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Los combustibles a base de hidrógeno deben utilizarse principalmente en sectores como la aviación o los procesos industriales que no pueden electrificarse. encuentra un equipo de investigadores. Producir estos combustibles es demasiado ineficiente, costosos y su disponibilidad demasiado incierta, para reemplazar ampliamente los combustibles fósiles, por ejemplo, en automóviles o calefacción de casas. Para la mayoría de los sectores, El uso directo de electricidad, por ejemplo, en coches eléctricos a batería o bombas de calor, tiene más sentido económico. En cambio, depender universalmente de los combustibles a base de hidrógeno y mantener las tecnologías de combustión amenaza con bloquear una mayor dependencia de los combustibles fósiles y las emisiones de gases de efecto invernadero.
"Los combustibles a base de hidrógeno pueden ser un gran portador de energía limpia, pero también son grandes sus costos y riesgos asociados, ", dice el autor principal Falko Ueckerdt del Instituto de Potsdam para la Investigación del Impacto Climático (PIK)." Los combustibles basados en hidrógeno como solución climática universal podrían ser una pequeña promesa falsa. Si bien son maravillosamente versátiles, no debe esperarse que reemplacen ampliamente a los combustibles fósiles. Es probable que los combustibles a base de hidrógeno escaseen y no sean competitivos durante al menos otra década. Apostar por su amplio uso probablemente aumentaría la dependencia de los combustibles fósiles:si nos aferramos a las tecnologías de combustión y esperamos alimentarlas con combustibles a base de hidrógeno, y resultan ser demasiado costosos y escasos, entonces terminaremos quemando más petróleo y gas y emitiendo gases de efecto invernadero. Esto podría poner en peligro los objetivos climáticos a corto y largo plazo ".
Priorizar aplicaciones como la aviación y la producción de acero.
"Por lo tanto, deberíamos priorizar esos preciosos combustibles basados en hidrógeno para aplicaciones para las que son indispensables:aviación de larga distancia, materias primas en la producción química, producción de acero y potencialmente algunos procesos industriales de alta temperatura, ", dice Ueckerdt. Estos son sectores y aplicaciones que difícilmente podemos electrificar directamente". Los investigadores identifican un "orden de mérito de demanda de hidrógeno y e-combustible":una priorización de dónde utilizar estos nuevos combustibles.
El denominado hidrógeno verde se produce mediante un proceso denominado electrólisis. Para romper las moléculas de agua H2O estables en hidrógeno y oxígeno, se necesita mucha electricidad. Luego, el hidrógeno se puede usar para sintetizar combustibles de hidrocarburos agregando carbono de CO 2 . Los electrocombustibles o e-combustibles resultantes son más fáciles de almacenar y transportar que la electricidad o el hidrógeno puro. "Más importante, Los e-combustibles se pueden quemar en procesos y motores de combustión convencionales y, por lo tanto, sustituir directamente a los combustibles fósiles. "dice Gunnar Luderer, coautor del artículo. "Sin embargo, dada su disponibilidad limitada, sería un error pensar que los fósiles se pueden reemplazar por completo de esta manera ".
Conducir un automóvil con combustibles a base de hidrógeno necesita cinco veces más energía que un automóvil eléctrico a batería
"Actualmente estamos lejos de la electricidad 100% renovable, por lo que hacer un uso eficiente de ella es clave. Sin embargo, si usamos combustibles a base de hidrógeno en lugar de alternativas de electrificación directa, de dos a catorce veces la cantidad de generación de electricidad que se necesita, dependiendo de la aplicación y las respectivas tecnologías, "dice el coautor Romain Sacchi del Paul Scherrer Institute." Las pérdidas de eficiencia ocurren tanto en el lado de la oferta, en el proceso de producción de los combustibles a base de hidrógeno, y por el lado de la demanda, un motor de combustión desperdicia mucha más energía que uno eléctrico ".
"Las bajas eficiencias energéticas provocan una frágil eficacia climática, "dice Sacchi." Si se produce con las mezclas eléctricas actuales, Los combustibles a base de hidrógeno aumentarían, no disminuirían, las emisiones de gases de efecto invernadero. Para el mix eléctrico alemán en 2018, el uso de combustibles a base de hidrógeno en automóviles, camiones o aviones producirían entre tres y cuatro veces más emisiones de gases de efecto invernadero que el uso de combustibles fósiles ". Los automóviles o camiones eléctricos causan emisiones de gases de efecto invernadero que son comparables o inferiores a las de los automóviles diésel o de gasolina que ya se basan en las mezclas eléctricas actuales en la mayoría de los países. los investigadores muestran en base a un análisis completo del ciclo de vida desde la cuna hasta la tumba que incluye también las emisiones asociadas con la producción de la batería.
"Solo para los sistemas de energía verdaderamente basados en energías renovables, los combustibles basados en hidrógeno se convierten en un medio eficaz para ayudar a estabilizar nuestro clima, ", dice el coautor Jordan Everall." Por lo tanto, los combustibles a base de hidrógeno requieren claramente la creación de cargas de instalaciones de producción de energía renovable adicionales ".
Los costes de reducción de los gases de efecto invernadero de los combustibles a base de hidrógeno rondan actualmente los 1000 euros por tonelada de CO 2
Incluso asumiendo electricidad 100% renovable, los costos de evitar una tonelada de CO 2 las emisiones por el uso de combustibles a base de hidrógeno serían actualmente de 800 euros para combustibles líquidos y 1200 euros para combustibles gaseosos, calcularon los investigadores. Esto es mucho más alto que el CO actual 2 precios, por ejemplo, en el régimen europeo de comercio de derechos de emisión, que actualmente están por debajo de los 50 euros por tonelada. Sin embargo, si hay un progreso tecnológico continuo impulsado por el CO 2 precios, así como subvenciones e inversiones en el hidrógeno y las industrias relacionadas, para 2050 estos CO 2 los costos de reducción podrían bajar a aproximadamente 20 euros para los combustibles electrónicos líquidos y 270 euros para los combustibles electrónicos gaseosos.
Por eso, con aumento de CO 2 Los precios de los combustibles a base de hidrógeno podrían ser competitivos en costos probablemente para 2040. Esto es demasiado tarde para aquellos sectores donde existen alternativas de electrificación directa. dada la urgencia de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero para estabilizar nuestro clima.
La fijación de precios del carbono es necesaria para que los combustibles a base de hidrógeno sean competitivos
"A pesar de las incertidumbres sobre los costos futuros, Los combustibles a base de hidrógeno tienen el potencial de convertirse en una tecnología de respaldo para reemplazar todos los combustibles fósiles restantes alrededor de 2040-50. Sin embargo, la realización depende de un apoyo sustancial a las políticas a gran escala y, de hecho, de subsidios durante aproximadamente dos décadas antes de que los casos comerciales puedan asegurarse únicamente mediante el aumento de los precios del carbono, ", dice Falko Ueckerdt." Una estrategia política general podría basarse en dos pilares:Primero, amplio apoyo tecnológico para fomentar la innovación y la ampliación inicial, incluida la electrificación directa. Segundo, un precio sustancial del carbono y una reforma fiscal a la energía que juntos crean un campo de juego nivelado para todas las tecnologías y, por lo tanto, un equilibrio sensato entre la electrificación directa e indirecta ".
"La visión a largo plazo de los combustibles a base de hidrógeno es prometedora, ", dice Gunnar Luderer." Aprovechando el enorme potencial de energía eólica y solar de los cinturones solares globales, Los combustibles electrónicos pueden comercializarse a nivel mundial y, por lo tanto, resolver los cuellos de botella de las energías renovables en países densamente poblados como Japón o Europa. Sin embargo, Dado que los objetivos climáticos nacionales e internacionales requieren reducciones de emisiones inmediatas, desde una perspectiva climática, la electrificación directa debe ser lo primero para asegurar un futuro seguro para todos ".
El estudio se publica en Naturaleza Cambio Climático .
