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febrero 29, 2020
Energías Alternativas Generación Eléctrica

Descarbonización energía con hidrógeno verde: tecnología disponible y probada en la producción actual

Descarbonización de Siemens

La descarbonización en la economía mundial es posible hoy en día acoplando sus diferentes sectores para maximizar el uso de recursos de energía renovable. El facilitador clave es la tecnología electrolítica de Membrana de Intercambio Protónico (PEM, por sus siglas en inglés) para la generación de «hidrógeno verde» desde el agua, a escala industrial. Luego, el hidrógeno se puede usar como un combustible sin emisiones o combinado con otros elementos como un componente molecular en materias primas industriales centrales.

Con un consenso casi unánime de los científicos climatológicos del mundo, los gases de efecto invernadero (dióxido de carbono y metano, líder entre ellos) están causando cambios climáticos que amenazan la viabilidad de la Tierra; se deben reducir masivamente, tan rápido como sea posible.

La escala de este imperativo no se puede satisfacer sin la descarbonización fundamental de la generación de energía global, la industria, los edificios y el transporte; pasando desde los combustibles fósiles a las fuentes de energía renovable. Juntos, estos sectores dan cuenta del 95% de las emisiones globales de CO2; que excedieron 33 mil millones de toneladas en 2018, según la Agencia Internacional de Energía (IEA, por sus siglas en inglés).

Mientras el despliegue de fuentes de energía renovable (especialmente, eólica y solar) sigue creciendo rápidamente, están probando ser insuficientes en la reducción de las emisiones globales de CO2. Según lo ve la IEA, el uso de energías renovables debe crecer mucho más rápido si el mundo va a cumplir con sus metas climáticas a largo plazo. Para lograr estas metas, el mundo necesita lo que se conoce como «acoplamiento sectorial». Esto permite que la energía renovable se transfiera a otros sectores que consumen energía en la economía global, descarbonizándoles efectivamente.

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La descarbonización a escala es económicamente viable y operacional 

Diferentes tecnologías de almacenamiento de energía, como condensadores, circuitos compensadores y baterías, podrían ofrecer portabilidad de energía; especialmente importante para el transporte vehicular, marino y aéreo. Pero tienen limitaciones en cuanto a la duración del almacenamiento, la escalabilidad y, en el caso de las baterías, el peso.

Afortunadamente, existe una opción de almacenamiento de energía alternativa que muestra mucha promesa debido a su alta densidad de energía, su portabilidad y capacidad de almacenamiento: el hidrógeno. Más específicamente, estamos haciendo referencia al «hidrógeno verde»; que se produce usando fuentes de energía renovable, a través de una electrólisis avanzada sin emisiones de carbono.

El hidrógeno es el elemento más básico y abundante en el universo, y es el que da la energía al sol. Por sí mismo o como base de combustibles sintéticos, con base en carbono (pero neutral), el hidrógeno se puede integrar a la infraestructura de entrega de energía mundial mucho más fácilmente que otras tecnologías de almacenamiento de energía. Aunque se necesita más trabajo en esta área, las preocupaciones de seguridad se pueden abordar con salvaguardas mejoradas agregadas a las que se usan para proteger a las personas, la propiedad y el medioambiente de los peligros de los combustibles fósiles inflamables actuales.

Para generar hidrógeno verde a la escala necesaria para descarbonizar la energía mundial, Siemens, junto a colaboradores clave, ha invertido durante la última década en la generación de hidrógeno desde el agua; usando la tecnología de electrólisis de Membrana de Intercambio Protónica (PEM, en inglés). En palabras simples, el proceso PEM usa fuentes energéticas renovables de bajo costo para dividir el agua en sus elementos constituyentes sin generar emisiones de carbono. 

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Los métodos tradicionales para producir hidrógeno, como la reformación de gas natural (conocida también como reformación de metano con vapor) y la gasificación del carbón vegetal, usan combustibles fósiles y, por lo tanto, generan emisiones de carbono. Por el contrario, el proceso PEM produce hidrógeno verde, que se puede usar como un combustible electrolizado (o sea, un «e-combustible») por sí mismo, o combinado conCO2. Además, el hidrógeno verde producido mediante la electrólisis PEM se puede convertir nuevamente en electricidad como una mixtura con gas natural o en forma pura para alimentar turbinas a gas.

En 2019, como parte de su compromiso con la sustentabilidad medioambiental, Siemens firmó un acuerdo industrial europeo que prometió que nuestras turbinas a gas pueden operarse con 20% de hidrógeno (mezclado con gas natural) para el 2020; y con 100% hidrógeno desde el 2030 en adelante. Partes de estos compromisos ya se han cumplido; ya que gran parte del portafolio de turbinas a gas de Siemens puede usar una mezcla con niveles de hidrógeno de 30% o más; e incluso hasta 100% en algunos modelos de turbinas. 

«Power-to-X» puede combatir el cambio climático global con tecnología probada y escalable

Siemens ha apoyado por mucho tiempo un concepto relacionado con el enfoque de la electrólisis PEM, conocido como «Power-to-X». A menudo se abrevia como «PtX», donde la «X» se relaciona al tipo de combustible que, finalmente, se produce. Entonces, los lectores podrían ver variaciones en esta convención de nomenclatura como:

  • PtG: Power-to-Gas (e-combustibles gaseosos, incluyendo el hidrógeno mismo o mezclado con gas natural)
  • PtL: Power-to-Liquids (e-combustibles líquidos sintéticos y materias primas industriales)
  • PtC: Power-to-Chemicals (químicos para uso industrial) • PtH: Power-to-Heat (a través de calefacción por resistencias o bombas de calor)
  • PtH2: Power-to-Hydrogen (a través de la electrólisis PEM)
  • PtP: Power-to-Power (usando productos de PtG o PtL para generar electricidad)

De hecho, como una de las muchas actividades para descarbonizar la producción y el uso mundial de energía, Siemens tiene un papel activo en el Grupo de Trabajo de «Power- to-X para Aplicaciones»; en la Asociación Industrial de Ingeniería Mecánica (VDMA), que tiene 3.200 empresas miembro y es la organización de ingeniería mecánica más grande de Europa. Nuestra participación con VDMA es parte del compromiso de Siemens con la responsabilidad social y medioambiental.

Los combustibles verdes pueden reemplazar a los combustibles fósiles, reduciendo las emisiones de carbono desde su energía empleada por hasta un 90% (o más, en el caso de usar combustión limpia, hidrógeno verde, con agua como el subproducto benigno de su oxidación).

Lee el reporte completo aquí: Descarbonización de energía con hidrógeno verde: tecnología disponible y probada en la producción actual

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