Sustentabilidad y medio ambiente

¿Qué es el hidrógeno verde y cómo se obtiene?

Esta tecnología se basa en la generación de hidrógeno -un combustible universal, ligero y muy reactivo- mediante un proceso químico conocido como electrólisis. Este método utiliza una corriente eléctrica para separar el hidrógeno del oxígeno del agua. Si esta electricidad se obtiene de fuentes renovables produciremos, en consecuencia, energía sin emitir dióxido de carbono a la atmósfera.

Como señala la AIE, este método de obtención de hidrógeno verde ahorraría los 830 millones de toneladas de CO2 que se emiten anualmente cuando este gas se produce utilizando combustibles fósiles. Asimismo, para sustituir todo el hidrógeno gris del mundo se necesitarían 3.000 TWh/año procedentes de nuevas energías renovables, el equivalente a la demanda actual de Europa. Sin embargo, existen algunas dudas sobre la viabilidad del hidrógeno verde debido a su elevado costo de producción; dudas razonables que irán desapareciendo a medida que avance la descarbonización de la Tierra y, en consecuencia, se abarate la generación de energía renovable.

Uno de los puntos importantes es que todas nuestras máquinas, equipamiento, medios de transporte y similares que utilicen en este momento combustibles fósiles, necesariamente tendrán que actualizarse en armonía con las futuras fuentes renovables para dar paso a una nueva forma de generar energía. Sería como un cambio de piel para nuestros sistemas tal como los conocemos ahora, lo que nos presenta un gran desafío, tanto a nivel técnico como humano.  Es fascinante ver cómo podemos evolucionar hacia un mundo más sostenible en el que sea más amable vivir.

 El hidrógeno como energía limpia

El hidrógeno es el elemento químico más abundante en la naturaleza. Como señala la AIE, la demanda mundial de hidrógeno para su uso como combustible se ha triplicado desde 1975 y alcanzó los 70 millones de toneladas anuales en el 2018. Además, el hidrógeno verde es una fuente de energía limpia que solo emite vapor de agua y no deja residuos en el aire, a diferencia del carbón y el petróleo.

Para los que no saben, el hidrógeno tiene una larga relación con la industria. Este gas se ha utilizado para alimentar automóviles, dirigibles y naves espaciales desde principios del siglo XIX. La descarbonización de la economía mundial, un proceso inaplazable, dará más protagonismo al hidrógeno. Además, si sus costos de producción disminuyen un 50 % de aquí al 2030, como prevé el Consejo Mundial del Hidrógeno, estaremos sin duda ante uno de los combustibles del futuro.

 Ventajas e inconvenientes del hidrógeno verde

Esta fuente de energía tiene pros y contras que debemos conocer. Repasemos algunas de sus bondades más importantes:

1. Almacenable: es fácil de almacenar, lo que permite utilizarlo posteriormente para otros fines y en momentos distintos a los inmediatamente posteriores a su producción.
2. 100% sostenible: el hidrógeno verde no emite gases contaminantes durante su combustión ni durante su producción.
3. Versátil: este elemento puede transformarse en electricidad o gas de síntesis y utilizarse con fines comerciales, industriales o de movilidad.

Sin embargo, el hidrógeno verde también tiene aspectos negativos que conviene tener en cuenta:

• Alto costo: la energía procedente de fuentes renovables, clave para generar hidrógeno verde mediante electrólisis, es más cara de generar, lo que a su vez encarece la obtención de hidrógeno.
• Alto consumo de energía: la producción de hidrógeno en general y de hidrógeno verde, en particular, requiere más energía que otros combustibles.
• Problemas de seguridad: el hidrógeno es un elemento muy volátil e inflamable, por lo que se requieren amplias medidas de seguridad para evitar fugas y explosiones.

Impacto del hidrógeno verde

 El hidrógeno como combustible es una realidad en países como Estados Unidos, Rusia, China, Francia y Alemania. Otros, como Japón, van aún más lejos y aspiran a convertirse en una economía basada en el hidrógeno.

A continuación te explicamos cuál podría ser su impacto en el futuro:

 Generador de electricidad y agua potable

Estos dos elementos se obtienen haciendo reaccionar hidrógeno y oxígeno en una pila (o celda) de combustible. Este proceso ha demostrado ser muy útil en misiones espaciales, por ejemplo, al proporcionar a las tripulaciones agua y electricidad de forma sostenible.

 Almacenamiento de energía

Los depósitos de hidrógeno comprimido son capaces de almacenar energía durante largos periodos de tiempo y, además, son más fáciles de manejar que las baterías de iones de litio porque son más livianas.

 Transporte y movilidad

La gran versatilidad del hidrógeno permite su utilización en aquellos nichos de consumo muy difíciles de descarbonizar, como el transporte pesado, la aviación y el transporte marítimo. Ya hay varios proyectos en marcha en este ámbito, como Hycarus y Cryoplane, impulsados por la Unión Europea (UE), que pretenden introducirlo en los aviones de pasajeros.

 Entonces, ¿podemos considerar que nos movemos hacia una mayor disponibilidad de hidrógeno?

 Existe un gran interés en la industria por el uso de motores de hidrógeno en aplicaciones de uso medio y pesado, como autobuses y camiones. Otras alternativas bajas en carbono, como la tecnología eléctrica de baterías, no siempre resultan prácticas para estas aplicaciones. Por este motivo, ya hay fabricantes que están desarrollando motores de hidrógeno para su uso, en una primera instancia, en vehículos medianos y pesados.

Si los usuarios comerciales adoptan los vehículos de hidrógeno, es posible que se generalicen las estaciones de servicio de hidrógeno. De ser así, los vehículos de hidrógeno podrían convertirse en una opción práctica para más usuarios, incluidos potencialmente los vehículos privados, por ejemplo.

Ha habido un progreso innegable en la tecnología del hidrógeno verde, la capacidad de producción y la infraestructura de distribución. Si el hidrógeno verde sigue por ese camino, las limitaciones de disponibilidad serán cada vez menores, lo que nos allana el camino para un cambio paulatino, pero definitivo.

Energen, como empresa relacionada a la industria de generación de energía, está absolutamente convencida de que las innovaciones en en el sector son necesarias y está dispuesta a realizar los cambios y ajustes necesarios en su área de competencia en la medida que estos se vayan presentando.

¡En Energen nos subimos al carro con todo!

Vivir de forma autosuficiente no tiene por qué significar cambiarse a una cabaña en medio de un bosque y volver a lo más básico. En este blog compartiremos contigo lo que es una vivienda autosuficiente y los beneficios que esta podría tener si alguna vez tienes la oportunidad de vivir de esta forma.

 No caben dudas de que ya te has dado cuenta de los aumentos del precio de la electricidad, el agua y otros servicios públicos, junto con la creciente preocupación por nuestro medio ambiente y los efectos del calentamiento global. En respuesta a estos problemas, cada vez más gente se plantea la idea de vivir en una casa autosuficiente, incluso aquí, en nuestro país.

 ¿Qué es una casa autosuficiente?

Las casas autosuficientes suministran su propia energía, agua, alcantarillado y alimentos: ¡son lo último en viviendas ecológicas! Una casa autosuficiente también se construye con productos reciclados o renovables de origen local. Puedes empezar una casa autosuficiente desde cero o hacer cambios para que tu casa actual sea más autosuficiente.

 Dentro de este concepto de autosuficiencia, podemos distinguir distintos tipos de casas o edificios que son energéticamente eficientes: desde las viviendas «pasivas» hasta las totalmente autosostenibles.

 Las viviendas pasivas obtienen la energía necesaria para la calefacción a partir de recursos renovables, es decir, la luz solar y la recuperación térmica. Esto sirve solamente si el hogar funciona con no más de 15 kilovatios hora (kWh) al año y metro cuadrado, incluyendo la regulación de la temperatura, el agua caliente y la electricidad. Los sistemas pasivos son bastante difíciles de adaptar, por lo que se recomiendan para construcciones nuevas.

 Las llamadas viviendas de energía cero deben su nombre a su balance anual: toda la energía que consume debe ser producida también por estas. Para ello, las casas de energía neta cero se basan en recursos renovables in situ.

 Las viviendas plus-energy, en cambio, producen incluso más energía de la que consumen al año. El excedente restante puede transmitirse a la red eléctrica pública o utilizarse para fines privados.

 Por definición, las viviendas autosostenibles son económicamente independientes y están equipadas para cubrir sus propias necesidades. Producen energía directamente in situ, tanta como pueda consumirse y almacenarse a lo largo del año. Las unidades solares y/o geotérmicas sirven para procesar el agua caliente y hacer funcionar el sistema de calefacción. Una placa fotovoltaica en el tejado genera energía que también puede utilizarse para la electromovilidad. Las viviendas autosuficientes funcionan sin conexión a la red eléctrica local. Su sistema se apoya en una gestión inteligente de las instalaciones, tecnología de construcción inteligente y electrodomésticos de bajo consumo.

 Ventajas de tener una casa autosuficiente

Tener una casa autosuficiente tiene una serie de beneficios entre los que se incluyen los siguientes:

 Menor huella de carbono: es importante que tomemos medidas ahora para reducir nuestro impacto negativo y ayudar a mantener el medio ambiente para nuestras futuras generaciones.

 Reducción de los costos energéticos: el aumento de los precios de la electricidad ha disparado la cuenta energética media en los últimos 10 años. Los hogares autosuficientes utilizan energía solar, que cuesta mucho menos que la electricidad de la red. También significa que nunca volverás a estar expuesto a las alzas en los precios de esta.

 Un estilo de vida sin cuentas: una vez instalados y pagados los sistemas, tendrás acceso a electricidad y agua gratis. Esto significa que podrás llevar un estilo de vida sin cuentas, lo que te proporcionará libertad económica a ti y a tu familia.

 Mayor valor de la propiedad: los compradores son cada vez más conscientes de las ventajas que ofrecen las viviendas autosuficientes, desde menores costos de funcionamiento hasta una forma de vida más sostenible. Las casas ecológicas tienen ahora un valor inmobiliario mucho más alto que las que no lo son.

 Formas de crear un hogar autosuficiente

Aquí tienes tres cosas que deberías tener en cuenta si buscas formas de mejorar tu casa para que sea más autosuficiente.

 Gestión del agua: Asegurarse un suministro de agua independiente puede ser difícil. Perforar un pozo es una de las opciones más obvias, pero no siempre es posible. Otra idea es recoger agua de lluvia y utilizarla como recurso limpio y renovable. El agua puede bombearse a través de un sistema de filtración y utilizarse de forma segura para ducharse, limpiar y lavar la ropa. O, simplemente, puedes recoger el agua de lluvia en tanques de almacenamiento de agua y luego utilizarla directamente en el jardín. El principal beneficio es el ahorro en el consumo de agua, que puede llegar hasta el 50%. Otras ventajas importantes de la recolección de agua de lluvia son la reducción del riesgo de inundaciones y la disminución de la carga  del alcantarillado, lo que, a la larga, mejora la calidad del agua de los ríos.

 Electricidad alternativa: El siguiente paso para crear un hogar autosuficiente es pasarse a las energías renovables, como la solar. Aunque la instalación inicial pueda parecer costosa, es mucho más eficiente y es probable que, a largo plazo, ahorres dinero. La energía solar es una fuente de energía limpia, que no necesita mantenimiento y que suministra electricidad a su hogar sin dañar en absoluto el medio ambiente.

 En Chile tenemos un plan gubernamental  implementado para 19 comunas que se llama programa “Casa Solar”; con él se cofinancian paneles solares. De este modo, se puede llegar a ahorrar hasta un 80% en la compra de un sistema de paneles, por lo que ahora es un buen momento para aprovechar este incentivo.

 Alimentos: Cultivar tus propias frutas y verduras ecológicas es un gran paso para conseguir un hogar autosuficiente. Aunque requiere esfuerzo y dedicación, merece la pena. No sólo reducirá tu huella de carbono, sino que también te ahorrará dinero en comestibles y te proporcionará una alternativa más saludable para ti y tu familia. Si no tienes espacio suficiente en tu jardín para cultivar todo lo que necesitas, empieza poco a poco y elige algunas de tus hierbas u hortalizas favoritas.

 Reflexión final

La preocupación por el medio ambiente, junto con el aumento del precio de la electricidad, el agua y otros servicios públicos, han generado un gran interés por la vida autosuficiente. Hacer que tu casa sea más autosuficiente te ahorrará dinero y es la mejor manera de minimizar tu impacto ambiental. Sólo hace falta un tanto de dedicación y el resultado será un hogar más rentable y saludable desde todo punto de vista.

Esperamos que hayas disfrutado la lectura y te hayamos aportado con ideas nuevas para reflexionar.

En Energen nos encanta difundir información de vanguardia sobre los temas que nos hacen partícipes de la globailidad actual.

 La tecnología avanza en cada campo a pasos agigantados y con esta rapidez, muchos avances importantes no son noticia de cada día en los medios de difusión. Por lo mismo, queremos compartir contigo algunas buenas noticias con respecto a la generación de energía que nos beneficia a todos.

 Desde la energía solar concentrada pasando por los aerogeneradores flotantes, las células solares orgánicas imprimibles hasta la gasificación de la biomasa, hemos recopilado cinco de las más prometedoras tecnologías para producir energía.

 Tecnologías de concentración solar

La tecnología de concentración de energía solar (CSP por sus siglas en inglés), que consiste en el uso de espejos para concentrar la luz solar hacia un receptor que capta y convierte la energía solar en calor para generar electricidad, lleva utilizándose desde la década de 1980. Sin embargo, recién en los últimos años ha resurgido como una nueva y prometedora tecnología de energía verde gracias a las innovaciones en los distintos sistemas de CSP y a la invención de nuevas soluciones de almacenamiento térmico solar, como la tecnología de sales fundidas.

 Los sistemas CSP que se utilizan actualmente son, en general, de tres tipos: sistema de canalización, sistema de torre de energía y sistema de antena parabólica. El sistema de canalización consta de reflectores en forma de U que enfocan la luz solar hacia tuberías llenas de aceite que al calentarse hierven el agua para generar vapor para la producción de electricidad. El sistema CSP de torre de energía utiliza grandes espejos planos, llamados helióstatos, para enfocar los rayos solares hacia un receptor situado en lo alto de una torre en la que un fluido, como la sal fundida, puede absorber el calor para producir vapor el cual genera electricidad inmediata o la almacena para su uso posterior.

 Los sistemas de antena parabólica utilizan antenas parabólicas con espejos para enfocar y concentrar la luz solar en un receptor montado en el punto focal de esta. El receptor está integrado con un motor de combustión externa que genera electricidad a medida que la luz solar concentrada calienta el hidrógeno o el helio gaseoso en expansión contenido en sus finos tubos que impulsan el pistón del motor.

 A principios del 2013, la capacidad mundial instalada de CSP ascendía a 2,5 GW, de los cuales la mayor parte correspondía a Estados Unidos, seguido de España. El proyecto de energía solar Ivanpah, de 320 MW y basado en el sistema de torres de energía, inaugurado en el desierto de Mojave, en California (Estados Unidos), es la mayor central CSP del mundo. El proyecto solar Solana, de 280 MW, situado en Arizona (Estados Unidos), entró en servicio en octubre del 2013 convirtiéndose en la mayor central CSP del mundo que utiliza el sistema de colectores cilindroparabólicos. La instalación de Solana también ofrece seis horas de capacidad de almacenamiento en fusión para producir electricidad durante la noche.

 Actualmente se están desarrollando muchas más centrales CSP en todo el mundo. Las probabilidades de éxito a largo plazo de esta tecnología son evidentes gracias al uso de soluciones mejoradas de almacenamiento de energía térmica para evitar el problema más común de la energía solar, la intermitencia, y al hecho de que los equipos utilizados para las centrales eléctricas convencionales alimentadas con combustibles fósiles pueden utilizarse para centrales CSP a gran escala.

 Aerogeneradores flotantes

La explotación comercial de los aerogeneradores flotantes podría ser la clave para liberar el potencial eólico marino de aguas más profundas, donde los vientos suelen ser más fuertes y estables. A diferencia de los aerogeneradores marinos convencionales, que requieren el montaje de bases de hormigón en el lecho marino, los aerogeneradores flotantes, basados en la tecnología de las plataformas marinas flotantes de petróleo y gas, se anclan en el lecho marino con unos pocos cables en emplazamientos de hasta 700 m de profundidad. Las aguas más profundas ofrecen también la ventaja de unas instalaciones menos intrusivas.

 La demostración con éxito de varios prototipos de aerogeneradores flotantes desde el año 2009 ha generado interés para el despliegue comercial de este tipo de aerogeneradores. Algunos de los mejores ejemplos son la turbina de prueba del desarrollador holandés de turbinas flotantes Blue H Technologies frente a las costas del sur de Italia, la turbina eólica flotante experimental Hywind de la compañía petrolera Statoil frente a las costas de Noruega, y el prototipo de turbina eólica flotante Fukushima frente a las costas de Japón.

 El interés por la generación de energía eólica a partir de turbinas flotantes es especialmente notable en países como Japón, que se ha esforzado por obtener energía alternativa tras la catástrofe nuclear del 2011, pero no dispone de suficientes aguas costeras poco profundas para albergar parques eólicos convencionales.

 Japón había propuesto construir un parque eólico flotante de 1 GW para el 2020 a unos 20 km de la costa de la dañada central nuclear de Fukushima Daiichi. El gobierno ha invertido 226 millones de dólares en la instalación de la primera turbina piloto y dos aerogeneradores adicionales de 7 MW. Tras el éxito de las pruebas de las turbinas iniciales, el proyecto eólico de Fukushima, con 140 turbinas adicionales, ha sido desarrollado por una alianza privada que incluye a Marubeni, Mitsubishi, Hitachi y otros. El proyecto de Fukushima utiliza una plataforma de turbina semisumergible con tres tanques de flotación dispuestos en triángulo alrededor de la turbina y la primera subestación flotante del mundo que contiene el equipo eléctrico necesario para transferir la energía de las turbinas a la costa.

 La tecnología de generación de energía eólica marina flotante también ha cobrado impulso en el Reino Unido. El primer proyecto de energía eólica flotante del país, Buchan Deep, recibió la aprobación del Estado de la Corona en noviembre del 2013. El parque eólico, de 30 MW y seis turbinas flotantes ha sido construido por Statoil frente a la costa de Aberdeenshire (Escocia), a 100 m de profundidad.

 Células solares orgánicas imprimibles

Las células solares imprimibles y flexibles han revolucionado la generación de energía solar fotovoltaica mediante el uso de tintas semiconductoras impresas directamente sobre plástico fino elástico flexible o acero, que no sólo reducen el costo de las células solares sino que también abrirán un sinfín de nuevas opciones de instalación.

 Estas células solares orgánicas de peso extremadamente ligero pueden laminarse en las paredes de los edificios o en cualquier otra superficie irregular expuesta a la luz solar, así como incorporarse directamente a los materiales de construcción. También se considera que las células solares compuestas de polímeros plásticos funcionan mejor en condiciones de poca luz.

 A principios del 2014, un grupo de científicos australianos fabricó células solares delgadas como el papel, del tamaño de una hoja de papel A3, utilizando una máquina de impresión especial instalada en la agencia nacional de investigación científica australiana CSIRO. La impresora de células solares podría producir hasta diez metros de panel solar por minuto. Se espera que un metro cuadrado de panel solar produzca entre 10 y 50 vatios.

 La tecnología de células solares imprimibles con un costo mínimo, complementada con otras tecnologías afines, actualmente en fase de investigación, para mejorar la potencia de salida de las células fotovoltaicas imprimibles -como la tecnología de células solares sensibilizadas por colorante (DSC) y el uso de latas de plástico recubiertas de colorante para absorber la luz procedente de distintos ángulos-, promete elevar al siguiente nivel la economía y la eficiencia de la generación de energía solar fotovoltaica.

 Tecnología de gasificación de biomasa para la generación de energía

 La conversión de biomasa en gas combustible y su uso para la generación de energía ha surgido como un medio para convertir los residuos de biomasa, disponibles en abundancia, en energía eléctrica limpia y eficiente.

 Una central eléctrica avanzada de gasificación de biomasa suele incluir un sistema gasificador que convierte la biomasa sólida en gas combustible limpio mediante procesos termoquímicos que comprenden las etapas de secado, pirólisis y gasificación. Las cenizas incombustibles producidas en el proceso migran a la rejilla situada en la base del gasificador y se retiran regularmente mediante un mecanismo de agitación de la rejilla.

 El sintegás, también conocido como gas de síntesis, se quema en el oxidante a temperaturas de hasta 700° F junto con el gas de combustión caliente para producir vapor a alta presión que acciona la turbina para producir electricidad. Se utilizan precipitadores electrostáticos para capturar las partículas restantes presentes en los gases de combustión liberados al aire.

 El proyecto Birmingham Bio Power, de 10,3 MW, que se ha desarrollado en Tyseley, Birmingham (Reino Unido), es uno de los principales proyectos energéticos a escala comercial lanzados con tecnología avanzada de gasificación de biomasa. La tecnología de gasificación de la biomasa también tiene un gran potencial, sobre todo en los países en desarrollo, donde la enorme cantidad de residuos de biomasa que van a parar a los vertederos puede utilizarse para generar energía limpia.

 Tecnología de pilas de combustible microbianas (MFC)

La tecnología de pilas de combustible microbianas (MFC) puede generar energía a partir de una serie de residuos orgánicos, como las aguas residuales y la orina humana. Esta tecnología utiliza bacterias para generar electricidad a partir de residuos, convirtiendo la energía química en energía eléctrica mediante la reacción catalítica de los microorganismos. La tecnología también ayuda simultáneamente a higienizar el material de desecho utilizado.

 La tecnología MFC utiliza microbios que abundan de forma natural en el compartimento anódico de la célula y que funcionan como biocatalizadores. Cuando los residuos orgánicos se introducen en la célula, los microbios generan electrones al consumir los residuos como parte de su proceso metabólico natural. Cuando se conectan al cátodo, se genera electricidad con el movimiento de los electrodos. Un grupo de científicos británicos, con el apoyo de Bill Gates, está desarrollando un dispositivo MFC especialmente diseñado para generar electricidad a partir de la orina humana.

 En otro avance, investigadores del Instituto de Tecnología de Georgia desarrollaron a principios del 2014 una pila de combustible híbrida capaz de convertir directamente en electricidad una amplia gama de biomasa soluble mediante un catalizador que puede activarse con energía solar o térmica. La biomasa se tritura y se mezcla con un catalizador fotoquímico y termoquímico llamado polioxometalato (POM) en solución.

 El POM oxida la biomasa mediante irradiación térmica o mediante fotoirradiación y transporta la carga al cátodo. La tecnología combina la degradación fotoquímica y solar-térmica de la biomasa en un único proceso químico para generar electricidad sin utilizar costosos catalizadores metálicos. Además, el catalizador POM puede reutilizarse sin tratamiento adicional.

 Todos estos increíbles desarrollos nos brindan una gran esperanza en el futuro de la generación de energía, entendiendo que podemos utilizar fuentes mucho más sostenibles y mucho más limpias, aprovechando los recursos de la tierra y los mismos desechos que nosotros producimos a diario.

 En Energen nos motivan los temas relacionados con la energía y con la sostenibilidad y abogamos por cuidar y regenerar nuestro entorno en la medida de lo máximo posible.