energías renovables, hidrógeno verde
04 marzo 2023.- Según un nuevo estudio, es poco probable que el hidrógeno "verde", fabricado al separar el agua con electricidad baja en carbono, surja como un reemplazo barato para las calderas de gas en los hogares de toda Europa.
La investigación, publicada en la revista Energy Conversion and Management , concluye que un sistema de calefacción de hidrógeno verde sería aproximadamente "dos o tres veces más caro" que uno basado en bombas de calor eléctricas en la UE y el Reino Unido.
La descarbonización del calor es un objetivo clave para los gobiernos que buscan alcanzar sus objetivos climáticos y poner fin a su dependencia del gas caro , en medio de una crisis energética mundial.
Las bombas de calor han sido ampliamente aceptadas por los expertos como la primera opción para reducir las emisiones del sector. Sin embargo, los cabilderos de la industria del gas y los políticos conservadores de la UE y el Reino Unido han seguido defendiendo el hidrógeno.
El nuevo estudio explora una variedad de escenarios para reducir las emisiones de los sistemas de calefacción de Europa. Concluye que una transición baja en carbono que mantenga bajos los costos sin causar un daño ambiental excesivo "solo es posible a través de la electrificación a través de bombas de calor" .
Descubrió que el hidrógeno "azul", que se fabrica utilizando gas con dióxido de carbono (CO2) capturado, habría sido una opción rentable para una pequeña proporción de propiedades, según los precios del gas en sus niveles anteriores a la crisis.
Sin embargo, los altos precios del gas que impulsan la crisis energética mundial probablemente harían que la calefacción de edificios con hidrógeno "azul" fuera "menos competitiva en costos", dice uno de los autores del estudio a Carbon Brief.
Eliminación de combustibles fósiles en la calefacción
La mayor parte del calor en los hogares europeos se genera con combustibles fósiles , lo que significa que la calefacción residencial es responsable de alrededor del 13 % de las emisiones de gases de efecto invernadero de la UE y el Reino Unido .
Varios estados miembros de la UE y el Reino Unido han anunciado hasta ahora fechas de eliminación gradual para la instalación de calderas de combustibles fósiles . En respuesta al reciente aumento de los precios del gas, la Comisión Europea ha propuesto prohibir los nuevos sistemas de calefacción basados exclusivamente en combustibles fósiles para 2029 .
Por lo tanto, los gobiernos están buscando las mejores alternativas bajas en carbono a los combustibles fósiles en calefacción.
En el artículo, los investigadores de ETH Zürich , el Dr. Till Weidner y el Prof. Gonzalo Guillén-Gosálbez, modelan 13 escenarios para la descarbonización del calor en los 27 estados miembros de la UE y el Reino Unido para 2040. Exploran el coste, un tema clave para los políticos y los consumidores, y también en los impactos sobre el medio ambiente de cada escenario.
Los autores asignan a la calefacción europea una parte del presupuesto de carbono restante del mundo, agua dulce, uso de la tierra y otros recursos basados en el concepto de “ límites planetarios ” . Si un escenario excede su parte, se considera que está infringiendo esos límites.
Guillén-Gosálbez le dice a Carbon Brief que este enfoque es lo que hace que su investigación sea novedosa. “Los estudios anteriores se centraron más en la economía y mucho menos en el aspecto ambiental”, dice.
Sus escenarios tienen en cuenta los impactos del ciclo de vida de diferentes tecnologías de calefacción con bajas emisiones de carbono, en particular las bombas de calor y el hidrógeno .
El uso del Hidrógeno saldrá caro al consumidor
El hidrógeno viene con varios costes y beneficios que dependen de cómo se produce.
La mayor parte del hidrógeno con bajo contenido de carbono es "verde" (hecho con electricidad baja en carbono) o "azul", lo que significa que se extrae del gas, con el CO2 resultante capturado y almacenado. La última opción corre el riesgo de emisiones continuas debido a fugas de metano y captura imperfecta de CO2.
El hidrógeno verde, si bien tiene bajas emisiones, actualmente es costoso de producir y es probable que tenga una gran demanda de una variedad de sectores que buscan descarbonizarse, como la industria pesada. Actualmente , solo el 0,04% de todo el hidrógeno producido es verde.
El hidrógeno es una forma menos eficiente de suministrar energía que la electrificación directa con bombas de calor. Calentar hogares con hidrógeno verde renovable requeriría de cinco a seis veces más capacidad eólica y solar que la necesaria para proporcionar el mismo calor usando bombas de calor .
Estos problemas significan que la mayoría de los expertos ven sólo un papel de nicho para el calor de hidrógeno. El Comité de Medio Ambiente y Cambio Climático de la Cámara de los Lores en el Reino Unido, por ejemplo, concluyó recientemente que el hidrógeno "no es una opción seria para la calefacción del hogar a corto o mediano plazo y se espera que su uso sea limitado a largo plazo".
A pesar de esto, los políticos y las compañías de combustibles fósiles están impulsando el hidrógeno , y el gobierno del Reino Unido está planeando una " aldea de hidrógeno " para probar su potencial para calentar los hogares.
El nuevo estudio modela el "coste del sistema" general de entregar calor en la UE y el Reino Unido en una variedad de escenarios. Esto incluye los costos de capital iniciales de construir e instalar la infraestructura necesaria, así como los costos diarios de operar cada sistema.
Los escenarios incluyen uno en el que todo el calor del edificio proviene del 100 % de hidrógeno verde ("WTL_Hyd" en el gráfico a continuación) y otro con el 100 % de hidrógeno azul ("Cost_Hyd").
Ambos son considerablemente más caros que otras opciones. Esto se debe principalmente a los costos de producción y almacenamiento del hidrógeno y, en el caso del hidrógeno verde, la construcción de infraestructura adicional de energía renovable.
Además, el escenario de hidrógeno 100% verde sería "dos o tres veces más caro" que uno basado en la electrificación 100% de los edificios con bombas de calor ("WTL"), dicen los autores.
Coste total del sistema de calefacción de edificios en la UE y el Reino Unido desglosado por tecnologías (diferentes colores) y escenarios (eje x). Las barras de error describen el costo mínimo y máximo según los diferentes supuestos de costos de todas las tecnologías y equipos considerados. BAU y HRE4 son escenarios en los que se mantiene un sistema de calefacción basado en combustibles fósiles / FUENTE: Weidner & Guillén-Gosálbez (2023)
Los hallazgos concuerdan con una revisión reciente realizada por el Dr. Jan Rosenow , director de programas europeos en el Proyecto de asistencia regulatoria. Rosenow encuestó 32 estudios independientes que encontraron que el uso de hidrógeno en la calefacción doméstica es "menos económico, menos eficiente, más intensivo en recursos y asociado con mayores impactos ambientales" que las alternativas . Él dice que este último estudio es el 33 en su lista.
Si bien el escenario de menor costo del último estudio incluye el 24% de la calefacción proporcionada por hidrógeno, principalmente azul, esto se basa en los precios del gas antes de la crisis.
El aumento en los precios del gas provocado por la guerra de Rusia en Ucrania socava el hallazgo del estudio de que esta opción sería “competitiva en costes con la electrificación” para algunos edificios.
Guillén-Gosálbez lo reconoce y le dice a Carbon Brief: “Esperaríamos que el hidrógeno azul del gas natural se vuelva menos competitivo en costes a medida que aumenta el precio del gas natural ”.
Esto es particularmente significativo dado que la consultora del mercado energético Cornwall Insight ha declarado que los precios del gas "se espera que permanezcan altos y volátiles en el futuro previsible".
Electrificación a gran escala
Fundamentalmente, los autores también señalan que las emisiones de gases de efecto invernadero de la producción de hidrógeno azul significan que está "lejos de ser absolutamente sostenible". Como Rosenow le dice a Carbon Brief: " [El hidrógeno azul] no es un combustible sin carbono y, por lo tanto, no debe considerarse de la misma manera que las otras tecnologías que analizaron".
De hecho, el estudio concluye que incluso un escenario verde con gran cantidad de hidrógeno excede los límites planetarios. Esto se debe a los impactos ambientales asociados con la construcción de cantidades tan grandes de energías renovables adicionales.
Por lo tanto, concluye que la "electrificación a gran escala a través de bombas de calor" y la ausencia de hidrógeno proporcionan el mejor resultado general, incluso antes de considerar los altos precios del gas.
El Dr. Laurence Stamford , un ingeniero químico de la Universidad de Manchester que realizó una evaluación similar del calentamiento con bajas emisiones de carbono pero que no participó en el estudio, le dice a Carbon Brief que "nos dice de manera bastante definitiva que un futuro centrado en el calentamiento con hidrógeno no caben dentro de nuestros límites planetarios”.
De manera similar, la Agencia Internacional de Energía (IEA) dice que las bombas de calor son "la tecnología central en la transición global hacia una calefacción segura y sostenible".
Los investigadores señalan que todos sus escenarios, incluidos los centrados en las bombas de calor, son más caros que el sistema de calefacción existente que depende de los combustibles fósiles . Esto, nuevamente, se basa en los precios del gas antes de la crisis energética.
Dada la necesidad de reducir las emisiones, destacan la necesidad de que las políticas energéticas se centren en subsidiar las bombas de calor para aliviar la carga de los consumidores y aumentar los esfuerzos de investigación para reducir los costes.
En general, los investigadores reconocen las limitaciones de su evaluación en toda Europa y señalan que el hidrógeno aún podría desempeñar un papel en algunas aplicaciones de calefacción . “Al final, combatir el cambio climático requerirá una gama de tecnologías optimizadas para las condiciones locales”, dice Guillén-Gosálbez.
Fuente: Carbon Brief
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