La energía limpia del futuro

Con cambio climático impulsar el desarrollo de nuevas soluciones energéticas, hidrogeno verde está recibiendo más atención como una posible solución para la descarbonización fuentes de energia. Aunque la tecnología todavía está en desarrollo, hidrogeno verde tiene una excelente promesa como un verdadero fuente de energía limpia.

Este artículo explicará hidrogeno verde y sus beneficios, desafíos y potencial para cambiar radicalmente la industria energética.

¿Qué es el hidrógeno verde?

Si ha olvidado su química, el hidrógeno es el elemento químico más liviano y común. Es incoloro, inodoro y no tóxico, y se encuentra más comúnmente en pares (conocido como molécula diatómica) y anotado como H2. El hidrógeno representa la mayor parte de la materia de la tierra, aunque no por peso. También es un componente esencial del agua — H2o

Hidrógeno verde se refiere a cómo se genera hidrógeno a partir del agua; su producción es climáticamente neutra porque utiliza energía renovable fuentes. Cuando se quema, el hidrógeno reacciona con el oxígeno para producir agua y liberar energía – ¡Sin emisiones de carbono! Pronto, hidrogeno verde será un sin emisión fuente de energía.

cuando hablamos de hidrogeno verdequeremos decir dividir el agua en sus elementos constituyentes, hidrógeno y oxígeno, utilizando electricidad renovable. Sin embargo, hay otras formas de producir hidrógenoque también se designan por color.

¿Es el hidrógeno energía verde?

Una de las formas más comunes de hidrógeno que se produce actualmente es hidrogeno grisque utiliza vapor para dividir metano (CH4) en dióxido de carbono (CO2) y una molécula diatómica de hidrógeno (H2), un método llamado reformado de metano con vapor. Sin embargo, desde dióxido de carbono es un gases de efecto invernaderoenergía generada utilizando hidrogeno gris no puede ser considerado energia limpia.

Del mismo modo con hidrogeno azulproducido de la misma manera que hidrogeno gris, dióxido de carbono emisiones se abordan parcialmente a través de captura y almacenamiento de carbono. Sin embargo, dado que la captura de carbono no puede retener adecuadamente todos los dióxido de carbono emisionestampoco se considera un sin emisión tecnología.

Por otra parte, hidrogeno verde es un energia limpia tecnología. los electrólisis proceso utiliza agua para producir hidrógenoconvirtiéndolo en energía verde.

¿Cómo se produce el hidrógeno verde?

Utilizando una fuente de electricidad libre de carbono, el electrólisis del agua descompone las moléculas de agua para producir oxígeno e hidrógeno (H2). Cuando se quema, el hidrógeno se quema limpiamente, con un residuo de vapor de agua.

electrólisis del agua usos electrolizadores que van desde el tamaño de un electrodoméstico hasta instalaciones de producción a gran escala. Además, existen varios tipos de electrolizadoresdependiendo del tipo de material electrolítico involucrado.

• En membrana electrolítica polimérica (PEM) electrolizadores, el agua reacciona con el ánodo para formar iones de hidrógeno que viajan a través del PEM hasta el cátodo y se convierten en gas hidrógeno. PEM electrolizadores funcionan a temperaturas entre 70 y 90 grados centígrados.
• con alcalino electrolizadores, los iones de hidróxido se mueven a través del electrolito (generalmente hidróxido de sodio o potasio) desde el lado del cátodo al lado del ánodo. El hidrógeno se genera en el lado del cátodo.
• Óxido sólido electrolizadores operar a altas temperaturas (700-800 grados centígrados). El vapor en el cátodo forma gas hidrógeno e iones de oxígeno, que pasan a través de una membrana cerámica sólida.

¿Cómo se puede utilizar el hidrógeno verde?

Si bien todavía es una tecnología en desarrollo, hidrogeno verde muestra una excelente promesa sobre otras tecnologías de hidrógeno, como gris o hidrogeno azul procesos. Como hidrogeno verde la tecnología se vuelve más accesible, tendrá un impacto en muchos sectores de la industria.

Hidrógeno verde en el transporte

fuente

A pesar de que pila de combustible de hidrógeno vehículos eléctricos (FCEV) representan actualmente 0,5% de vehículos nuevos de bajas emisiones vendidosla expansión de pila de combustible de hidrógeno los vehículos están en marcha. Por ejemplo, Hyundai ha anunciado planes para fabricar 500.000 FCEV para 2030. Además, París, Francia, ya está trabajando para convertir su flota de taxis a motores de hidrógeno. vehículos eléctricos.

Mientras tanto, varias ciudades del unión Europea ya utilizan la tecnología FCEV para impulsar sus flotas de recolección de residuos. los Proyecto HÉCTOR ha lanzado siete vehículos de este tipo en Alemania, Países Bajos, Bélgica, Escocia y Francia. Además, el proyecto está probando los autos para operaciones normales en carretera.

Aunque la conversión a celdas de combustible de hidrogeno apenas comienza, la Agencia Internacional de Energía pronostica un crecimiento significativo sobre este pequeño comienzo, basado en las ventas en la primera mitad de 2021.

Hidrógeno verde e industria

Industria pesada ya usa gris o hidrogeno azul en aplicaciones como la producción de acero. GRAMOhidrogeno rojo se empieza a utilizar en Europadonde el sector productivo del acero se enfrenta a una seria oposición por su efecto contaminante sobre el medio ambiente.

Hidrógeno verde puede reemplazar el carbón en el proceso de purificación del mineral de hierro. En vez de dióxido de carbono como subproducto, hidrogeno verde produce vapor de agua, eliminando el gases de efecto invernadero de la ecuación.

Otros sectores industriales, como los sectores petroquímico y químico, también pueden utilizar hidrogeno verde en su proceso de producción en lugar de formas más convencionales de hidrógeno.

Refinerías verdes de hidrógeno y petróleo

Aceite refinerías utilizado aproximadamente 40 millones de toneladas de hidrógeno en 2020. Sin embargo, el hidrógeno es producido principalmente por reformado de metano con vaporun proceso que todavía emite gases de invernadero en forma de monxido de carbono y dióxido de carbono.

Renania de Shell refinería en Alemania utiliza actualmente electrolizadores. Un adicional de refinería en los Países Bajos está en construcción. Europaen general, está liderando el camino; refinerías están desarrollando un 1.3 gigavatio capacidad con 700 MW adicionales programado para el desarrollo en productores comerciales de hidrógeno (fabricantes y minoristas de hidrógeno) cerca de refinerías. El objetivo es reemplazar hidrogeno gris producido a través de reformado de metano con vapor.

Hidrógeno verde en los hogares

En el Reino Unido (Reino Unido), el gobierno pretende adoptar calderas preparadas para hidrógeno para 3 millones de hogares en 2030. Actualmente, las calderas utilizan gas natural para calefacción doméstica y agua caliente en el Reino Unido. Sin embargo, dos casas modelo, totalmente alimentadas por hidrógeno, en Gateshead, Inglaterra, han puesto en marcha el gobierno Tory Estrategia de hidrógeno.

El escenario más probable es que una mezcla de hidrógeno y gas natural marcará el transición energética a hidrogeno verde usar. La ventaja del uso mixto es que, en su mayor parte, el hidrógeno y gas natural puede utilizar existente tuberías Para entrega. Como resultado, la mayoría de los aparatos de gas pueden funcionar con éxito en un mezcla de 20% hidrógeno y 80% gas natural con un montaje de válvula relativamente sencillo.

¿Es seguro el hidrógeno verde?

La percepción pública es que el hidrógeno es extremadamente peligroso, y eso es cierto hasta cierto punto. Es muy inflamable, pero combustibles fósiles como gas natural y la gasolina son mucho más volátiles. Además, el hidrógeno requiere una concentración de oxígeno del 18-59 % para explotar; la gasolina solo requiere una concentración de oxígeno entre 1% y 3%.

A diferencia de combustibles fósilesel hidrógeno no es tóxico y, en comparación con combustible fósil motores de combustión, no emite gases de invernadero — sólo vapor de agua y un poco de aire caliente. Como resultado, una fuga de hidrógeno no contamina el medio ambiente ni amenaza la salud.

Finalmente, el hidrógeno se ha utilizado en el aceite. refinerías y la producción de fertilizantes durante años. Como resultado, existen sólidos procedimientos, controles y pautas de seguridad. Estos protocolos de mitigación de riesgos se enfocan en producir y usar hidrógeno de manera responsable, haciéndolo menos peligroso de lo que uno podría suponer.

¿Es rentable el hidrógeno verde?

Aunque se usa en la industria y lo promueven los gobiernos de todo el mundo, el hidrógeno verde no se usa tan ampliamente como se necesita para cumplir con las iniciativas climáticas debido a la alta precio de su produccion, aproximadamente $4-$5 por kilogramo. Sin embargo, la mayor parte del costo es la electricidad requerida para la producción de hidrógeno.

Para cumplir con el objetivo de precio del gobierno de EE. UU. de $ 1/kg para 2030, se requerirá un mayor uso de energía renovable. A pesar de que recursos renovables como energía solar y turbinas de viento puede alimentar hidrógeno electrólisis ahora, la escala de producción está limitada por la extensión de recursos renovables' despliegue y utilización.

¿Qué es una economía de hidrógeno?

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Actualmente, la mayoría de las naciones dependen de una economía petrolera, en la que el petróleo es el principal combustible responsable de la entrega de energía y servicios. Una economía que depende del hidrógeno en ese papel es una economía de hidrógeno. A economía de hidrógeno verde presupone que el hidrógeno se produce de forma económica y respetuosa con el medio ambiente.

Una forma de lograr ese objetivo es promover el desarrollo de las celdas de combustible y las celdas de combustible. vehículos eléctricos (FCEV). Cuando se considera el hidrógeno como un sistema de energía y un método de almacen de energia, celdas de combustible de hidrogeno puede ser una alternativa para resolver el problema de almacen de energia.

Debido a que el hidrógeno también es explosivo, tiene potencial como combustible alternativo para los motores de combustión interna (ICE) convencionales. Reemplazar la gasolina y el diésel por hidrógeno eliminaría gases de efecto invernadero emisiones.

La mayoría de las naciones desarrolladas, incluyendo Japónlos Estados Unidos, Australia, ChileFinlandia, Inglaterra y los países de la unión Europease están moviendo hacia un economía de hidrógeno a través del desarrollo de electrolizadores para producir hidrogeno verde. En febrero de 2021, la AIE Proyecto Hidrógeno La base de datos había registrado 320 proyectos de demostración de producción de hidrógeno en todo el mundo. El interés ha sido impulsado por los objetivos del Acuerdo de París de 2015 para reducir gases de efecto invernadero emisiones bruscamente para 2050.

¿Cuáles son las ventajas del hidrógeno verde?

Hidrógeno verdeproducido con Fuentes de energía renovable, es respetuoso con el medio ambiente. como un fuente de energíase adapta bien a almacen de energia y es fácil de transportar. Algunos beneficios del hidrógeno verde incluyen:

• Cse convierte en calor o electricidad. Tiene la flexibilidad para uso doméstico en el suministro de energía y electricidad.
• CSe puede utilizar como materia prima en la industria siderúrgica. Electrólisis tecnologías se acercan a la rentabilidad, lo que catapultará hidrogeno verde producción. Las pilas de combustible ya se utilizan con éxito como almacen de energia solución.
• milimita dióxido de carbono emisiones. Hidrógeno electrólisis usa agua para producir hidrógeno iones con oxígeno y vapor de agua como subproductos.

¿Podría el hidrógeno reemplazar al gas natural?

Los investigadores y los productores de energía verde ven actualmente hidrogeno verde como un solución para alimentar FCEV y como un medio de utilidad a escala almacenamiento de energía renovable. Otro uso incluye los sistemas de celdas de combustible estacionarias que se utilizan en los edificios para alimentar la calefacción y la electricidad.

Ya existen propuestas para mezclar hidrógeno en gas natural tuberías; en algunos casos, ya lo están haciendo en bajas concentraciones a través de proyectos de demostración. Dichos proyectos investigan el uso final del hidrógeno en electrodomésticos y el transporte a través de tubería redes Si tienen éxito, estos proyectos podrían tener un impacto significativo gas natural usar.

¿Qué empresas fabrican hidrógeno verde?

Según la Business Research Company, como informado por Globe Newswire en noviembre de 2021, varias grandes empresas están involucradas en hidrogeno verde producción. Incluyen lo siguiente:

• Aire líquido
• Productos del aire y productos químicos Inc.
• Sistemas de energía Ballard
• Engie
• Trabajos de celdas de combustible
• hidrógeno verde Sistemas
• hidrogenia
• linde plc
• Nel Hidrógeno
• nikola motores
• enchufe de energía inc.
• Siemens Energy Global GmbH & Co. KG
• Grupo Solena
• Toshiba Sistemas de energía y Corporación de Soluciones
• Enaptar
• ERGOSUP
• bucle de energía inc.
• Tianjin Mainland Hydrogen Equipment Co. Ltd.

El informe pronosticó el global hidrogeno verde mercado de poco más de 500 millones de dólares en 2020 a casi tres cuartos de mil millones de dólares en 2021. Los pronosticadores también predicen un mercado de $ 2.94 mil millones para 2025.

¿Dónde está el más grande? Planta de Hidrógeno Verde?

Actualmente, la instalación Bécancour de 20 megavatios de Air Liquide en Quebec, Canadá, es el mas grande planta de hidrogeno en el mundo. Alimentada por hidroelectricidad local, la planta utiliza un PEM electrolizador suministrado por Cummins, con sede en EE. UU., para producir hidrogeno verde. Hay planes en marcha para construir una planta más grande en Egipto.

¿Es el hidrógeno verde el combustible del futuro?

La mayor parte del hidrógeno producido hoy en día es gris o azul, utilizando reformado de metano con vapor tecnología. Sin embargo, el empuje para descarbonización del energía intensiva métodos de producción ha resultado en una mayor inversión y desarrollo de hidrogeno verde tecnologías que utilizan energía renovable.

Hidrógeno verde los defensores promocionan el uso de turbinas de viento y energía solar como la ola futura para el producción de hidrógeno verde. con un ojo puesto sustentabilidad y descarbonización de nuestro sistemas de energía, energía renovable está preparado para abordar los problemas que enfrentan la mayoría de los países desarrollados en la transición a hidrogeno verde.

A medida que los gobiernos trabajan para alcanzar los objetivos del Acuerdo de París de 2015, la industria pesada se enfrenta a una mayor presión para reducir emisiones dramáticamente. Hidrógeno verde parece abordar los desafíos logísticos de gases de efecto invernadero emisión conjunto de reducciones. Todavía hay obstáculos que superar en la producción y distribución rentables de hidrogeno verdepero el trabajo continúa hacia la rentabilidad y la producción sostenible.