En los últimos años, países de todo el mundo están promoviendo el desarrollo de la industria energética del hidrógeno a una velocidad sin precedentes. Según el informe publicado conjuntamente por la Comisión Internacional de Energía del Hidrógeno y McKinsey, más de 30 países y regiones han publicado la hoja de ruta para el desarrollo de la energía del hidrógeno, y la inversión global en proyectos de energía del hidrógeno alcanzará los 300 mil millones de dólares estadounidenses para 2030.
La energía del hidrógeno es la energía liberada por el hidrógeno en el proceso de cambios físicos y químicos. El hidrógeno y el oxígeno se pueden quemar para generar energía térmica y también se pueden convertir en electricidad mediante pilas de combustible. El hidrógeno no sólo tiene una amplia gama de fuentes, sino que también tiene las ventajas de una buena conducción del calor, limpio y no tóxico, y un alto calor por unidad de masa. El contenido calorífico del hidrógeno con la misma masa es aproximadamente tres veces mayor que el de la gasolina. Es una materia prima importante para la industria petroquímica y combustible energético para cohetes aeroespaciales. Con el creciente llamado a abordar el cambio climático y lograr la neutralidad de carbono, se espera que la energía del hidrógeno cambie el sistema energético humano.
La energía del hidrógeno se ve favorecida no sólo por sus cero emisiones de carbono en el proceso de liberación, sino también porque el hidrógeno puede utilizarse como portador de almacenamiento de energía para compensar la volatilidad y la intermitencia de las energías renovables y promover el desarrollo a gran escala de estas últimas. . Por ejemplo, la tecnología de “electricidad a gas” que promueve el gobierno alemán consiste en producir hidrógeno para almacenar electricidad limpia, como la energía eólica y la solar, que no se puede utilizar a tiempo, y transportar hidrógeno a larga distancia para una mayor eficacia. utilización. Además del estado gaseoso, el hidrógeno también puede aparecer como hidruro líquido o sólido, que tiene una variedad de modos de almacenamiento y transporte. Como energía de "acoplamiento" poco común, la energía del hidrógeno no sólo puede realizar la conversión flexible entre electricidad e hidrógeno, sino también construir un "puente" para realizar la interconexión de la electricidad, el calor, el frío e incluso los combustibles sólidos, gaseosos y líquidos, de modo que para construir un sistema energético más limpio y eficiente.
Varias formas de energía del hidrógeno tienen múltiples escenarios de aplicación. A finales de 2020, la propiedad mundial de vehículos de pila de combustible de hidrógeno aumentará un 38% en comparación con el año anterior. La aplicación a gran escala de la energía del hidrógeno se está expandiendo gradualmente desde el campo de la automoción a otros campos como el transporte, la construcción y la industria. Cuando se aplica al transporte ferroviario y a los barcos, la energía del hidrógeno puede reducir la dependencia del transporte de cargas pesadas y de larga distancia de los combustibles tradicionales de petróleo y gas. Por ejemplo, a principios del año pasado, Toyota desarrolló y entregó el primer lote de sistemas de pilas de combustible de hidrógeno para buques marinos. Aplicada a la generación distribuida, la energía del hidrógeno puede suministrar energía y calor a edificios residenciales y comerciales. La energía del hidrógeno también puede proporcionar directamente materias primas eficientes, agentes reductores y fuentes de calor de alta calidad para las industrias petroquímica, siderúrgica, metalúrgica y otras industrias químicas, reduciendo efectivamente las emisiones de carbono.
Sin embargo, como tipo de energía secundaria, la energía del hidrógeno no es fácil de obtener. El hidrógeno existe principalmente en el agua y en los combustibles fósiles en forma de compuestos en la tierra. La mayoría de las tecnologías de producción de hidrógeno existentes dependen de energía fósil y no pueden evitar las emisiones de carbono. En la actualidad, la tecnología de producción de hidrógeno a partir de energías renovables está madurando gradualmente y se puede producir hidrógeno con cero emisiones de carbono a partir de la generación de energía con energías renovables y la electrólisis del agua. Los científicos también están explorando nuevas tecnologías de producción de hidrógeno, como la fotólisis solar del agua para producir hidrógeno y la biomasa para producir hidrógeno. Se espera que la tecnología de producción de hidrógeno nuclear desarrollada por el Instituto de energía nuclear y nuevas tecnologías energéticas de la Universidad de Tsinghua comience a demostrarse en 10 años. Además, la cadena de la industria del hidrógeno también incluye almacenamiento, transporte, llenado, aplicación y otros eslabones, que también enfrentan desafíos técnicos y limitaciones de costos. Tomando como ejemplo el almacenamiento y el transporte, el hidrógeno tiene baja densidad y es fácil de filtrar a temperatura y presión normales. El contacto prolongado con el acero provocará “fragilización por hidrógeno” y dañará este último. El almacenamiento y el transporte son mucho más difíciles que el carbón, el petróleo y el gas natural.
En la actualidad, muchos países en todos los aspectos de la nueva investigación del hidrógeno están en pleno apogeo, y las dificultades técnicas para avanzar deben superarse. Con la continua expansión de la escala de producción de energía del hidrógeno y de la infraestructura de almacenamiento y transporte, el costo de la energía del hidrógeno también tiene un gran espacio para disminuir. Las investigaciones muestran que se espera que el costo total de la cadena industrial de energía del hidrógeno se reduzca a la mitad para 2030. Esperamos que la sociedad del hidrógeno se acelere.
Hora de publicación: 30-mar-2021