Tema 3. Contexto internacional

Tecnologías del Hidrógeno Renovable Industrial, aplicaciones, operatividad y puesta en marcha de proyectos.

Profesor: Manuel Contreras Acuña

índice

5. Cadena de valor del hidrógeno

1. Sistema energético español.

2. La energía a nivel mundial, análisis de la Agencia Internacional de la Energía (AIE).

6. Integración con infraestructuras energéticas existentes: hidrógeno como vector energético

3. La producción del hidrógeno.

Recursos

4. Economía del hidrógeno.

El sistema energético español ha experimentado en los últimos años una profunda transformación, marcada por el despliegue de las energías renovables, la reducción progresiva del uso del carbón y una mayor integración en el mercado energético europeo. La transición energética está condicionada tanto por los compromisos internacionales de descarbonización como por la seguridad de suministro y la eficiencia global del sistema. Veamos de forma resumida cómo se reparte el consumo energético por cada tipo de energía hasta 2024, último año con datos completos.

1. Sistema energético español.

El sistema eléctrico debe cuadrar la demanda con la energía que hay en la red, esto significa que se deben hacer previsiones sobre la generación en cada momento del día, para ello, y con la intención de abaratar costes, se hace una subasta el día anterior, en la que participan los diferentes productores. El precio más bajo entra en la subasta vendiendo su producto, hasta que se complete toda la energía requerida según lo previsto, quedándose fuera las ofertas más caras. Las tecnologías renovables suelen ser las más económicas y entran fácilmente, asimismo, la nuclear por la dificultad de poner en marcha su funcionamiento, entra siempre, a precio estable, y constituye la base inamovible del sistema eléctrico español.

Es muy frecuente que haya un descenso de la demanda en las horas centrales del día, cuando más sol hay, por lo existe una gran cantidad de productores fotovoltaicos y eólicos tirando su energía o dejando los aerogeneradores parados. Si se genera un mercado secundario para almacenar esta energía, en baterías o como hidrógeno verde, esta producción podría usarse cuando el sistema lo demande, con sistemas de electrónica de potencia o con quemadores de hidrógeno, la energía sería síncrona y ofrecería el mismo resultado que el bombeo hidráulico o la quema de combustibles fósiles en centrales térmicas o de ciclo combinado.

La entrada de las energías renovables en el sistema energético español ha significado un notable descenso de la emisiones de CO2 en el sistema, fundamentalmente centrado en el sistema de generación eléctrica como puede observarse en las siguientes gráficas. Aunque no es igual en todos los territorios, siendo aún muy dependientes de las energías fósiles los territorios insulares y las ciudades autónomas de Ceuta y Melilla.

Esta transformación, que también afecta a otros sectores, ha tenido como consecuencia la disminución en las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), aunque hay mucho margen de mejora todavía.

En cuanto a la eficiencia del sistema España ha mejorado en más del 15% su eficiencia en los últimos, siendo otro gran problema la dependencia exterior de la energía fósil, sobre todo el gas natural. Por otro lado, desde 2008 a 2019, los datos sugieren que España ha conseguido desvincular el crecimiento económico y el consumo energético. Según un informe de la Agencia Internacional de la Energía (IEA, 2021: 55), España presentó en 2019 una intensidad energética de 48 TEP (toneladas equivalentes de petróleo) por millón de dólares en PPC, frente a una media ponderada de 62 para el resto de los miembros de la AIE. Dicha tendencia ha seguido su mejora después del COVID y de la crisis de Ucrania, y revela que la economía española será más fuerte y estable, si aumenta su eficiencia y reduce su dependencia de otros países.

La intensidad energética es un indicador de la cantidad de recursos energéticos que necesita un país (o un sector) para producir bienes y servicios. Es el cociente entre el consumo energético final y el valor añadido bruto (o el PIB) y se interpreta como las unidades de energía necesarias para producir una unidad de riqueza. Se trata de una medida de productividad económica.

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2. La energía a nivel mundial, análisis de la Agencia Internacional de la Energía (AIE).

La AIE realiza informes bianuales en las que establece previsiones futuras sobre las demandas de energías, la producción, emisiones de GEI, entre otros aspectos, partiendo los datos actuales. Dicha agencia suele establecer tres posibles escenarios basándose en las políticas actuales (STEPS), las promesas de las diferentes gobiernos (APS) y el escenario de cero emisiones netas (NZE, Net Zero). .

El informe prevé una fuerte desinversión en energías fósiles según los diferentes escenarios anteriormente citados, a la vez que supone un aumento de las mismas en energías limpias. Aunque estas evoluciones tienen importantes diferencias según las regiones y los escenarios previstos.

Buena parte de la descarbonización pasa por la electrificación de la economía y la producción de hidrógeno verde. Ello conllevará un aumento a la demanda de los minerales críticos en los próximos años, como se refleja en las gráficas siguientes.

La mejora de la eficiencia y la electrificación con energías limpias hace prever a la AIE que haya una disminución en las emisiones de GEI en los próximos años, aunque esta disminución está marcada por los diferentes escenarios.

En la gráfica siguiente, se analizan los consumos finales de diferentes fuentes de energía desde 2022 hasta 2050, contemplando diferentes escenarios. En el mejor de los escenarios NZE (Net Zero) la reducción de combustibles fósiles es muy importante, estando todos ellos en porcentajes inferiores al 20%.

En la gráfica se observa que tanto para 2030 como para 2050 en los diferentes escenarios hay una reducción de la dependencia de los combustibles fósiles, siendo nula en el escenario NZE para 2050 en la industria no intensiva, y prácticamente testimonial en la intensiva.

Sin embargo, la dificultad es mayor en el transporte, donde la electrificación y el uso de otras fuentes no fósiles son difícilmente reemplazables. Aún así el hidrógeno, sus derivados, los e-fuels y biocombustibles son una buena alternativa, más allá de la mejora de la eficiencia de motores, el uso de transporte público o la aplicación de soluciones de consumos como el denominado Km 0.

Para lograr los objetivos climáticos en el sector industrial, es fundamental la electrificación: calentadores y bombas de calor eléctricas para la industria ligera, procesos eléctricos y producción de hidrógeno in situ para la fabricación de acero, amoníaco y metanol.

Todas las tendencias sobre el uso de las diversas energías tienen una fuerte componente regional, como se puede observar en la siguiente gráfica.

El hidrógeno no es una energía limpia. Este se trata de un vector energético que dependiendo de su modo de producción puede ser limpio y permitir aportar una solución de cero carbonos o no, por ello, resulta esencial analizar los modos de producción del hidrógeno. A su vez, resulta esencial tener en cuenta el cambio de paradigma que está sufriendo el hidrógeno, ya que hasta ahora se empleaba como un gas industrial, sin embargo, en la actualidad se están abriendo nuevas vías de uso como puede ser el uso de este como combustible. Por lo cual, no se debe olvidar que evaluar la forma de transporte, distribución y almacenamiento resulta clave, para rentabilizar su uso. Existen numerosas formas de producir hidrógeno y cada una de ellas requiere una materia prima diferente junto a una fuente de energía distinta. A continuación, se estudiarán brevemente las categorías dentro de las cuales se encuentran los principales procesos de producción de hidrógeno.

3. La producción del hidrógeno

Combustible Fósil

Hidrógeno

En la actualidad la producción mediante combustibles fósiles es la más extendida, sin embargo, los requisitos de la UE y el pacto de Paris que buscan la reducción o desaparición de emisiones de efecto invernadero deberían incentivar a la reducción de la producción mediante estos métodos.

Reformado

Gasificación

+95%

Total

Pirólisis

Reformado

Hidrógeno

Producción por reformado de hidrocarburos o gas natural: se trata del método más empleado en la actualidad debido a su bajo coste económico, sin embargo, la producción mediante este método produce emisiones de gases de efecto invernadero que se intentan reducir mediante la introducción de sistemas de captura de carbono. Este proceso es un proceso maduro de producción de hidrógeno se basa en la separación de los hidrocarburos principalmente metano a alta temperatura entre (700 ºC – 1000 ºC) con una corriente de vapor de agua en presencia de un catalizador. Este proceso además de hidrógeno da como subproductos monóxido de carbono (CO) y dióxido de carbono (CO2).

Reformado

Gasificación

+95%

Total

Pirólisis

Gasificación

Hidrógeno

Gasificación de carbón: este proceso fue desarrollado en el siglo XIX, cuando se empleaba para generar gas ciudad. Este proceso funciona mezclando carbón con oxígeno, aire o vapor a alta temperatura evitando la combustión permitiendo que ocurra una oxidación parcial. Este proceso se desarrolla elevando la temperatura del carbón, hasta una temperatura que puede alcanzar los 1800 ºC, obteniéndose un gas de síntesis (compuesto por CO, H2 y CO2) junto a residuos de otros gases o partículas dependiendo de la composición del carbón). Una vez se ha obtenido el gas de síntesis se enfría y se limpia la corriente para eliminar las impurezas. Una vez limpio se introduce en otro reactor junto a una corriente de vapor para eliminar el CO, obteniendo un gas de síntesis compuesto principalmente por H2 y CO2.

Reformado

Gasificación

+95%

Total

Pirólisis

Pirólisis

Hidrógeno

Generación por medio de pirólisis: la generación de hidrógeno por medio del proceso de pirólisis de metano se ha desarrollado principalmente a escala de laboratorio. Además, debido a que la separación del metano es un proceso endotérmico se requiere alcanzar altas temperaturas, a partir de 800 ºC.

Reformado

Gasificación

+95%

Total

Pirólisis

Biomasa

La biomasa se considera un recurso interesante en términos de la economía verde. Su aprovechamiento para la producción de hidrógeno no solo implica un aprovechamiento de los recursos si no una reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero.

Gasificación

Pirólisis

Reformado

Biohidrógeno

En la actualidad la producción biológica de hidrógeno se encuentra en fase de desarrollo, sin embargo, los resultados que arrojan resultan interesantes. Entre los procesos de producción biológica de hidrógeno se destacan tres: 1. Desplazamiento del gas de agua (WGSR). 2. Fermentación oscura para generación de biohidrógeno. 3. Fotofermentación de compuestos orgánicos

BioH2

VaLORIZACIÓN DE H2

El hidrógeno es consumido ampliamente en la industria, sin embargo, una parte importante de este consumo se cubre gracias al uso del hidrógeno obtenido como subproducto en otros procesos.

Algunos ejemplos de procesos químicos industriales que generan una cantidad importante de hidrógeno como subproducto serían: • Procesos petroquímicos. • Producción de sosa caustica y cloro. • Generación en los hornos de coque. • Separación del agua. • Fotolisis: el proceso de fotolisis es un proceso que usa la energía lumínica con el fin de separar el agua para producir hidrógeno. • Fotocatálisis o foto-electrólisis: es un proceso en el que además de energía eléctrica se requiere energía solar para la separación del agua. Esta energía solar emplea semiconductores similares a los empleados en la energía solar fotovoltaica, la diferencia es que, en este caso, se sumergen los semiconductores en un electrolito a base de agua, donde la luz solar proporciona la energía al proceso de separación. Este proceso se encuentra, todavía, en fase de laboratorio. • Separación térmica del agua: el proceso se basa en la transformación directa mediante energía térmica.

Electrólisis

La tecnología de electrolisis se desarrolla prácticamente desde el comienzo de la historia del hidrógeno. Las celdas de electrolisis consisten en dos electrodos separados por un electrolito. El electrolito es el medio que se encarga del transporte de la carga iónica, aniones y cationes, generada en los electrodos. A continuación, se destacan las tecnologías de electrolisis más destacadas a nivel comercial de baja temperatura y la más prometedora de altas temperaturas: .

Alcalina

PEM.

En resumen, existen numerosos procesos de producción de hidrógeno basados en diferentes principios y niveles de madurez. Los más empleados en la actualidad son los basados en combustibles fósiles, sin embargo, en los últimos años debido al impulso de la UE y la necesidad de descarbonizar la economía se ha producido un impulso importante en el desarrollo y aumento de escala de tecnologías como la electrólisis figura.

AEM

SOEL (alta temperatura)

Tal y como se planteó anteriormente, la ONU lleva años planteando la necesidad de la descarbonización de la economía como punto clave para limitar el calentamiento global. Por ello, a continuación, se detallará este concepto con el fin de permitir una visión global de la necesidades e implicaciones de esto. Un elemento clave para la descarbonización de la economía pasa por el empleo de energías renovables para la producción de energía, aquí se estudiarán las tecnologías clave para España en este sentido, así como la capacidad desplegada. Finalmente, se visualizará como una posibilidad factible para una sociedad descarbonizada que pasa por la integración en una economía del hidrógeno.

4. Economía del hidrógeno.

economía del H2

Descarbonización de la economía

El sector de la producción de la electricidad

Sector de generación de calor

Subproductos del petróleo y combustibles sintéticos

Hogares y edificios públicos como usuarios finales

El sector del transporte

La industria como consumidor

El camino hacia la economía del h2

‘Descarbonización de la economía’

El camino hacia la descarbonización de la economía comenzó en las naciones unidas, allí se establecen medidas como los sistemas para la limitación de emisiones que deriva en el sistema de venta de emisiones o el sello de Clean Development Mechanism (CDM). La reducción de emisiones de CO2 que se debe conseguir en países europeos es bastante ambiciosa, sin embargo, hasta la fecha, entre otros factores debido al bajo coste del precio de la emisión, los esfuerzos institucionales no han llegado a los sectores productivos.

‘ El sector de la producción de la electricidad’

Las energías renovables como la energía solar de producción fotovoltaica, la generación eólica o las centrales hidroeléctricas suponen una parte importante del mix energético sobre todo en América Central y Europa. Esto se debe principalmente a dos factores: 1. A los esfuerzos por el aumento de empleo de energías renovables como en Europa. 2. A las condiciones climáticas favorables para su implementación. Sin embargo, el mix energético global sigue dominado por el carbón, el gas natural y la energía nuclear. Esto se debe a que cada región ha tenido un desarrollo económico e histórico diverso, por ello, en algunas regiones es complicado implicar a las autoridades y la población si tradicionalmente su expansión económica ha sido dependiente del gas y el petróleo, algo que se ha analizado en el punto 2 de este tema

Pese a todo lo anterior se espera que este sector sea el primero en alcanzar la descarbonización. Puesto que la descarbonización de otros sectores pasa por su electrificación como puede ser el caso del transporte o la industria, incluso la producción de calor. Si bien es cierto que durante los períodos de transición se requerirá la existencia de plantas de ciclo combinado o térmicas para contrarrestar los picos de demanda. Para reducir los picos de emisiones que esto puede suponer sería interesante aplicar sistemas de captura de CO2.

‘Sector de generación de calor’

El sector de calor se pueden distinguir dos tipos de fuentes de calor: 1. Las fuentes de calor descentralizadas típicas de áreas rurales. 2. La producción de calor y calentamiento centralizada típica de edificios residenciales y comerciales de las ciudades. El calor descentralizado es típicamente dominado por el petróleo y el gas, mientras que en el calor centralizado también emplean otros combustibles como el carbón. Desde las instituciones se insta a la migración hacia sistemas con menores emisiones de gases de efecto invernadero. A corto plazo dado en los entornos urbanos se debe favorecer el calor centralizado para producir calor y agua sanitaria. Sin embargo, se espera que se modifique el combustible; en lugar de combustibles fósiles, se espera que se empleen las tecnologías de waste-to-energy (proceso que convierte residuos que no pueden ser reciclados en energía útil, como electricidad, calor o combustibles, mediante diversas tecnologías térmicas o bioquímicas).

‘Subproductos del petróleo y combustibles sintéticos’

Los vectores energéticos líquidos y gaseosos se emplean de manera extensa y son indispensables en el proceso de descarbonización. Los biocombustibles son un sustituto claro para los combustibles líquidos derivados del petróleo. Todo esto con modificaciones menores en la infraestructura existente. Los combustibles sintéticos y el hidrógeno son claves para este proceso. El hidrógeno podría suponer un sustituto a largo plazo para el gas natural, pero también resulta clave en sectores con grandes barreras para su descarbonización, como puede ser el sector de la industria química o metalúrgica. El sistema de distribución de hidrógeno se estructurará de manera similar al de la distribución de gas natural. Sin embargo, debe tenerse muy en cuenta que para que suponga una descarbonización real se debe tener en cuenta que el origen del hidrógeno y su producción debe realizarse de manera sostenible y no a partir de combustibles fósiles como ocurre en la actualidad.

‘Hogares y edificios públicos como usuarios finales’

El sector de la construcción depende de los estándares de vida que rijan cada país o región. En los países industrializados se espera que la demanda de energía no sufra crecimiento si no que se estanque puesto que se emplean electrodomésticos de alta eficiencia. Sin embargo, en los países en vías de desarrollo se espera que estas necesidades energéticas crezcan. Todo esto puede producir un atasco en los necesarios impulsos económicos hacia la transición energética. En el sector de la vivienda por tanto se debe buscar una mejora de la eficiencia energética vía la mejora del aislamiento en los hogares, sistemas de generación de calor y frío más eficientes. Todo esto unido al necesario cambio de hábitos de consumo energético.

‘El sector del transporte’

El sector transporte se puede dividir en cuatro categorías

Transporte por carretera

Ferrocarril

Aviación

Transporte marítimo

‘La industria como consumidor’

La industria posee numerosos procesos con grandes emisiones de carbono. Algunos de estos procesos se han detallado en temas anteriores aportando posibles soluciones para su descarbonización. Sin embargo, la solución no es única y debe considerarse cada proceso individualmente para ofrecer soluciones adaptadas a estos. Pese a todo esto, un impulso regulatorio que favoreciera la descarbonización sería muy positivo para poner en marcha este proceso. Las fuentes de energía renovable juegan un papel esencial para la descarbonización. Como se ha mencionado anteriormente, estas fuentes son claves para la descarbonización del sector energético y, en consecuencia, muchos otros; puesto que se plantea que el camino de la descarbonización pasa por la electrificación.

La cadena de valor del hidrógeno suele dividirse en tres campos: 1. Producción 2. Almacenamiento y distribución. 3. Consumo/aplicación. El hidrógeno es un elemento clave para desbloquear un futuro sin carbono en la economía global. El requisito previo para la integración del hidrógeno en diversos sectores industriales, como la movilidad y el transporte, es la seguridad y la eficiencia en toda la cadena de valor.

5. Cadena de valor del hidrógeno

‘La industria como consumidor’

El objetivo de España es la instalación de 60GW de capacidad renovable en el período 2021 a 2030, lo que implicaría una adjudicación vía sorteo de 6 GW de renovables anuales, todo esto junto a medidas legislativas que mejoren la penetración de energías renovables en la red, como ampliando la capacidad de almacenamiento energético entorno a 6GW o facilitando la respuesta de la demanda a través de aggregators (Un aggregator de energía es una empresa o entidad que combina la flexibilidad y capacidad de múltiples consumidores, generadores o almacenamiento de energía para ofrecerlos como un único servicio a los mercados de electricidad y servicios de flexibilidad). Desde la introducción de la legislación de 2014 y la aparición de las subastas de capacidad y power purchase agreement (PPAs)(es un contrato a largo plazo, generalmente entre 10 y 25 años, entre un productor de energía renovable y un consumidor, que acuerda la compra de electricidad a un precio fijo y predecible) se ha observado un claro crecimiento en el desarrollo de las energías renovables en el país. Por ello desde la IEA en el informe del año 2021 y tras el avance en capacidad que se ha producido en los últimos años se recomienda: • Continuar y respetar el calendario de subastas de capacidad de energías renovables, además de mejorar la transparencia y claridad, incluyendo enfocarse a oposición local para la localización del proyecto como parte del proceso. • Desarrollar herramientas adicionales para apoyar la producción y uso de biocombustibles. • Priorizar la estrategia de eficiencia energética primero para conseguir un mayor porcentaje de renovables en el mix energético.

‘El camino hacia la economía del hidrógeno’

Antes de analizar los pasos claves que se deben poner en marcha para que se desarrolle una economía del hidrógeno, se va a explicar las ventajas y los puntos donde el hidrógeno juega un punto clave para la descarbonización y la reducción de pérdidas energéticas. El hidrógeno es un vector energético clave que puede redirigir tanto energía eléctrica como química en aplicaciones que actualmente están configuradas para usar energía química como puede ser el transporte. Se han escogido cuatro de los puntos clave donde el hidrógeno resulta clave para la descarbonización. Estos son los siguientes:

Excedentes de energía renovable o energía renovable con bajo precio de venta

Plantas de generación eléctrica inflexibles.

Hidrógeno como subproducto o venteado.

Gas Renovable

Existen diferentes formas de producir hidrógeno. Algunos ejemplos son: • La producción a partir de energías renovables mediante electrólisis, reformado con vapor de biometano y pirólisis de materias primas biogénicas (hidrógeno verde). • Gas natural mediante reformado con vapor (hidrógeno azul) y sin (hidrógeno gris) el secuestro y almacenamiento de CO2, en inglés, carbon capture use and storage (CCUS). El hidrógeno puede transmitirse o almacenarse en forma líquida o gaseosa. Para la transmisión son posibles las tuberías, así como la distribución marítima y por carretera. Dependiendo de la aplicación final, el hidrógeno puede suministrarse en el punto de uso a través de tuberías, almacenamiento o estaciones/sistemas de llenado. En la actualidad, el refinado de petróleo, la producción de amoníaco, la producción de metanol y la producción de acero son los principales consumidores de hidrógeno. La mayor parte del hidrógeno se sigue suministrando con combustibles fósiles, por lo tanto, existe un enorme potencial para reducir las emisiones con hidrógeno bajo en carbono.

El hidrógeno renovable es una solución sostenible clave para la descarbonización de la economía. El hidrógeno renovable es parte de la solución para lograr la neutralidad climática en 2050 y desarrollar cadenas de valor industriales innovadoras en España y en la UE, así como una economía verde de alto valor añadido. La legislación de la UE está vinculada al despliegue de muchas de las aplicaciones del hidrógeno. Muchos de los actos pertinentes repercuten en el despliegue de la tecnología del hidrógeno de forma indirecta, a través de su inclusión en el ámbito de aplicación de un área normativa más amplia (por ejemplo, la salud y la seguridad, la legislación medioambiental, la legislación laboral o la legislación sobre transporte). Estos actos legislativos de la UE son a menudo fuente de obligaciones para promotores y fabricantes.

6. Integración con infraestructuras energéticas existentes: hidrógeno como vector energético.

La condición del hidrógeno como vector energético y su alta versatilidad le otorga la aptitud para situarse como una herramienta clave para la integración de los diferentes sectores energéticos, lo que favorecerá una mayor flexibilidad, disponibilidad y seguridad energética, así como una mayor eficiencia y rentabilidad en la transición energética, contribuyendo a la descarbonización de la economía.

Dada la creciente importancia del hidrógeno como vector energético y como combustible alternativo, un corpus legislativo cada vez mayor de la UE hace referencia directa al hidrógeno y regula específicamente determinados elementos, como la intensidad de GEI del hidrógeno, los requisitos técnicos que deben cumplir las estaciones de repostaje, etc. Estos actos legislativos de la UE tienen una gran repercusión en el despliegue de la tecnología del hidrógeno, especialmente en su uso como combustible, y rara vez son la fuente de una barrera irrazonable al despliegue del hidrógeno. No obstante, como han puesto de manifiesto los resultados del análisis de los procesos jurídicos y administrativos, muchos de los obstáculos al despliegue del hidrógeno son consecuencia de lagunas normativas causadas por la falta de armonización de normas y planteamientos, por ejemplo (figura):

• El hidrógeno verde.
• Los certificados de origen.

Por desajustes involuntarios entre las normas impuestas a nivel nacional, por ejemplo: • Las normas de calidad. • Medición de los combustible, más que por las elevadas barreras jurídicas y reglamentarias impuestas a nivel de la UE.

La producción de hidrógeno se ve afectada, a escala de la UE, por tres actos legislativos: 1. La directiva SEVESO. 2. La directiva ATEX. 3. La directiva 2010/75/UE sobre emisiones industriales.

Almacenamiento de hidrógeno.

Transporte y distribución de hidrógeno

Uso del hidrógeno como combustible.

Estaciones de repostaje de hidrógeno.

SEVESO

Tendencias y realidades en la integración del hidrógeno en las infraestructuras Energéticas.

ATEX

Pacto verde europeo

2010/75/UE

Para saber más

Recursos

Normativa

CELEX

DIRECTIVA 2010/35/UE

DIRECTIVA 2014/34/UE

DIRECTIVA 2010/35/UE

Fomento del uso de energía procedente de fuentes renovables

REACH

DIRECTIVA (UE) 2018/2001

REGLAMENTO (UE) No 453/2010

Transporte terrestre de mercancías peligrosas

DIRECTIVA 2008/68/CE

Recursos

Normativa

Vídeo Resumen del tema

¡Ánimo!

Transporte marítimo: Este tipo de transporte supone alrededor del 2,5 % de las emisiones de CO2 a nivel global. Esto se debe al uso de combustibles fósiles pesados. Se requiere una mejora de la eficiencia en este sector puesto que se prevé un crecimiento de este sector para el transporte de mercancías de largas distancias.

Los excedentes de energía renovable que no se pueden inyectar en la red por falta de demanda suponen una problemática que genera gran interés dentro del sector de la producción de energía. Estos excedentes energéticos que no se pueden inyectar a la red pueden emplearse en la producción de hidrógeno renovable, mediante la tecnología de electrólisis. Las ventajas que ofrece el hidrógeno frente a otras formas de almacenamiento de energía es que este puede estar almacenado durante grandes períodos de tiempo. Si bien es cierto que en la actualidad la reelectrificación del hidrógeno no es rentable. Esto se debe a la gran pérdida de eficiencia que se produce.

Transporte y distribución de hidrógeno están sujetos a las mismas normas aplicables al transporte de mercancías peligrosas por carretera, ferrocarril o vías navegables interiores dentro de los estados miembros o entre ellos. A escala europea, los actos más relevantes son la directiva 2008/68/CE sobre el transporte terrestre de mercancías peligrosas y los acuerdos de las Naciones Unidas en los que se basa (ADR, RID y AND). Además de lo anterior, la directiva 2010/35/UE sobre equipos a presión transportables establece normas que afectan a las particularidades del transporte de hidrógeno, ya que se refieren a la evaluación de botellas, tubos, recipientes criogénicos y cisternas transportables para el transporte de gases. El transporte de hidrógeno también está sujeto al uso de fichas de datos de seguridad cuyo contenido se describe en el Reglamento 453/2010/UE (como parte del acervo legislativo REACH).

Estos actos se aplican específicamente a la producción de hidrógeno y generan importantes obligaciones para los operadores implicados en la producción de hidrógeno, así como para los fabricantes de equipos utilizados en el proceso. Las directivas SEA y EIA se aplican indirectamente a la producción de hidrógeno; como la producción y el almacenamiento de hidrógeno entran dentro de los proyectos enumerados en el anexo II (6a y 6c; producción de productos químicos, e instalaciones de almacenamiento de productos químicos), para los que los estados miembros determinarán si el proyecto debe someterse o no a una evaluación, a menudo exigen la elaboración de una evaluación de impacto ambiental (EIA), sujeta a las normas nacionales (por ejemplo, por encima de 5 toneladas de hidrógeno almacenado). También pueden aplicarse requisitos generales en materia de medio ambiente, seguridad y salud; sin embargo, estos requisitos son de aplicación general y no son específicos del hidrógeno, por lo que la lista de legislación de esta categoría que se presenta en este documento no pretende ser exhaustiva.

En ocasiones las plantas de cogeneración producen más electricidad de la que la red puede asumir en momentos de demanda de calor pico. Estas plantas, si no lo tienen, ya deberían integrar sistemas de captura de carbono para reducir las emisiones a la atmosfera.

Por supuesto, no en todos los lugares se pueden tratar de generar de la misma manera las características de cada lugar dictan como ha de generarse de manera limpia este hidrógeno. La puesta en marcha de la economía del hidrógeno ha sido desde hace tiempo un campo de investigación, si bien se han comenzado a dar pasos significativos en esta dirección, pero el hidrógeno empleado debe ser de origen renovable o de bajas emisiones.

La mayoría de la energía final que se consume en España proviene de fuentes renovables, por encima del 20 % si no se incluye también el transporte y calor. La energía renovable en España, que se genera principalmente usando aerogeneradores e hidroeléctrica, apoyada por la energía solar y bioenergía, se emplea en el mix energético. Mientras que la energía generada por biocombustibles se emplea en el sector transporte en su mayoría junto a un pequeño apoyo de la energía solar en el sector del calor. En el punto 2 se ha hecho un profundo análisis. Por ello en su estrategia de descarbonización se va a centrar en tres puntos clave: 1. La promoción de grandes proyectos de producción de energía renovable. 2. El despliegue del autoconsumo. 3. El consumo distribuido y medidas que integren las energías renovables en el sistema y el mercado energético.

Tal y como se ha comentado en otros temas, la obtención de hidrógeno como subproducto de procesos industriales es una realidad que en ocasiones no se aprovecha y se ventea a la atmosfera. En la actualidad debido al potencial del hidrógeno en la economía resulta interesante plantear la instalación de procesos de postratamiento y purificación para poder comercializar o reaprovechar el hidrógeno obtenido.

Transporte por carretera: Los vehículos ligeros son el medio de transporte más común a nivel global, mientras que respecto al transporte de mercancías ese puesto se otorgaría a los camiones. Respecto a las emisiones de estos vehículos se debe considerar que no solo se eliminan emisiones de gases de efecto invernadero, si no otro tipo de emisiones de SO2 o partículas sólidas.

En julio de 2020, la Comisión adoptó estrategias sobre el hidrógeno y la integración de los sistemas energéticos. Estos documentos estratégicos esbozan medidas para una transición hacia un sistema energético y una economía neutros para el clima, como parte del “Pacto Verde Europeo”. La Comisión de Industria, Investigación y Energía ha aprobado informes de propia iniciativa sobre ambas estrategias. Dos estrategias principales para la integración de los sistemas energéticos son la electrificación para sustituir a los combustibles fósiles (por ejemplo, los vehículos eléctricos y las bombas de calor eléctricas) y el uso de electricidad renovable para producir hidrógeno, que puede sustituir a los combustibles fósiles (por ejemplo, vehículos eléctricos y bombas de calor eléctricas) y el uso de electricidad renovable para producir hidrógeno, que puede almacenarse durante largos periodos y utilizarse para generar electricidad. El hidrógeno también sirve como fuente de energía industrial y materia prima para la producción de acero, productos químicos y combustibles sintéticos para el sector del transporte. La estrategia sobre la integración del sistema energético establece seis acciones para garantizar la eficiencia, resistencia y seguridad del sistema energético del futuro, centrándose en un sistema energético más circular con la “eficiencia energética en primer lugar” como núcleo, el uso generalizado de electricidad más limpia, la promoción de combustibles renovables y bajos en carbono, mercados eficaces, infraestructuras y un marco de digitalización e innovación.

Desde la perspectiva de la legislación de la UE, el almacenamiento de hidrógeno se ve afectado por algunos de los mismos actos legislativos que inciden en la producción de hidrógeno. En concreto, se aplican tanto la directiva SEVESO (por encima de 5 toneladas) como las directivas ATEX y sobre equipos a presión, que imponen una serie de obligaciones a los operadores y fabricantes de equipos. Del mismo modo, también se aplicarían las directivas SEA y EIA, sujetas a condiciones nacionales (por ejemplo, por encima de 5 toneladas de almacenamiento de hidrógeno). Por último, también son (pueden ser) aplicables los requisitos generales en materia de medio ambiente, así como de seguridad y salud; sin embargo, estos tienen una aplicación amplia y no son específicos del hidrógeno.

El Desplazamiento del Gas de Agua (WGSR) es una reacción química industrial que convierte monóxido de carbono (CO) y vapor de agua (H₂O) en dióxido de carbono (CO₂) e hidrógeno (H₂). Esta reacción, catalizada y reversible, es fundamental en la producción de hidrógeno y la purificación de gas, ya que favorece la formación de hidrógeno a temperaturas más bajas, una vez que se ha realizado el desplazamiento a alta temperatura. Ecuación de la reacción La ecuación química que describe la WGSR es: CO + H₂O ⇌ CO₂ + H₂ Importancia industrial

• Producción de hidrógeno: La reacción es crucial en los procesos de producción de hidrógeno de alta pureza para la síntesis de amoníaco y otras aplicaciones industriales.
• Producción de gas de síntesis: Se utiliza para ajustar la relación H₂/CO en el gas de síntesis, un componente vital en diversas industrias químicas.
• Reducción de monóxido de carbono: Ayuda a disminuir el contenido de CO en el gas de síntesis, que es tóxico y un contaminante.

Utilizar el potencial de las infraestructuras de combustibles fósiles, como las redes de gas, puede ser una solución para almacenar la energía renovable como gas y desempeñar un papel importante para añadir flexibilidad a otros sistemas energéticos. Tradicionalmente, las interconexiones entre la red de gas y la red eléctrica se han realizado en forma de estaciones de compresión y centrales eléctricas. En la nueva economía del hidrógeno, la red de gas puede almacenar electricidad renovable no transportable mediante sistemas power to gas (P2G). La opción P2G consigue una interconexión entre la red eléctrica y la red de gas convirtiendo el exceso de energía renovable en hidrógeno (P2H) mediante electrolizadores o utilizando otros procesos de conversión de H2.

La directiva ATEX es un conjunto de normativas europeas que establecen los requisitos para equipos y lugares de trabajo en atmósferas potencialmente explosivas, que pueden formarse por gases inflamables, vapores o polvos combustibles. Las dos directivas clave son la Directiva 2014/34/UE, que regula los equipos y sistemas de protección, y la Directiva 1999/92/CE, que establece las obligaciones para proteger a los trabajadores y los lugares de trabajo.

Someter a tratamientos al gas renovable generado por digestores, granjas de o restos orgánicos de vertederos.

Hasta la adopción de la directiva refundida sobre energías renovables (DER II), el acto legislativo comunitario más relevante para el uso del hidrógeno como combustible era la directiva sobre infraestructuras de combustibles alternativos (AFID). La AFID establece un marco común de medidas para el despliegue de infraestructuras de combustibles alternativos en la Unión con el fin de minimizar la dependencia del petróleo y mitigar el impacto ambiental del transporte. Establece requisitos mínimos para la creación de infraestructuras de combustibles alternativos, incluidos los puntos de repostaje de hidrógeno. La directiva refundida sobre energías renovables. directiva UE 2018/2001 (RED II) relativa al fomento del uso de energía procedente de fuentes renovables (RED) tiene un fuerte impacto en el despliegue del combustible de hidrógeno, ya que establece objetivos nacionales obligatorios para la cuota global de energía procedente de fuentes renovables. La directiva también establece una definición jurídicamente vinculante de los combustibles de transporte líquidos y gaseosos renovables de origen no biológico (que se aplicaría al hidrógeno) a efectos del cálculo de los objetivos e incentiva el uso de hidrógeno renovable como combustible o como producto intermedio frente a otros posibles combustibles renovables.

Ferrocarril: Este método de transporte, al igual que el resto de los vehículos para el transporte común de pasajeros, juega un papel esencial en la descarbonización permitiendo reducir el número de desplazamientos en transportes individuales, reduciendo así las emisiones producidas.

Aviación: Este sector supone alrededor del 2,1 % de las emisiones de GEI a nivel global. Sin embargo, resulta difícil de descarbonizar. Para conseguirlo se deben tomar medidas para mejorar la eficiencia, así como someter al sector a cambios regulatorios o cambios de combustible. Las modificaciones en los modos de operación también pueden suponer reducciones en las emisiones de CO2 como puede ser la mejora de la gestión del tráfico aéreo.La solución es el paso al empleo de tecnologías power-to-gas (tecnología que convierte el exceso de electricidad, especialmente de fuentes renovables, en gases como hidrógeno o metano, que luego pueden ser transportados, almacenados y utilizados como combustible o para estabilizar las redes eléctricas) para impulsar estos vehículos, pero tienen barreras como puede ser la gran inversión que requieren.

La Directiva Seveso es la normativa europea que establece las medidas necesarias para prevenir accidentes graves en instalaciones industriales que manejan sustancias peligrosas, y para limitar las consecuencias de dichos accidentes sobre las personas y el medio ambiente. Se originó tras un accidente en la ciudad italiana de Seveso en 1976 y ha evolucionado a través de varias versiones (Seveso II y Seveso III) para adaptarse a los avances tecnológicos y al mejor conocimiento de los riesgos.

La directiva sobre combustibles alternativos sigue siendo uno de los actos legislativos centrales de la UE en relación con las estaciones de repostaje de hidrógeno, ya que no solo establece requisitos mínimos para la construcción de infraestructuras de combustibles alternativos, sino que también fija especificaciones técnicas para los puntos de repostaje de hidrógeno. Al igual que en el caso de la producción y el almacenamiento de hidrógeno, tanto la Directiva SEVESO (si se trata de cantidades superiores a 5 toneladas) como las directivas ATEX y sobre equipos a presión siguen siendo pertinentes a la hora de considerar el despliegue de estaciones de repostaje de hidrógeno. Además, las directivas SEA y EIA pueden ser aplicables tanto a los planes de ordenación territorial como a los proyectos de estaciones de servicio de hidrógeno (con producción in situ o con un gran almacenamiento de H2).