El hidrógeno verde se produce mediante electrólisis, un proceso que separa el agua en hidrógeno y oxígeno, utilizando electricidad generada a partir de fuentes renovables. Hoy en día representa un muy bajo porcentaje de la producción mundial de hidrógeno. Sin embargo, los costes decrecientes tanto de la electricidad renovable –en la que se basa gran parte de la producción de hidrógeno– como de la tecnología de electrólisis apuntan a que el hidrógeno verde va a ser la inversión más atractiva en lo que a energía limpia se refiere.
Siendo uno de los mayores asuntos en los que la gran industria mundial está poniendo su foco para el corto y el medio plazo, el hidrógeno verde se enfrenta a una serie de retos y soluciones tecnológicas a los que conviene dedicar un tiempo para conocer mejor esta novedosa realidad.
Retos a los que se enfrenta el hidrógeno verde
Aunque el hidrógeno verde está ganando terreno en todas las industrias, todavía tiene frente a sí varios retos que afrontar y que conviene conocer.
- Rentabilidad limitada por el escaso conocimiento sobre el diseño
La ampliación y mejora de los diseños de las plantas de hidrógeno verde es uno de los aspectos en los que debe incidirse para satisfacer la demanda del mercado. Sin embargo, optimizar los diseños de plantas y los sistemas de hidrógeno verde de extremo a extremo puede ser costoso y muy complejo. Además, muchas de estas grandes instalaciones de hidrógeno verde se construyen dentro de grupos industriales ya existentes, lo que añade otra dimensión de diseño para garantizar la limitación de su impacto en las operaciones existentes durante la transición al hidrógeno verde.
- Mano de obra especializada limitada y altos costos operativos
Aunque el aumento del hidrógeno verde provocará muchas oportunidades nuevas de trabajo, aún todavía se carece en gran medida de la capacitación y las habilidades que hacen falta para respaldar la economía del hidrógeno. A medida que la industria madura, la escasez de especialización en los trabajadores supondrá un freno en el progreso. Asimismo, el hidrógeno verde es muy complejo además de costoso de almacenar y transportar. Es muy inflamable y tiene una baja densidad volumétrica, lo que provoca que tengan que realizarse importantes inversiones en gasoductos y en medios de transportes especializados.
- Grandes pérdidas de energía
El hidrógeno verde pierde una cantidad considerable de energía en todos los puntos de la cadena de suministro. Aproximadamente un tercio de la energía utilizada para producir hidrógeno se pierde durante el proceso de electrólisis. Se dan pérdidas importantes al licuar el hidrógeno, se precisa de insumos de energía extra al transportarlo y el uso de hidrógeno en pilas de combustible provoca una pérdida de energía adicional. Estos aspectos constituyen todo un reto, ya que deben acabar optimizándose.
- De los costes del hidrógeno verde
El reto más importante es el de monetizar el hidrógeno verde. Este se produce de manera rentable en países donde el sol es parte importante del clima, pero, sin embargo, gran parte de los lugares de destino se encuentran lejos físicamente. Así, es preciso que se den tuberías dedicadas teniendo en cuenta el incremento de costes y tiempos que supone. Esto crea la necesidad de tuberías dedicadas, con todos los tiempos de entrega y costos asociados. Además, la valoración del hidrógeno verde supone la certificación de garantía de origen y la convertibilidad en créditos de carbono. Ambos procesos aún se encuentran en desarrollo y son objeto de intensos debates.
Soluciones tecnológicas
Entre el incremento de las inversiones, el apoyo institucional, el desarrollo de la ingeniería y una cualificación de los trabajadores, la tecnología digital es clave para acelerar la transición al hidrógeno verde, especialmente la Inteligencia Artificial de las cosas (AIoT), una combinación de inteligencia artificial y tecnología de Internet de las cosas que permite la optimización y automatización de sistemas a través de una gestión y análisis de datos mejorados.
Las siguientes son cuatro áreas en las que la tecnología digital podría acelerar la transición del hidrógeno verde.
Antes de comprometer capital, se deben considerar muchas variables. Desde la energía fotovoltaica hasta la capacidad del electrolizador, pasando por amortiguadores como el almacenamiento de energía y de hidrógeno. Los gemelos digitales pueden modelar múltiples diseños y escenarios, incluidas variables como el clima, la volatilidad de la demanda de los compradores y la infraestructura local (actual y futura), optimizando cada diseño para maximizar el retorno de la inversión y minimizar el riesgo.
El consumo de energía, el rendimiento de la planta, las tasas de producción, la pureza y el almacenamiento se encuentran entre los KPI para la producción de hidrógeno que requieren visibilidad para garantizar una producción eficiente. AIoT puede ofrecer una detección rápida de anomalías mediante alarmas inteligentes, sensores en los activos para monitorear los KPI y el estado de los activos y la monitorización remota basado en la nube más allá de las salas de control. Así se pueden reducir los costos entorno a un 15 por ciento a través de un menor consumo de energía y una fuerza laboral optimizada. Aprovechar los modelos de monitorización, consistentes con los gemelos digitales de diseño, permite ir viendo posibles desviaciones respecto al plan de negocios y tomar acciones para reducir posibles pérdidas.
La analítica puede transformar los datos en inteligencia empresarial con conocimientos prácticos. Para el hidrógeno verde, el aprendizaje a través de datos de plantas, tanques, tuberías, compradores de energía e incluso el clima, y la aplicación de análisis a nivel de planta o de flota pueden proporcionar recomendaciones de acciones correctivas para maximizar los rendimientos. Las pérdidas de energía se pueden prevenir pronosticando defectos y optimizando el tiempo de actividad del electrolizador. Aprovechar los modelos analíticos permite tomar decisiones estratégicas y tácticas para optimizar los rendimientos.
La garantía de origen es un requisito previo para monetizar el hidrógeno verde al certificar la naturaleza renovable de toda la electricidad consumida. Las instalaciones monitorizadas por AIoT pueden aprovechar los datos casi en tiempo real para automatizar la entrada a los emisores de garantía de origen. Esto evita el procesamiento manual, ofrece más confianza, fiabilidad y mejora la preparación para el futuro a medida que más certificaciones evolucionan hacia el tiempo real y la automatización. AIoT también puede garantizar la trazabilidad de un extremo a otro a lo largo de todo el ciclo de vida del hidrógeno verde.
