plantas químicas de carbón están situadas en la cuenca del río Amarillo, una región donde el agua es extremadamente escasa. Más del 70% de estas plantas operan en zonas sometidas a un grave estrés hídrico, lo que las hace vulnerables a las fluctuaciones en la disponibilidad de agua y a los cambios en la normativa. Se prevé que la continua expansión de la industria del hidrógeno aumente considerablemente la demanda de agua de aquí a 2030 si sigue predominando la producción basada en el carbón. Esto sometería a los recursos hídricos de la región a una presión aún mayor. La transición a tecnologías alternativas como la electrólisis alcalina resulta crucial para afrontar estos retos de forma sostenible, ya que estas tecnologías pueden ayudar a satisfacer la futura demanda de hidrógeno, al tiempo que reducen la extracción y el consumo de agua dulce a niveles incluso inferiores a los actuales. Así pues, las tecnologías alternativas son soluciones prometedoras a los problemas relacionados con el agua.

El informe se centra en el papel crucial del agua en la generación de hidrógeno, un elemento clave en la transición hacia fuentes de energía más sostenibles. El hidrógeno se considera una alternativa prometedora para reducir las emisiones de carbono en sectores como el transporte y la industria. El informe destaca que el agua es una materia prima fundamental en los métodos de producción de hidrógeno, ya sea a través de la electrólisis o la reforma de vapor de gas natural. La electrólisis del agua implica el uso de electricidad para descomponer el agua en oxígeno e hidrógeno, lo que requiere agua pura y energía renovable para ser realmente sostenible. Por otro lado, la reforma de vapor de gas natural utiliza agua en combinación con gas natural para producir hidrógeno, generando emisiones de dióxido de carbono como subproducto si no se aplican tecnologías de captura y almacenamiento de carbono. El informe detalla la importancia de la disponibilidad de agua dulce y su calidad para la producción de hidrógeno. Menciona la necesidad de considerar la gestión adecuada de los recursos hídricos y las tecnologías de tratamiento de aguas residuales para mitigar posibles impactos ambientales y de sostenibilidad. Además, destaca la investigación en curso para desarrollar métodos más eficientes y sostenibles para la producción de hidrógeno a partir del agua, incluyendo avances en técnicas de electrólisis de alta eficiencia y el uso de fuentes de energía renovable como la solar y la eólica para impulsar estos procesos. En resumen, el informe subraya la importancia del agua como componente esencial en la producción de hidrógeno y la necesidad de abordar los desafíos asociados con su uso, con el fin de avanzar hacia un sistema de energía más limpio y sostenible basado en el hidrógeno.

Para leer más ingrese a:

https://www.irena.org/Publications/2023/Dec/Water-for-hydrogen-production

https://mc-cd8320d4-36a1-40ac-83cc-3389-cdn-endpoint.azureedge.net/-/media/Files/IRENA/Agency/Publication/2023/Dec/IRENA_Bluerisk_Water_for_hydrogen_production_2023.pdf?rev=7e9c17aa097340f4834f7df1c710ca72