Sistema energéticoLa energía eólica y el hidrógeno unidos para proteger el clima
Resumen
El hidrógeno puede contribuir a la protección del clima si se utiliza la electricidad procedente de energías renovables para su producción por electrólisis, el llamado hidrógeno "verde". La energía eólica, a diferencia de la solar, no puede utilizarse en el punto de generación porque las turbinas eólicas están casi siempre situadas lejos de los consumidores de electricidad. Los mayores parques eólicos terrestres de Alemania se encuentran en el norte y el este: ¿realmente no hay espacio en las demás regiones? En 2019, los operadores de la red tuvieron que regular una cantidad de electricidad de 6.482 GWh, un 19% más que el año anterior. El consumo de electricidad ecológica no es posible,
Desde el año 2000, hay un límite de 20 años para las tarifas de alimentación, pero las centrales eléctricas tienen que averiguar cómo seguir funcionando económicamente. Después, los operadores tienen que encontrar un comprador para la comercialización directa de la electricidad, pero esto fracasaría debido a la repotenciación.
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La energía eólica y el hidrógeno unidos para proteger el clima
El hidrógeno se considera LA solución para la transición energética. La energía eólica es potente, pero no aprovecha todo su potencial. Ambos deberían poder unirse para avanzar en la descarbonización. Después de todo, sólo el hidrógeno "verde" producido con la ayuda de energías renovables es realmente útil contra el cambio climático.
En este artículo he tratado ambos temas y he examinado cómo pueden avanzar conjuntamente la transición energética y la protección del clima. Tres ejemplos muestran que esta interacción ya se está probando y aplicando.
El hidrógeno, ¿realmente la respuesta a todas las preguntas?
El hidrógeno como vector energético se ve en muchos debates e informes como LA gran solución para la transición energética. En general, el hidrógeno es un excelente medio de almacenamiento y puede transportarse fácilmente en tuberías y contenedores adecuados. Esto también haría que la energía estuviera disponible en cualquier momento, independientemente de la hora del día, la estación o las condiciones meteorológicas.
Pero el hidrógeno sólo puede contribuir a la protección del clima si se utiliza electricidad procedente de energías renovables para su producción por electrólisis, el llamado hidrógeno "verde". Todos los demás métodos de producción son bastante perjudiciales para nuestro clima.
Para la producción de hidrógeno se necesita electricidad procedente de energías renovables, principalmente eólica y solar. Esto significa que el uso directo de la electricidad generada o almacenada compite con el uso del hidrógeno. Sin embargo, en muchos casos es más eficiente utilizar la electricidad directamente, ya sea para la electromovilidad o en las bombas de calor.
La eficacia de la electrólisis se sitúa entre el 60 y el 70 por ciento. Si generamos electricidad a partir del hidrógeno en una pila de combustible, la eficiencia de este paso es del 60 al 80 por ciento. Esto significa que tenemos que utilizar al menos tres veces más electricidad procedente de energías renovables para el hidrógeno verde como almacenamiento de electricidad. El esfuerzo y los costes aumentan en consecuencia.
Algunos procesos industriales no pueden ser electrificados o requieren el uso directo del hidrógeno. La industria química ya utiliza grandes cantidades de hidrógeno para la producción de amoníaco. El hidrógeno verde puede sustituir al gas natural fósil.
La energía eólica forma parte de la descarbonización con problemas
Junto con la fotovoltaica, la generación de electricidad a partir de la energía eólica es una parte importante de la descarbonización. La electricidad procedente de los aerogeneradores representará el 27% del suministro eléctrico de Alemania en 2020, lo que la convierte en la fuente de energía más importante del mix eléctrico del país.
Pero la energía eólica, a diferencia de la solar, no puede utilizarse en el punto de generación, porque las turbinas eólicas están casi siempre situadas lejos de los consumidores de electricidad. Los residentes locales no deben ser molestados por el ruido de los rotores. Por ello, algunos actores políticos establecen grandes distancias mínimas de 1 a 2 km de las zonas residenciales. Otra razón por la que se encuentran principalmente en regiones poco pobladas.
Distribución espacial desigual
El resultado es una distribución espacial desigual de la energía eólica en Alemania. En el monitor de viento del Instituto Fraunhofer de Economía Energética y Tecnología de Sistemas de Energía podemos ver la distribución espacial en Alemania y la velocidad media del viento local. Los mayores parques eólicos terrestres de Alemania se encuentran en el norte y el este: ¿realmente no hay espacio en las demás regiones?
La gestión de la alimentación provoca cortes de electricidad
Otro problema de la energía eólica es la gestión de la alimentación. Este recorte de la electricidad procedente de fuentes renovables por parte del operador de la red es necesario cuando algunos tramos de la red eléctrica están sobrecargados y el suministro de electricidad no puede llevarse a cabo. Los aerogeneradores se ven especialmente afectados por esta medida, ya que se apartan del viento para dejar de mover la turbina y, por tanto, de generar electricidad.
En 2019, los operadores de la red tuvieron que restringir una cantidad de electricidad de 6.482 GWh, un 19% más que el año anterior. El 78% corresponde a la energía eólica terrestre y el 18% a la eólica marina. Sólo el 4% de las turbinas desconectadas no eran eólicas (fuente: Informe de seguimiento 2020 de la Agencia Federal de Redes).
6,48 teravatios hora de electricidad generada de forma limpia podrían haberse utilizado en otras aplicaciones y evitar el uso de combustibles fósiles. A esto hay que añadir los costes de más de 700 millones de euros que hubo que pagar a los operadores de las plantas como compensación.
Uso de plantas post-EEG
La Ley de Energías Renovables (EEG) está en vigor desde el año 2000. Al limitar la tarifa de alimentación a 20 años, los aerogeneradores más antiguos pierden este derecho. Después, los operadores tienen que pensar en cómo pueden seguir operando económicamente.
El autoconsumo de electricidad, como en los sistemas fotovoltaicos, no es posible. Los aerogeneradores están conectados directamente a la red eléctrica y se encuentran demasiado lejos de los consumidores más cercanos. Por lo tanto, los operadores tienen que encontrar un comprador para la comercialización directa de la electricidad. Las alternativas serían la repotenciación, pero ésta fracasaría debido a los permisos, o el desmantelamiento de las viejas turbinas.
Cómo el hidrógeno puede ayudar a la energía eólica
Ahora entra en juego el hidrógeno mencionado al principio. Con la producción de hidrógeno verde, no podemos resolver completamente los problemas de la energía eólica mencionados anteriormente, pero al menos podemos reducirlos. Aquí es donde la electrólisis puede ser aprovechada y el hidrógeno puede contribuir de forma importante al éxito de la transición energética.
Producción de hidrógeno durante los cuellos de botella de la red
La desigual distribución espacial de la energía eólica requiere capacidades suficientes en las redes para transportar la electricidad a los consumidores. Si las capacidades no son suficientes, se producen cuellos de botella en la red eléctrica y, como consecuencia, los operadores de la red tienen que apagar los aerogeneradores.
Entonces, ¿por qué no utilizan la electricidad para la electrólisis y producen gas limpio? Los electrolizadores se pueden utilizar según las necesidades y se regulan en consecuencia. Los aerogeneradores pueden seguir funcionando y la energía no se queda sin utilizar. El hidrógeno producido puede inyectarse en una red o almacenarse en tanques y transportarse para ahorrar gas fósil en otros lugares.
Producción de hidrógeno con viejos aerogeneradores
Los aerogeneradores antiguos que ya no reciben tarifas de alimentación (post-EEG) necesitan un comercializador directo u otra solución para seguir funcionando, de lo contrario ya no pueden ser explotados económicamente. La electrólisis para la producción de hidrógeno verde se ofrece como un comprador seguro. De este modo, se puede seguir generando electricidad sin emisiones de CO2.
Según la Asociación Alemana de Energía Eólica, el gobierno alemán estima que la demanda de electricidad limpia para la producción de hidrógeno verde es de 20 TWh al año. Una gran parte de esto puede ser suministrada por las llamadas plantas post-EEG.
Sin embargo, un requisito previo para que el modelo de negocio funcione es también la exención de la electricidad del recargo EEG y de las tarifas de la red, afirma Sabine Peter, Presidenta de la Federación Alemana de Energías Renovables. Desde el verano de 2021 existe una exención de la electricidad de la tasa EEG, pero hasta ahora no se aplica a las plantas que han recibido financiación en el marco de la EEG.
Ejemplos prácticos de combinación de hidrógeno y energía eólica en el artículo completo.
