Contacte: redaccio@portaenrere.cat

Medi Ambient L’hidrogen verd, canviar-ho tot perquè res canviï: aerogeneradors com catedrals (I)

Comentaris (0) /

Escrit per:

«L’abril de 2020, el govern dels Estats Units va aprovar un ajut d’1,9 bilions de dòlars per a les empreses que havien patit dificultats per culpa de la pandèmia de Covid-19. El desembre d’aquell any s’hi va sumar una altra partida, de 0,9 bilions de dòlars i Biden, tot just arribat a la Casa Blanca, encara en va afegir 1,9 bilions més. Europa ha anunciat que injectarà 0,75 bilions d’euros, és a dir, menys de la meitat de la quantitat aportada pels nord-americans en la seva primera tongada, però resulta que aquests diners europeus, a diferència del que ha passat als Estats Units, no aniran a ajudar les empreses que han hagut de tancar o han perdut molts diners per la pandèmia, sinó que es destinaran a canviar l’economia, a fer-la verda i sostenible.» L’economista Xavier Sala-i-Martin, catedràtic d’Economia a la Universitat de Colúmbia (Nova York), mostrava la seva sorpresa sobre la finalitat de la pluja de milions anunciada per la Unió Europea en plena pandèmia, el 21 de juliol de 2020. Sala-i-Martín creia inicialment que la destinació dels diners europeus seria la mateixa que la dels nord-americans, la d’ajudar les empreses que havien patit més durant la pandèmia.

Reportatges en sèrie
Aquest és el primer d’una sèrie inicial de tres reportatges sobre l’hidrogen verd. Allò que de moment sabem sobre una tecnologia que s’està impulsant per a substituir els combustibles fòssils. Per a la seva producció, l’hidrogen verd necessitarà molta aigua i, sobretot, molta electricitat procedent d’energies renovables (eòlica i solar principalment).

*Si voleu llegir el segon capítol, cliqueu AQUÍ.

*Si voleu llegir el tercer capítol, cliqueu AQUÍ.

«Per a dur a terme la gran modernització d’Europa, mobilitzarem una quantitat de diners que representa el 60% de tot el PIB espanyol», afirmava un exultant president del govern d’Espanya, Pedro Sánchez, després de l’acord dels caps d’Estat de la Unió Europea l’estiu de 2020.

La carretada de calés anunciada per la UE l’estiu d’ara fa dos anys i mig va rebre el nom de fons Next Generation. La quantitat ascendia a 750.000 milions d’euros, 140.000 milions dels quals anirien a parar a l’estat espanyol per «finançar projectes transformadors».

Dins dels grans eixos dels Fons Next Generation s’hi troba el desplegament i la integració de les energies renovables i el full de ruta de l’hidrogen verd.

Inicialment, la inversió pública prevista per l’Estat en aquesta transició energètica era de més de 6.300 milions d’euros, tot i que el president del govern central va avançar ara fa un any que solament per a l’hidrogen s’invertirien gairebé 9.000 milions fins al 2030.

L’octubre de 2020, només un parell de mesos després de l’anunci de la Unió Europea, naixia la Plataforma Vall Hidrogen Verd Catalunya Sud, una entitat que aplega més de 70 empreses, 50 organismes públics, 14 associacions i clústers, quatre cambres de comerç i 14 centres de coneixement i recerca. Segons Jordi Cartanyà, coordinador de la Vall de l’Hidrogen Verd de Catalunya [nom que rep ara aquesta organització] la finalitat d’aquesta entitat és descarbonitzar diferents sectors industrials que utilitzen hidrogen gris com a matèria primera, substituir el gas natural,  incorporar l’hidrogen verd en la mobilitat de vehicles (especialment els pesants: camions i autobusos), en usos residencials i com a reservori d’energia. Per fer tot això, Cartanyà creu que faran falta, pel cap baix, 1.300 milions d’euros, la meitat dels quals els haurà d’aportar la iniciativa privada.

La indústria petroquímica consumeix entre 12 i 14 tones d’hidrogen «gris» cada hora; el 2050 aquesta quantitat es multiplicarà per cinc, però d’hidrogen verd

De l’hidrogen gris al verd

L’hidrogen gris és aquell que s’obté del gas o del petroli, per tant, d’un combustible fòssil, i és un element químic molt emprat en la indústria petroquímica d’arreu del món. De fet, la de Tarragona consumeix entre 12 i 14 tones d’hidrogen cada hora, tal com confirma a Porta Enrere Juan Pedro Díaz, gerent de l’Associació Empresarial Química de Tarragona (AEQT) [càrrec que ostentava en el moment de fer aquesta sèrie de reportatges; la seva successora és Maria Mas]. Aquest hidrogen gris s’usa per fer amoníac, que al seu torn serveix per a fer fertilitzants. També s’empra l’hidrogen en el procés de fabricació de polímers com el polietilè, un compost que serveix per a fer xeringues, taps, ampolles o bosses de plàstic.

Ara, es vol que aquest hidrogen gris sigui verd, és a dir, fet a partir d’energia elèctrica renovable, deixant de banda els combustibles fòssils. «Per cada tona d’hidrogen gris es generen 10 tones de CO₂», explica Jordi Cartanyà. Així, per a fer hidrogen verd es necessita un electrolitzador, un aparell que descompon l’aigua (H₂O) en hidrogen (H₂) i oxigen (O). L’electrolitzador necessita, a part d’aigua (molt pura), electricitat. L’energia elèctrica per a fer l’hidrogen verd ha de ser renovable, és a dir, procedent d’aerogeneradors o panells solars majoritàriament.

Aigua en quantitat

Per a fer un quilo d’hidrogen verd calen nou litres d’aigua i 50 quilowatts hora (kWh) d’electricitat (la mitjana del consum elèctric d’una llar catalana en un dia és d’uns 10 kWh). Tenint en compte que la indústria petroquímica consumeix entre 12 i 14 tones d’hidrogen cada hora per fer diferents productes a partir d’aquest gas, farien falta uns 1.000 milions de litres d’aigua (1 hectòmetre cúbic) cada any només per cobrir aquestes necessitats industrials dels polígons Nord i Sud del Camp de Tarragona. Segons l’AEQT, el 2021 les seves indústries associades van utilitzar 32,4 hectòmetres cúbics (hm³) d’aigua (a aquesta quantitat se li haurà de sumar l’aigua per a fer l’hidrogen verd).

«L’aigua no serà un problema», diu Antonio Turiel, doctor en Física Teòrica i investigador a l’Institut de Ciències del Mar de Barcelona i del Centre Superior d’Investigacions Científiques (CSIC). Turiel, que fa anys que estudia els recursos naturals i la transició energètica del món davant l’escassetat de combustibles fòssils, assegura l’aigua que necessitaria tota la indústria de la ceràmica d’Espanya (una de les consumidores més grans d’energia) per fer l’hidrogen que li caldria (en substitució del gas natural que fa sevir actualment pels seus forns de cocció i assecat de les peces) seria de 120 litres per segon, «el cabal d’un riu petit», diu tot apuntant que aquesta xifra no representaria una quantitat significativa.

Segons els càlculs fets per l’Institut de Recerca en Energia de Catalunya (IREC) la producció d’hidrogen a Catalunya l’any 2050 (quan es vol que no hi hagi cap emissió de CO₂ a l’atmosfera) serà de 205 tones cada hora (1,8 milions de tones a l’any). Aquesta enorme producció d’hidrogen comportarà la utilització de 1.800 m³ d’aigua cada hora, per un total de 15,7 milions de m³ cada any (1 m³ = 1.000 litres). O cosa que és el mateix, 15,7 hectòmetres cúbics (hm³). «Això és una quantitat important d’aigua que, a més, no pot ser de qualsevol mena perquè ha de tenir una conductivitat inferior a cinc microsiemens per centímetre», diu Joan Ramon Morante, director de l’IREC. Per posar en context: actualment, el Consorci d’Aigües de Tarragona subministra 75 hm³ cada any a 63 municipis (800.000 habitants, 1,5 milions a l’estiu) i 25 indústries. I tot això en un escenari de canvi climàtic, amb una previsió de menys precipitacions i més sequeres.

També s’està plantejant fer l’electròlisi amb aigua de mar que, segons Turiel, té una conductivitat millor que l’aigua dolça i que genera subproductes com la sosa càustica (pot ser utilitzada en l’àmbit industrial). L’inconvenient de l’aigua marina és que malmet els components de l’electrolitzador de seguida.

Segons els experts, però, el problema de la producció d’hidrogen verd no es troba en el consum d’aigua, sinó en el d’electricitat. «Abans de fer hidrogen s’ha d’electrificar tot allò que sigui possible. Si no tens energia elèctrica renovable, no pots fer hidrogen. Aquest és el primer pas», diu Juan Pedro Díaz.

El 2050 haurà calgut una inversió de 80.000 milions d’euros per cobrir les necessitats d’una Catalunya sense combustibles fòssils: 200.000 GWh de consum d’energia

Quina quantitat d’hidrogen i de renovables necessitarem?

Per fer hidrogen verd cal molta electricitat d’origen renovable. Segons Joan Ramon Morante, el total d’energia elèctrica necessària a Catalunya el 2050 (en el supòsit de no utilitzar cap combustible fòssil) seria d’aproximadament uns 200.000 GWh (una mica menys que tota l’energia elèctrica que consumeix Espanya actualment). 1 gigawatt (GW) = 1 milió de kilowatts (kW).  Aquesta quantitat es dividiria en:

  • 90.000 GWh en transport: 63.000 GWh dels quals pel transport per carretera —motors elèctrics alimentats sigui per bateries o per piles de combustibles basant-se en l’hidrogen (60% i 40% respectivament)—.
  • 35.000 GWh per substituir el gas natural, gas natural liquat, gas liquat del petroli, etc.
  • 25.000 GWh per substituir les centrals nuclears (la Comissió Europea ha considerat aquesta energia i també la del gas natural com a verdes).
  • 10.000 GWh per substituir la producció energètica no renovable.
  • 9.000 GWh de renovables ja existents.
  • 30.000 GWh per fer hidrogen per a la indústria com a matèria primera (en substitució de l’hidrogen gris: veient aquesta quantitat d’energia, es passaria de les 120.000 tones/any que consumeix actualment la indústria petroquímica a les 600.000 tones/any).

Per generar tota aquesta energia elèctrica el 2050 (200.000 GWh), caldria tenir una potència instal·lada de 20 GW de panells fotovoltaics, 20 GW d’energia eòlica terrestre i 20 GW d’energia eòlica marina. S’ha de tenir en compte que les renovables, per les seves característiques, no poden funcionar les 24 hores (depenen del sol i del vent). Segons Morante, grosso modo, la inversió necessària per a fer tota aquesta instal·lació de potència elèctrica renovable seria de 80.000 milions d’euros.

Els 20 GW d’energètica eòlica terrestre comportarien la instal·lació de 4.445 aerogeneradors de 4,5 MW de potència a tota Catalunya. Aquesta mena d’aparells són els més potents del mercat a hores d’ara, però si es decidís instal·lar altres aerogeneradors menys potents, la quantitat d’aparells al territori encara seria més gran. Els primers aerogeneradors de 4,5 MW es van començar a instal·lar a Espanya ara fa dos anys i tenen una pala de 71 metres (145 metres de diàmetre) i la seva alçada (la de tota l’estructura) duplica la de la catedral de Burgos.

Pel que fa als parcs eòlics marins, amb aerogeneradors amb una potència de 12 MW —els que s’estan instal·lant en l’actualitat— Morante calcula que serien necessaris uns 1.667 aparells. Per tenir una referència, el parc eòlic marí projectat al Cap de Creus, que ha suscitat l’oposició de moltes entitats i poblacions costaneres, tindrà, inicialment entre 30 i 40 aerogeneradors d’uns 258 metres d’altura.

«Quan es parla d’instal·lar milions d’aerogeneradors [a tot el món] s’ha de tenir en compte que interferiran els uns amb els altres. És a dir, a mesura que uns aerogeneradors extreguin l’energia del vent quedarà menys energia d’aquest vent per a la resta dels aparells», diu Turiel al seu llibre Petrocalipsis, crisis energética global y cómo (no) la vamos a solucionar (Ed. Alfabeto, sisena edició de setembre de 2021), apuntant a un problema prou gros si es té en compte la magnitud de la transició energètica que es vol fer a tot el planeta.

Finalment, pel que fa als panells fotovoltaics, la superfície necessària per a disposar d’una potència de 20 GW seria d’uns 100 km². I si es volgués posar al sostre dels domicilis, Morante calcula que caldrien 10 milions de cases individuals per a generar tota aquesta energia, sistema d’emmagatzematge energètic a banda.

De tota l’energia elèctrica procedent de fonts renovables que serà necessària el 2050 a Catalunya (60 GW de potència instal·lada per generar 200.000 GWh), 27 GW es destinaran a fer l’hidrogen verd (que es farà servir per al transport i com a matèria primera industrial): 205 tones d’H₂ cada hora, un total d’1,8 milions de tones cada any.

 

Pèrdues d'energia
Un dels reptes de la transició energètica és assegurar el subministrament elèctric. Les renovables no poden produir energia les 24 hores del dia perquè només hi ha sol durant menys de mitja jornada i perquè no fa vent tota l’estona. Des de l’AEQT aposten per utilitzar l’hidrogen com a generador d’electricitat. És a dir, usar electricitat procedent de les renovables per a fer hidrogen i, en cas de necessitat, fer servir l’hidrogen per a convertir-lo en electricitat: «De l’energia renovable que sobri després d’haver-la utilitzat en les necessitats elèctriques habituals, produirem hidrogen. Aquest hidrogen el podrem emmagatzemar i quan no tinguem energia de fonts renovables el farem reaccionar amb l’aire i produirem aigua i energia elèctrica», afirma Juan Pedro Díaz, que titlla col·loquialment aquest últim procés com a «electrolització inversa».

El problema d’això que explica Díaz és que la transformació d’una energia en una altra (l’energia no es crea ni es destrueix, es transforma) provoca pèrdues d’energètiques. És el que es coneix com a segon principi de la termodinàmica.

Segons Marcos Rupérez, enginyer industrial i consultor en tecnologies de l’hidrogen, per a fer un quilo d’hidrogen es necessiten 50 kWh d’energia elèctrica. Si aquest quilo d’hidrogen el convertíssim en electricitat, només tindríem 15 kWh. En canvi, de la mateixa quantitat d’hidrogen s’obtenen 33 kWh d’energia química (la que s’obté de cremar aquest gas en una caldera). Els càlculs de Morante van en la mateixa línia: «Si agafes electricitat i fas hidrogen i després d’aquest hidrogen en tornes a fer electricitat, només et queda entre un 32% o un 35% de l’energia elèctrica inicial».

«Si un dia descobreixes alguna cosa que posant energia elèctrica aconsegueixes la mateixa energia elèctrica o més, truca’m perquè ens farem rics», diu Rupérez.

 

Col·labora
Porta Enrere és un mitjà completament independent que no rep publicitat pública ni privada. Per fer possible el periodisme d'investigació lliure cal el suport de la ciutadania.

Deixa un comentari

L'adreça electrònica no es publicarà.

Accepta cookies
Utilitzem cookies pròpies i de tercers per millorar l’experiència d’usuari, analitzar el trànsit del lloc web i personalitzar el contingut. En fer clic a "Accepta les cookies", accepteu l’ús de les cookies descrites a la nostra Política de cookies. També podeu configurar quines cookies voleu acceptar fent clic a “Configurar les cookies”.