Coste normalizado del biohidrógeno a partir de reformado por vapor (SMR) de biometano con captura y almacenamiento de carbono (hidrógeno dorado). Aplicación a España.

El hidrógeno renovable tiene el potencial de jugar un papel clave en la descarbonización de sectores industriales y en la generación de calor. Aunque el término "hidrógeno verde" se asocia principalmente con el hidrógeno producido mediante electrólisis alimentada por fuentes renovables, existen otras tecnologías capaces de producir hidrógeno renovable con bajo impacto en el CO2, como el reformado con vapor de biometano.

El proceso de reformado con vapor de biometano es particularmente interesante, ya que emplea infraestructuras existentes y utiliza biometano en lugar de gas natural. Esto hace que las emisiones de CO2 generadas sean neutras, ya que el CO2 proviene de fuentes biogénicas. Aún más, si se captura el CO2 generado en el proceso, se obtienen emisiones negativas.

A este hidrógeno con emisiones negativas se le ha denominado "hidrógeno dorado". Este nombre hace referencia al proceso que permite quitar el componente “azul” (hidrógeno fósil con captura de carbono) y quedarse con un proceso renovable con emisiones negativas, lo cual da como resultado un hidrógeno dorado.

^{Figura 1. Fases de la producción de hidrógeno dorado.}

Proceso de Producción de Hidrógeno Dorado

En la Figura 1 se muestra el proceso de producción de hidrógeno dorado. El biometano se produce a partir de residuos orgánicos y se inyecta en la red existente, certificándose su origen renovable. Posteriormente, se usa en una planta de reformado con captura de carbono (SMR). El CO2 generado se captura y se transporta para su almacenamiento en acuíferos salinos profundos, como los que existen en España, con una capacidad de almacenamiento estimada de hasta 11 Gt de CO2.

Figura 2. Cadena de suministro del hidrógeno dorado.

Cadena de Suministro del Hidrógeno Dorado

Figura 2 muestra la cadena de suministro del hidrógeno dorado. A continuación se describe brevemente el proceso:

1. 🌱 Producción de Biometano: Se obtiene de manera descentralizada a partir de residuos orgánicos.
2. 🔄 Reformado con Vapor de Biometano: En una planta centralizada se realiza el reformado con captura de carbono.
3. 🏞️ Captura y Almacenamiento de CO2: El CO2 generado se captura y se transporta hasta el almacenamiento geológico.

Modelo de Costes del Hidrógeno Dorado

El análisis de costes de la producción de hidrógeno dorado se basa en dos aspectos fundamentales: los costes de inversión (CAPEX) y los costes operativos (OPEX).

• 💰 CAPEX: Derivados de plantas existentes de reformado y captura de carbono.
• ⚙️ OPEX: Incluye el coste de la producción del biometano, su enriquecimiento y posterior inyección en la red, así como los costes asociados a la operación y mantenimiento de la planta de reformado y a la gestión del CO2 capturado.

La Tabla 1 muestra cuatro escenarios considerados en España para la producción de hidrógeno dorado a partir de biometano. Los escenarios varían en función de la fuente de biometano utilizada (residuos urbanos, cultivos, etc.), y los resultados muestran la producción de hidrógeno dorado en España, con emisiones negativas que varían entre 1,27 Gt/año (escenario 1) y 26 Gt/año (escenario 2).

Tabla 1. Potencial de biogás en España en diferentes escenarios, junto con el coste medio ponderado en cada caso. 

^{Tabla 2. Producción de hidrógeno dorado en España según los escenarios contemplados en la Tabla 1.} 

^{Figura 3. Costes normalizados de hidrógeno dorado en los escenarios considerados.}

Conclusión

El hidrógeno dorado es una opción viable para la producción de hidrógeno renovable a gran escala en España. Con un coste competitivo y el potencial de generar emisiones negativas (8,64 kg CO2/kg H2), este proceso tiene el potencial de contribuir significativamente a la descarbonización de sectores industriales.

La capacidad de almacenamiento de CO2 en España es otro factor clave, ya que podría almacenar hasta 11 Gt de CO2, lo que equivaldría a más de 400 años de producción en las condiciones más optimistas.

La producción de hidrógeno dorado, con un potencial de 2,15 Mt/año (según el escenario 3), podría satisfacer más de tres veces la demanda actual de hidrógeno en España, siendo una alternativa interesante frente a otras fuentes de hidrógeno.

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_{Esta nota resume el artículo “Yagüe, Linares, Arenas and Romero, Levelized Cost of Biohydrogen from Steam Reforming of Biomethane with Carbon Capture and Storage (Golden Hydrogen)—Application to Spain, Energies (2024) 17(5), 1134” https://doi.org/10.3390/en17051134}