India debe hacer del hidrógeno 'verde' una prioridad

Somit Dasgupta escribe: Las inversiones en investigación y desarrollo pueden ayudar a la India a aprovechar su potencial de hidrógeno 'verde' y alinear su sector energético con los objetivos climáticos.

Hoy, menos del 1 por ciento del hidrógeno del mundo es verde. (Ilustración: Mithun Chakraborty)

El hidrógeno es la última palabra de moda cuando se trata de abordar los problemas energéticos, especialmente el cambio climático. En la actualidad existe una creciente comprensión de que para cumplir con el objetivo de París de limitar el aumento de temperatura a 1,5 grados Celsius, uno tendrá que cambiar el enfoque hacia opciones más difíciles como el hidrógeno, la captura, utilización y almacenamiento de carbono (CCUS) y la captura directa de carbono. . A menos que adoptemos estas nuevas tecnologías, no podremos ocuparnos de sectores difíciles de abatir como el sector industrial, los edificios, la aviación y el transporte marítimo. Cuando decimos hidrógeno, nos referimos al hidrógeno verde que se obtiene a través de la electrólisis del agua utilizando fuentes renovables como la solar, el viento y la biomasa para generar electricidad. El hidrógeno de combustibles fósiles (llamado hidrógeno marrón o gris dependiendo de si es carbón o gas, respectivamente) se produce de todos modos en todo el mundo. India produce hidrógeno utilizando gas natural. La tercera forma es el hidrógeno azul, producido a partir de combustibles fósiles, pero una parte del carbono se absorbe mediante la tecnología CCUS. Hoy, menos del 1 por ciento del hidrógeno del mundo es verde.

El hidrógeno de los combustibles fósiles cuesta entre $ 1 y $ 2 por kg, mientras que el hidrógeno verde hoy cuesta entre $ 4 y $ 6 por kg. Se espera que el hidrógeno verde sea competitivo con el hidrógeno basado en combustibles fósiles para el año 2030. Esto sucederá porque se espera que el costo de los electrolizadores baje con el tiempo y también se espera que su eficiencia mejore. La demanda de hidrógeno verde se va a multiplicar y solo en el caso de India, TERI ha estimado que la demanda de hidrógeno verde aumentará de 6 millones de toneladas en la actualidad a alrededor de 50 toneladas en 2050. La demanda mundial actual, dicho sea de paso, es de alrededor de 70 toneladas. .

Si bien nuestra necesidad de hidrógeno verde es imperativa si queremos cumplir con nuestros objetivos de París, el camino para la producción y utilización de esta forma de hidrógeno es arduo. Primero, después de convertir la electricidad en hidrógeno, enviarla, almacenarla y luego convertirla nuevamente en electricidad, la energía entregada puede ser inferior al 30 por ciento de lo que fue la entrada de electricidad inicial. Por tanto, se necesitarían enormes cantidades de electricidad procedente de fuentes renovables, lo que ejercerá presión sobre la tierra.

La segunda cuestión se refiere al transporte de hidrógeno. Si bien el hidrógeno tiene un contenido de energía muy alto por unidad de masa en comparación con el gas natural, su densidad de energía es baja por unidad de volumen. Esto significa que se necesitarían contenedores enormes para transportar hidrógeno (en comparación con, digamos, amoníaco) que tenga un contenido de energía equivalente. Es posible convertir el hidrógeno en forma líquida para facilitar el transporte, pero luego debe enfriarse a menos 253 grados Celsius y luego reconvertirse, lo que requeriría mucha energía. Alternativamente, se puede convertir en combustibles a base de hidrógeno antes del transporte, pero esto requerirá nuevamente energía adicional.

Si usamos electricidad de la red, que al menos en el caso de India se basa en combustibles fósiles, entonces se pierde todo el propósito de producir hidrógeno verde, que es reducir las emisiones de carbono. Por supuesto, se pueden utilizar tuberías para el transporte, incluso las tuberías existentes donde podemos mezclarlo con gas natural. Sin embargo, existen límites en cuanto a la distancia a la que se puede transportar el hidrógeno a través de las tuberías. Hoy en día, alrededor del 85 por ciento del hidrógeno verde que se produce se produce en el lugar para que se resuelvan los problemas de transporte.

En tercer lugar, el hidrógeno se puede utilizar en varios sectores, pero existen limitaciones en ciertos sectores. Si bien el más adecuado es el sector industrial (principalmente acero, amoniaco y refinerías), su uso en transporte y energía está algo restringido ya que tiene que competir con las baterías. El hidrógeno, sin embargo, se puede utilizar en el transporte de larga distancia para trabajos pesados ​​porque las baterías tienen una relación energía-peso baja y tardan más en cargarse en comparación con las pilas de combustible. Para distancias más pequeñas, los vehículos cargados por batería son la opción más viable económicamente. El mejor uso del hidrógeno en el sector energético es el almacenamiento. El almacenamiento a base de hidrógeno es ideal para el almacenamiento entre estaciones, es decir, el almacenamiento durante varias semanas / meses para cuidar los meses de escasez de generación renovable.

Finalmente, no todos los países encontrarán económicamente viable producir hidrógeno verde en casa. La Agencia Internacional de Energía ha citado en su informe de 2021 el ejemplo de Japón, que estaría mejor importando hidrógeno verde de Australia. La producción es más adecuada para aquellos países que tienen altos precios del gas y bajo costo de generación renovable. Siguiendo esto, India está en una posición ideal para producir hidrógeno verde a nivel nacional. Para los países del Golfo Pérsico, que tienen bajos precios del gas, sería prudente optar por hidrógeno verde a base de gas y luego aplicar CCUS para reducir la huella de carbono. Por tanto, cada país tendrá que trazar su propio rumbo en función de sus realidades básicas.

India tiene la ventaja de producir electricidad barata a partir de fuentes renovables y, por lo tanto, tenemos el potencial de convertirnos en exportadores de hidrógeno y no deberíamos perder esta oportunidad como la hemos perdido en el caso de las células solares y las baterías. Necesitamos trazar una hoja de ruta para el hidrógeno verde y también tener en cuenta que tenemos que hacer grandes inversiones en investigación y desarrollo para reducir el costo de los electrolizadores y hacer de la India un centro de fabricación. Además, necesitamos incentivar al sector privado para que avance hacia el hidrógeno verde. También se requerirá mucho trabajo para establecer estándares para el uso a gran escala de hidrógeno además de enmarcar las normas de seguridad. Con suerte, la Misión de Hidrógeno recientemente anunciada entrará en acción de inmediato y finalizará el próximo curso de acción después de consultar a todas las partes interesadas.

Esta columna apareció por primera vez en la edición impresa el 29 de septiembre de 2021 con el título 'Hacer hidrógeno en la India'. El escritor es miembro invitado senior, ICRIER y ex miembro (económico y comercial) CEA