Fer-se adults amb l’hidrogen

La crema de combustibles fòssils com a forma principal de subministrament d’energia no és sostenible, ni tan sols en el curt termini, perquè es basa en un recurs finit i té un impacte clar i devastador en el medi ambient i en la salut de les persones. D’altra banda, fomentar un sistema energètic basat en recursos renovables és una aposta arriscada si abans no es resolen dos grans problemes com són l’emmagatzematge d’electricitat i l’electrificació de sectors amb gran consum energètic. Són dos reptes majúsculs que a dia d’avui no tenen ni una solució clara ni una solució única. Potser la conversió d’electricitat renovable en un combustible sintètic emmagatzemable i transportable, com podria ser l’hidrogen generat per l’electròlisi de l’aigua, és l’única solució integral al problema actual de l’energia. Catalunya (i Espanya) tenen condicions per ser protagonistes de la revolució de l’hidrogen si esdevenen líders del desenvolupament de les tecnologies de producció, transport i ús d’aquest combustible renovable.

Lectures 503
Temps de lectura7 minuts

La societat moderna, i l’economia que la regeix, s’ha aixecat sobre les arenes movedisses d’un recurs energètic finit com són els combustibles fòssils. Un recurs generat durant milions d’anys que es consumeix de forma accelerada i que pràcticament hem exhaurit en poc més d’un segle (figura 1). Veure el rebost mig buit no convida a l’optimisme perquè l’energia és el fonament de tot, des de l’extracció i processament de la matèria primera al transport de béns de consum, tot passant pels subministraments bàsics d’aigua, calefacció i, d’un temps ençà, telecomunicacions. No hi ha dubte que una crisi energètica greu portaria a un col·lapse total d’efectes devastadors. Entretant aquesta arriba, els efectes de la crema indiscriminada de combustibles fòssils ja ha portat a una situació crítica d’emergència climàtica i contaminació atmosfèrica que comença a cobrar-se milions de morts prematures arreu del món (més de 4 milions anuals, segons l’Organització Mundial de la Salut, de les quals unes 350.000 només a la Unió Europea, segons l’European Environment Agency, vegeu la figura 2).

C:\Users\atarancon\Downloads\global-fossil-fuel-consumption.png

Figura 1. Consum global de combustibles fòssils des de 1800. 

Font: OurWorldinData based on Vaclav Smil (2017), Energy Transitions: Global and National Perspective & BP Statistical Review of World Energy. 

C:\Users\atarancon\Downloads\pollution-deaths-from-fossil-fuels (1).png

Figura 2. Morts prematures degudes a la pol·lució generada per la crema de combustibles fòssils.

Font: OurWorldInData.org, basat en Lelieveld et al. (2019), Effects of fossil fuel and total anthropogenic emission removal on public Health and climate, PNAS.

Davant d’aquest panorama desolador, semblaria que ha arribat l’hora de fer-se grans (energèticament parlant) i abandonar el consum irresponsable d’un recurs finit i contaminant. Aquesta majoria d’edat passa per apostar de forma decidida per fonts energètiques de baix contingut en carboni i, molt especialment, per aquelles que són d’origen renovable. Una llista d’energies renovables, d’altra banda no massa llarga, que inclouria, com a principals exponents, l’energia eòlica, la solar fotovoltaica o tèrmica i els biocombustibles. Amb dades consolidades de 2019, només el 16% (el 15,7% per ser més precís) de l’energia primària mundial prové de fonts amb baix contingut en carboni (incloent-hi un 4,3% d’energia generada en plantes nuclears (vegeu la figura 3). Ni tan sols la “sostenible” Europa aconsegueix pujar gaire per sobre del 25% (tot i incloure gairebé un 10% d’energia nuclear). Així doncs, el repte és majúscul i no tan sols pel salt necessari quant a instal·lació de renovables, sinó per la necessitat de trobar una solució viable a la seva naturalesa intermitent i estacional. És a dir, una manera d’emmagatzemar massivament l’energia d’origen renovable durant llargs períodes de temps.

C:\Users\atarancon\Downloads\sub-energy-fossil-renewables-nuclear (2).png
C:\Users\atarancon\Downloads\sub-energy-fossil-renewables-nuclear (3).png

Figura 3. Consum d’energia segons el seu origen (nuclear, renovable, fòssil) al món (esquerra) i a Europa (dreta). 

Font: OurWorldInData basat en BP Statistical Review of World Energy (2020).

El miratge de l’electricitat

Abans d’abordar el punt crucial de l’emmagatzematge de l’energia, voldria posar de manifest que la majoria d’aquestes fonts d’energia renovable generen directament electricitat. L’electricitat no és més que una forma d’energia molt especial (que implica el transport d’electrons per un material conductor) que tan sols representa el 19% del total de l’energia consumida per la nostra societat. En aquest sentit, caldria afegir que molts dels processos i activitats que sostenen la nostra realitat no es poden electrificar a avui dia (i difícilment podran fer-ho en les properes dècades). En aquesta llarga llista de sectors en els quals no hem aconseguit fer servir l’electricitat com a forma d’energia principal cal destacar el transport de mercaderies (especialment de llarga distància) i la calor industrial, ambdós, basats en l’ús de combustibles fòssils amb alta densitat energètica i gran poder calorífic.

Així, tot i que la feina feta en la transició cap a una electricitat renovable (que en alguns països com Suècia o Espanya pot arribar al 40%) és admirable, aquest no deixa de ser un miratge pel qual no ens hem de deixar enganyar.

El repte de l’emmagatzematge de les renovables

Tal com he dit, dominar l’emmagatzematge eficient de l’energia esdevé essencial però a dia d’avui encara representa un gran repte científic i tecnològic. De fet, la pràctica totalitat de l’energia que consumim en l’actualitat no ha estat prèviament emmagatzemada. El nostre model energètic es basa a produir energia i consumir-la a l’acte. Això té sentit quan l’energia es pot obtenir a voluntat (i en la forma desitjada) a partir de la crema a discreció de combustibles d’origen fòssil, però esdevé del tot insostenible si el sistema està basat en recursos renovables intermitents. Si volem mantenir un model de sistema energètic a demanda, de ben segur haurem de desenvolupar combustibles d’origen renovable en el futur pròxim. Aquest combustible verd podria ser l’hidrogen generat amb electricitat renovable.

Tot i que és molt abundant, l’hidrogen no existeix de forma lliure en la natura, ja que sempre apareix lligat a altres àtoms com l’oxigen (formant aigua) o el carboni (formant hidrocarburs). Això sí, des de fa més de 200 anys, sabem com generar-lo, per exemple, a partir de la divisió de la molècula de l’aigua en hidrogen i oxigen (procés conegut com a electròlisi de l’aigua). De fet, l’eficiència d’aquest procés ha anat millorant i ha arribat a valors per sobre del 85% en sistemes d’electròlisi d’alta temperatura. Aquests darrers avenços, combinats amb el descens continu del preu de l’electricitat d’origen renovable, han alimentat les actuals perspectives de l’hidrogen, fent que la seva producció es projecti rendible en els propers 5 o 10 anys. En aquest sentit, hi haurà dos blocs de països especialment beneficiats per la implementació d’un sistema basat en l’hidrogen, aquells que disposen i dominen la tecnologia de l’electròlisi i aquells que poden generar electricitat d’origen renovable a un preu competitiu. Malauradament, a dia d’avui ni Catalunya (ni Espanya) se situen en el primer grup però, sortosament, semblarien estar entre els territoris privilegiats per a la producció d’electricitat renovable. Segons estudis recents de la Hydrogen Alliance i Bloomberg, el cost de producció de l’hidrogen a Espanya se situaria al voltant d’1,5 €/kg, un dels valors més competitius arreu del món (vegeu la figura 4). Aquest cost de producció seria suficient per obrir la porta a la comercialització de l’hidrogen en sectors on ja existeix un mercat (refineries, fertilitzants o metal·lúrgiques) i per endegar-ne l’ús en un vector energètic global. Fent cas d’aquesta anàlisi la revolució de l’hidrogen es trobaria al tombar la cantonada i Catalunya en podria ser una de les protagonistes.

Figura 4. Rang de costos estimats de producció d’hidrogen renovable (en verd) o d’origen fòssil (en gris). Les línies contínues mostren el cost mitjà i les discontínues el cost en les localitzacions més favorables. Es destaca el cost de producció per a diferents països el 2030.

Font: Elaboració pròpia a partir de Hydrogen Council, Hydrogen Insights (2021).

La quadratura del cercle

L’anàlisi de l’impacte econòmic del desplegament de l’hidrogen és molt complex i sobrepassa certament les meves competències. En un estudi recent, els experts de la Comissió Europea situen l’impacte en la creació d’un mercat de 820 bilions d’euros i 5,4 milions de llocs de feina fins al 2050 (120 bilions i 1 milió fins al 2030, respectivament). Tot i que aquestes perspectives són magnífiques, és difícil de creure que una transició energètica de tal magnitud, implementada a la velocitat que requereix l’actual emergència climàtica, no tindrà cap impacte negatiu sobre l’economia, l’economia fòssil vull dir. Tot plegat, semblaria la quadratura del cercle. En qualsevol cas, si, com sembla, estem davant d’un canvi de paradigma, hauríem de complementar la bona localització del nostre territori (per a la generació assequible d’electricitat renovable) amb una tecnologia pròpia competitiva per tal de rendibilitzar-la (tant a nivell de renovables com de tecnologies de l’hidrogen). Per tots aquells que encara creuen que l’hidrogen és un bluf, jo els diria: si algú té una idea millor, que la posi sobre la taula.

La imatge de la capçalera té una llicència Creative Commons.

About Post Author

Albert Tarancón

Llicenciat i doctor en ciències físiques (UB, 2001 i 2007) i enginyer de materials (UPC, 2007), l’Albert Tarancón és professor d’investigació ICREA a l’Institut de Recerca en Energia de Catalunya (IREC). Des de 2010 , l’Albert dirigeix un grup de recerca en noves tecnologies de l’energia d’unes 25 persones i lidera diferents projectes europeus en l’àmbit de l’hidrogen com a vector energètic. L’Albert és editor de dues revistes de prestigi internacional en l’àmbit dels materials per l’energia i és representant d’IREC a Hydrogen Europe (Clean Hydrogen Partnership)

No et perdis cap publicació

Rebràs un correu setmanal amb les últimes novetats del blog. No enviem correu brossa (però comprova'n la safata)!

guest
0 Comentaris
Inline Feedbacks
Veure tots els comentaris