El Sector del Hidrógeno Renovable

El Sector del Hidrógeno de Origen Renovable

• El hidrógeno renovable se ha consolidado como un pilar en la transición energética de Europa, España y Castilla y León.
• Se posiciona como uno de los principales vectores energéticos a largo plazo, con producción y consumo neutrales climáticamente.
• A diferencia de otros, puede ser almacenado como gas a presión o en estado líquido.
• Clasificado según la materia prima y las emisiones de CO2 generadas:
  • Hidrógeno renovable o verde: Generado a partir de electricidad renovable y agua mediante electrólisis, o biogás/biomasa sostenibles.
  • Hidrógeno azul: Similar al gris, pero con técnicas de captura, uso y almacenamiento de carbono (CCUS), pudiendo reducir hasta un 95% de las emisiones de CO2.
  • Hidrógeno gris: Producido a partir de gas natural u otros hidrocarburos ligeros, representando el 99% del consumo en España.
• La Estrategia Europea del Hidrógeno, adoptada en 2020, establece una hoja de ruta para la integración del hidrógeno limpio en la economía de la UE.
  • Propone la instalación de al menos 6 GW de electrolizadores para 2024 y hasta 40 GW para 2030, con el objetivo de producir 10 millones de toneladas de hidrógeno renovable.
• En 2020, el Gobierno español presentó la "Hoja de Ruta del Hidrógeno: una apuesta por el hidrógeno renovable".
  • Establece la instalación de 4 GW de capacidad de electrolizadores para 2030 e impulsa la incorporación del hidrógeno en sectores como el industrial y el transporte pesado.

Producción de Hidrógeno

• Se pueden distinguir varias tecnologías de obtención de hidrógeno en función de la materia prima utilizada.

Hidrógeno a partir de electricidad renovable

• Electrólisis: disociación de la molécula de agua en oxígeno e hidrógeno gaseoso mediante corriente eléctrica continua.

Tipos de Electrolizadores

• Electrolizadores alcalinos:
  • El electrolito es una disolución alcalina (hidróxido de potasio).
  • Son los más comunes, con mayor rentabilidad económica y madurez tecnológica.
  • Baja densidad de corriente, rango de operación del 20-100%.
• Electrolizadores de Proton Exchange Membrane (PEM):
  • Electrolito de polímero sólido conductor de protones, reduciendo corrosión.
  • Requiere metales preciosos y trabaja a mayores densidades de corriente.
• Electrolizadores de Anion Exchange Membrane (AEM):
  • Variante de los alcalinos, membrana de intercambio aniónico.
  • Más económica que PEM, pero en fase de investigación.
• Electrolizadores de óxido sólido (SOEC):
  • Electrolito de materiales cerámicos, requiriendo temperaturas superiores a 700°C.
  • Convierte hidrógeno en electricidad con dispositivos reversibles.

Hidrógeno a partir de gas natural o biogás

• Reformado con vapor o Steam methane reforming (SMR)
  • El proceso ocurre en un reactor con vapor a alta temperatura y presión, generando un gas de síntesis (hidrógeno y monóxido de carbono).
• Oxidación parcial o Partial oxidation (POX):
  • El hidrocarburo sufre una combustión incompleta con defecto de oxígeno a temperaturas muy elevadas (1.300°C-1.500°C).
  • Es más rápido, pero menos eficiente que SMR.
• Reformado autotérmico o Autothermal reforming (ATR):
  • Combinación de SMR y POX.
  • Se añade vapor al proceso de oxidación parcial.
  • Ofrece menores niveles de eficiencia que SMR.

Almacenamiento y Transporte de Hidrógeno

• Debe considerarse el caudal producido y de consumo, la distancia, la complementariedad de usos finales y la idoneidad para su acondicionamiento.
• Opciones disponibles:
  • Portadores de hidrógeno como amoniaco o líquidos orgánicos (LOHC): Transformado en sustancias líquidas fáciles de transportar.
  • Hidrógeno en estado gaseoso: Almacenamiento a gran escala y transporte a largas distancias encarecidos por su baja densidad.
  • Hidrógeno licuado: Almacenamiento en estado líquido recomendable para grandes cantidades.
  • Hidrógeno combinado: utilizado para dar lugar a combustibles con propiedades similares a los combustibles fósiles.

Empresas Destacadas

• Iberdrola: Invierte en proyectos de hidrógeno verde para la producción de amoniaco verde.
• Repsol: Construye una Ecoplanta en Tarragona, procesando residuos sólidos urbanos en combustibles y productos circulares. Inversión de 800M€.
• Enagás: Participa en el desarrollo de infraestructuras para el hidrógeno en España, incluyendo el H2Med.

Instalaciones de Hidrógeno en España

• Planta de Hidrógeno Verde de Puertollano (Ciudad Real):
  • Operada por Iberdrola.
  • Planta solar fotovoltaica de 100 MW, sistema de baterías de 20 MWh y electrólisis de 20 MW.
• Proyecto Power to Green Hydrogen Mallorca:
  • Operado por ACCIONA Energía, produce hidrógeno verde a partir de energía solar fotovoltaica.
  • Destinado a aplicaciones en movilidad y otros usos industriales en Mallorca.
• Planta de Hidrógeno Verde en la EDAR Arroyo Culebro Cuenca Media-Alta (Pinto, Madrid):
  • Operada por Canal de Isabel II.
  • Produce hidrógeno verde utilizando agua regenerada, con una capacidad de producción de 80.000 kilos anuales.

La Red Troncal

• Es un sistema de infraestructura que conecta centros de producción, almacenamiento y consumo.
  • Se basa en gasoductos dedicados o en la reconversión de la red de gas natural.
  • Permite el transporte eficiente y seguro entre regiones y países.
• Enagás podrá operar como gestor provisional tras el Real Decreto-ley 8/2023.

H2Med y la Red Troncal Española

• En noviembre de 2023, la Comisión Europea adoptó el Acto Delegado de Proyectos de Interés Común (PCI) que incluye al corredor H2med y la Red Troncal Española de Hidrógeno.
• H2med está formado por una conexión entre Celorico da Beira en Portugal y Zamora en España (CelZa) y una conexión marítima entre Barcelona y Marsella (BarMar).
  • CelZa: 0,75 millones de toneladas de hidrógeno renovable, longitud de 248 kilómetros.
• BarMar: 2 millones de toneladas, 455 kilómetros.

Fabricación de Combustibles Sintéticos y Amoníaco Verde

• España está avanzando en la producción impulsada por la necesidad de descarbonizar y promover la sostenibilidad.
• Empresas y políticas públicas colaboran para consolidar avances.

Producción de Combustibles Sintéticos

• Producidos mediante la combinación de hidrógeno verde con dióxido de carbono (CO2) capturado. El proceso principal es la síntesis de Fischer-Tropsch.

1. Producción de Hidrógeno Verde: Electrólisis del agua de fuentes renovables
2. Captura de CO2: Recuperación de CO2 de fuentes industriales o del aire
3. Síntesis de Fischer-Tropsch: Reacción del hidrógeno con el CO2

Producción de Amoníaco Verde

• Se produce mediante la síntesis de hidrógeno verde y nitrógeno extraído del aire.

1. Producción de Hidrógeno Verde: Similar al proceso ya descrito.
2. Obtención de Nitrógeno: Separación del nitrógeno del aire.
3. Síntesis de Haber-Bosch: Reacción del hidrógeno con el nitrógeno para formar amoníaco (NH3).

Empresas Destacadas en España

• Repsol: Construcción de una Ecoplanta en Tarragona para procesar residuos sólidos urbanos y convertirlos en combustibles renovables y productos circulares.
• Cepsa: Desarrolla el "Valle Andaluz del Hidrógeno Verde", con una inversión de 3.000 millones de euros.
• Fertiberia: Participa en consorcios europeos y produce hidrógeno verde y amoníaco bajo en carbono.
• Iberdrola: Impulsa la producción de amoníaco verde utilizando hidrógeno verde y nitrógeno atmosférico.

Estadísticas de Producción en España hasta 2024

• Amoníaco Verde: España es líder en la producción destacando empresas como Fertiberia e Iberdrola.
• Combustibles Sintéticos: Proyectos como la Ecoplanta de Repsol en Tarragona impulsan la fabricación a gran escala.

Perspectivas del Hidrógeno Verde en la Unión Europea

• Estrategias y Objetivos:
  • Estrategia del Hidrógeno de 2020: 10 millones de toneladas anuales de hidrógeno renovable para 2030.
  • Plan REPowerEU de 2022: Doble meta anterior, estableciendo un objetivo de 20 millones de toneladas anuales para 2030.

Inversiones y Desarrollo Tecnológico

• Presupuesto de la UE: Necesidad de desbloquear inversiones en tecnologías limpias, incluido el hidrógeno renovable.
• Proyectos de Interés Común: Proyectos transnacionales que faciliten la producción, almacenamiento y distribución de hidrógeno verde.

Proyecciones de Consumo

• La Agencia Internacional de la Energía prevé la multiplicación por seis en el consumo de hidrógeno para 2030.
• La Comisión Europea estima que representará el 10% del consumo energético total de la UE en 2050.

Perspectivas del Hidrógeno Verde en España

• Estrategias Nacionales:
  • Hoja de Ruta del Hidrógeno: Publicada en 2020, busca posicionar a España como líder en producción y exportación.
• Proyectos y Desarrollo Industrial:
  • Iniciativas Empresariales: Proyectos de Repsol, Iberdrola y Enagás.
  • Infraestructura de Transporte: Planificación de corredores para distribución y exportación.

Análisis de situación en Castilla y León

• Es la Comunidad líder en generación eléctrica con renovables.
• La generación en 2023 superó la demanda regional.
• Más de 50 iniciativas en marcha para aprovechar el potencial renovable y desarrollar productos químicos o para uso energético.
• La Junta de Castilla y León quiere alcanzar una capacidad de producción de hidrógeno verde de 200 MW para 2030, en línea con su Estrategia Energética.

Principales iniciativas en la región

1. Planta de Hidrógeno Verde en Garray (Soria): Operadores Redexis y Somacyl, 2,5 MW, 300 toneladas de hidrógeno verde.
2. Proyecto de Ansasol: 440 MW de potencia de electrólisis, 580 MW de energía fotovoltaica.
3. Planta de Hidrógeno Verde en Granja de Moreruela (Zamora): Planta fotovoltaica de 40 MW y planta de electrólisis.
4. Planta de Hidrógeno Verde en Pinilla Trasmonte (Burgos): Atlántida Solar, 4.200 toneladas.

La Captación de CO2

• Estrategia para mitigar el cambio climático en sectores industriales con altas emisiones.

Proyectos Destacados de Captura de CO₂ en España

• Ecoplanta de Repsol en Tarragona: Procesará residuos sólidos urbanos en combustibles renovables y circulares.
• Proyecto SOSCO2 en la Comunidad Valenciana: Busca reducir las emisiones de las industrias y transformar el CO2 en productos de mercado.

Fondo de Carbono para una Economía Sostenible (FES-CO2)

• Instrumento de financiación climática del Ministerio para la Transición Ecológica.
• Evitando la emisión de más de 17 millones de toneladas de CO2 a la atmósfera.

Potencial de Captura y Almacenamiento de CO₂ en España

• Estudio multidisciplinar propone reimpulsar el desarrollo de procesos mediante una estrategia de "hubs & clusters".
• Se estima que con la adopción de esta estrategia se podrían dejar de emitir hasta 69 millones de toneladas de CO2 al año.

Almacenamiento y Soterramiento de Gases Combustibles y No Combustibles

• Práctica esencial para garantizar la seguridad energética y la gestión eficiente de recursos en España.

Almacenamientos Subterráneos de Gas Natural en España

• Se lleva a cabo en antiguos yacimientos de gas agotados.
• Permiten equilibrar la oferta y la demanda, asegurando el suministro estable de gas.

1. Almacén Subterráneo de Serrablo (Huesca): Operado por Enagás, regula parte del suministro de gas.
2. Almacén Subterráneo de Gaviota (Bizkaia): Ubicado en un yacimiento offshore agotado facilita el Suministro.
3. Almacén Subterráneo de Yela (Guadalajara): Facilita su distribución por toda España.

Capacidad de Almacenamiento

• Las instalaciones superan los 34.000 GWh..
• Niveles de Llenado: En Diciembre de 2024 un 83%.

Almacenamiento de Gases No Combustibles

• Además del gas natural, el almacenamiento subterráneo de gases no combustibles, como el dióxido de carbono (CO2), está ganando relevancia.

Captura y Almacenamiento de CO2 (CCS)

• Implica la captura de CO2 emitido por procesos industriales y su inyección en formaciones geológicas profundas.
• Enagás y Teréga tratan CO2, capturándolo, licuándolo y transportándolo a Francia.