El hidrógeno está disponible en abundancia y en todas partes, pero sobre todo en forma de enlace. Esto hace que su producción sea costosa y extremadamente intensiva en energía. Un proceso muy común para su producción es la electrólisis. Con la ayuda de electricidad, el agua se divide en hidrógeno y oxígeno. Si esta electricidad procede de fuentes renovables se denomina hidrógeno verde.
En el camino hacia una sociedad climáticamente neutra, el hidrógeno ha cobrado impulso en los últimos años, gracias a decisiones políticas que le confieren un importante protagonismo a medio plazo. Pero para conseguir el despegue de esta industria es necesario desarrollar soluciones tecnológicas fiables y competitivas.
La electrólisis requiere refrigeración y condensación. Hay que tener en cuenta los distintos materiales y los requisitos de presión, temperatura y resistencia. El hidrógeno gaseoso, por ejemplo, es ultra inflamable y, en las condiciones adecuadas, reacciona violentamente cuando entra en contacto con el aire o el oxígeno. En el lado del agua, sin embargo, las opciones de purificación desempeñan un papel primordial, en función de la calidad del agua de refrigeración. Los retos son muchos y complejos, ya que es esencial considerar aspectos como qué sellado es el mejor, qué material cumple con todos los requisitos, cuál es la mejor manera de controlar el ensuciamiento y cómo se puede utilizar de forma óptima el limitado espacio de instalación disponible.
Soluciones para el hidrógeno verde
Aquí es donde entra en juego la experiencia de empresas como Alfa Laval, que cuenta con una amplia oferta de tecnologías térmicas y de separación específicamente adaptadas para permitir la transición al hidrógeno verde. Para la fabricación de electrolizadores (PEM, alcalinos o SOEC), Alfa Laval ha desarrollado intercambiadores de calor de placas ultraeficientes para la refrigeración de electrolitos, hidrógeno y oxígeno.
Existen también tecnologías de desalinización que permiten aprovechar el agua de mar o de río para alimentar el electrolizador, lo que es muy adecuado en plantas offshore que se encuentran en alta mar. Además, ha desarrollado sistemas capaces de reutilizar el calor residual del electrolizador para desalar agua o para otros fines sostenibles, como la calefacción urbana.
Aparte de la producción de hidrógeno, el mercado exige desarrollar también soluciones competitivas para el almacenamiento, para la compresión y la refrigeración. En este campo existen innovadores intercambiadores de calor soldados de circuito impreso para altas presiones, que encajan perfectamente para estaciones de repostaje de hidrógeno. Alfa Laval ha desarrollado también la tecnología Vertido Cero de Líquidos que reduce los residuos derivados del almacenamiento de hidrógeno.
Historia de éxito
Para evitar las emisiones de CO2, thyssenkrupp ha estado probando el uso de hidrógeno en el proceso de fabricación de acero en su planta alemana de Duisburgo desde 2019. El único remanente en este proceso: simple vapor de agua. Desde 2016, una planta piloto y de prueba para la electrólisis de agua alcalina, desarrollada por thyssenkrupp UCE sobre la base de la electrólisis de cloro-álcali, se encuentra en el mismo sitio.
Este electrolizador piloto se construyó en el marco del proyecto de investigación Carbon2Chem®. El proyecto, financiado por el gobierno alemán, utiliza los gases metalúrgicos producidos en la siderurgia para la producción de productos químicos y reduce así las emisiones de CO2 tanto en la siderurgia como en la producción de productos químicos.
El hidrógeno como combustible
El hidrógeno no deja gases de escape cuando se quema. Esto hace que el gas sea un sustituto ideal del carbón, el petróleo y el gas natural en el transporte y la industria. En forma comprimida, tiene una alta densidad energética y, por lo tanto, es adecuado para alimentar el transporte de larga distancia por tierra, por agua y posiblemente incluso por aire. Para ello, puede quemarse o convertirse en electricidad en una pila de combustible.
El hidrógeno como almacenamiento de energía
Cuanta más energía renovable utilicemos, más importante será hacer frente a las fluctuaciones de su disponibilidad. El hidrógeno es una molécula que puede transportarse y almacenarse en todo el mundo, con total independencia de cuándo y dónde esté disponible la fuente de energía renovable.
Amoníaco producido con hidrógeno verde
El amoníaco no sólo es uno de los productos químicos más producidos, sino que también es adecuado para el almacenamiento de energía. Si el hidrógeno necesario para su producción se produce exclusivamente con la ayuda de electricidad verde y sólo se utilizan energías renovables en el proceso posterior, se trata de amoníaco verde. El amoníaco tiene una densidad energética mucho mayor que el hidrógeno y, por tanto, es aún más fácil de transportar y almacenar.
Hidrógeno para la producción de metanol
El CO2 también puede convertirse en metanol al reaccionar con el hidrógeno. La ventaja: el metanol es el componente básico de muchos productos químicos cotidianos y, al igual que el amoníaco, es fácil de almacenar y transportar.
