GEEDS se ha incorporado recientemente al proyecto HYDRA (Hydrogen Economy Benefits and Risks: tools development and policies implementation to mitigate possible climate impacts), que tiene como principal objetivo comprender mejor los impactos climáticos y sistémicos del uso a gran escala del hidrógeno a nivel mundial.
Se trata de un proyecto HORIZON en el que colaboramos con diferentes instituciones de investigación europeas de una convocatoria para estudiar los Impactos Climáticos de la Economía del Hidrógeno de 4 años y que está previsto que finalice en octubre de 2027.
Actualmente el hidrógeno se usa principalmente en diversas aplicaciones clave para el funcionamiento de las sociedades industriales modernas, como son las refinerías y la industria química (notablemente el amoniaco, clave para la producción de fertilizantes).
El hidrógeno, a pesar de ser el elemento químico más abundante del universo, no se encuentra disponible en el planeta en forma diatómica, sino que habitualmente forma compuestos químicos con otros elementos; para obtenerlo es necesario producirlo industrialmente. Se denomina “verde” al hidrógeno que ha sido producido a partir de fuentes de energías renovables (la más típica es la electrólisis), “gris” al que procede de materias primas emisoras de dióxido de carbono (CO2), existiendo toda una gama de colores para considerar diferentes procesos de generación. Sobre el total de la producción de hidrógeno en su forma pura, prácticamente el 100 % del hidrógeno producido tiene su origen en los combustibles fósiles (hidrógeno gris), siendo responsable del 6 % del consumo global de gas natural y del 2 % de carbón, siendo un contribuyente relevante para las emisiones GEI mundiales.
El actual boom del hidrógeno tiene su base no sólo en sustituir el hidrógeno gris de estos procesos industriales por hidrógeno verde, sino en usarlo donde no se pude aplicar la electrización por necesitarse de más densidad energética: transporte, almacenamiento, procesos de alta temperatura, producción de acero, etc.
HYDRA plantea proyectar escenarios con relevancia de las tecnologías basadas en hidrógeno teniendo en cuenta las implicaciones sistémicas sobre el clima, la economía, la energía, los materiales, el uso de la tierra y el agua. Así, el sector del hidrógeno se incorporará al modelo WILIAM de forma transversal a todos estos módulos lo que permitirá analizar las interacciones entre ellos.
HYDRA se centrará especialmente en el impacto de las fugas de hidrógeno sobre el clima, ya que éstas afectan la química atmosférica. Aunque falta todavía mucha información para entender los procesos, investigaciones recientes apuntan a impactos significativos (Bertagni et al., 2022). Así, HYDRA establecerá un sistema de monitorización con nuevas herramientas para prevenir fugas de hidrógeno, detectando diferentes gases y garantizando la seguridad durante todo el proceso de la tecnología del hidrógeno. Enlaces entre WILIAM con diferentes modelos climáticos permitirán integrar en el IAM los efectos de las fugas de hidrógeno y facilitar análisis integrados.
En relación con los impactos sistémicos sobre la economía, la energía, los materiales, el uso de la tierra y el agua, es necesario remarcar que el hidrógeno no es una fuente de energía sino un vector energético. Esto quiere decir que el hidrógeno es necesario obtenerlo de otras fuentes de energía. Un incremento en el uso de hidrógeno implicará mayores pérdidas energéticas en el sistema al introducir más pasos intermedios desde la fuente energética al uso final. Además, la eficiencia de algunos de los pasos es relativamente baja.
Asimismo, es crucial analizar el riesgo del impacto indirecto del uso de hidrógeno basado en electrólisis en el sistema energético, ya que su utilización implicaría una electrificación masiva. Esto requeriría la instalación de nuevas centrales de producción eléctrica, y dependiendo de su tecnología (fotovoltaica, eólica, ciclos combinados, basadas en carbón, etc.), tendría distintas implicaciones en cuanto a los requerimientos energéticos de energía primaria y las emisiones de CO2.
Relacionado con lo anterior, un objetivo clave será computar el impacto en el EROI dinámico del sistema (Capellán-Pérez et al., 2019) de la generalización de estas tecnologías (incluyendo sus efectos indirectos), y su repercusión sobre la esfera socioeconómica.
Destacar que el GEEDS ya lleva trabajando en esta problemática desde el año 2022, habiéndose elaborado el TFG “Modelado en Dinámica de Sistemas del Sector del Hidrógeno en la Transición Energética” (Campos-Rodríguez, 2022) que además recibió primer premio “Valladolid, ciudad inteligente y climáticamente neutra” otorgados por el Ayuntamiento de Valladolid.
En definitiva, el objetivo principal de HYDRA es analizar estos escenarios con presencia de hidrógeno identificando beneficios, riesgos y eventuales formas de mitigar los problemas identificados.
Referencias
- Bertagni, M.B., Pacala, S.W., Paulot, F., Porporato, A., 2022. Risk of the hydrogen economy for atmospheric methane. Nat. Commun. 13, 7706. https://doi.org/10.1038/s41467-022-35419-7
- Campos-Rodríguez, J.M., 2022. Modelado en Dinámica de Sistemas del Sector del Hidrógeno en la Transición Energética.
- Capellán-Pérez, I., de Castro, C., Miguel González, L.J., 2019. Dynamic Energy Return on Energy Investment (EROI) and material requirements in scenarios of global transition to renewable energies. Energy Strategy Rev. 26, 100399. https://doi.org/10.1016/j.esr.2019.100399