Los desarrolladores estadounidenses tienen planes de expandir la producción de hidrógeno a través de tecnologías que utilizan electricidad, una primera señal de que la producción de hidrógeno podría alejarse de su actual dependencia de los hidrocarburos en los próximos años.
Las instalaciones de electrolizadores planificadas que utilizan electricidad para producir hidrógeno a partir del agua, si se construyen, ampliarían la capacidad actual en Estados Unidos de 116 megavatios (MW) a 4.524 MW, según información recopilada por la Registro del Programa de Hidrógeno del Departamento de Energía de EE. UU..
Si se llevan a cabo todos los proyectos planificados, la producción anual de hidrógeno en Estados Unidos a partir de electrólisis podría ascender a aproximadamente 0,72 millones de toneladas métricas (MMmt), en comparación con los 10 MMmt de hidrógeno que se producen actualmente a partir de combustibles fósiles y como subproducto de otras fuentes industriales. Los electrolizadores que alcancen un umbral de baja intensidad de carbono podrían calificar para una exención de impuestos a la producción si los desarrolladores comienzan la construcción antes de 2033.
El hidrógeno es un insumo fundamental para el refinado de petróleo y la producción de fertilizantes, y también puede utilizarse como combustible almacenable para la generación de energía eléctrica, para su uso en turbinas de gas de hidrógeno o mezclado con gas natural para su uso en turbinas. gas tradicional. Es el elemento más simple que se encuentra naturalmente en la Tierra y tradicionalmente se separa de los hidrocarburos, como el gas natural y el carbón, mediante un proceso conocido como reformado de metano con vapor (SMR).
Los 10 millones de toneladas de hidrógeno que se producen anualmente en los Estados Unidos son suministrados casi en su totalidad por SMR o se producen como subproducto del hidrógeno obtenido de una planta química u otra instalación donde el hidrógeno no es el producto principal. La Administración de Información Energética (EIA) de EE.UU. estima que la capacidad actual de SMR en Estados Unidos asciende a 7,6 millones de toneladas de hidrógeno al año.
Electrolizadores versus reformado de metano con vapor (SMR)
Los electrolizadores producen hidrógeno mediante electrólisis, un proceso que separa el hidrógeno del agua mediante corriente eléctrica, con el oxígeno como único subproducto. Debido a que los SMR utilizan hidrocarburos como materia prima, sus subproductos incluyen monóxido de carbono y dióxido de carbono, que deben capturarse y secuestrarse para lograr emisiones netas cero. El hidrógeno producido por electrolizadores se considera neutro en carbono si la electricidad consumida se genera a partir de recursos renovables.
De acuerdo a Agencia Internacional de Energía (AIE), actualmente se utilizan comercialmente dos tipos de tecnologías de electrolizadores que requieren mejoras para seguir siendo competitivas: la membrana de intercambio de protones (PEM) y la alcalina. Estas tecnologías varían según el costo de construcción, los tiempos de puesta en marcha y los materiales utilizados para convertir la electricidad en hidrógeno. Independientemente de los materiales utilizados, los electrolizadores pueden aprovechar la electricidad generada a partir de recursos renovables.
Aunque hay varios proyectos de electrolizadores planeados en los Estados Unidos, la tecnología SMR tradicional produce la mayor parte del hidrógeno que se consume comercialmente en los Estados Unidos en la actualidad.
El proceso SMR aplica vapor de alta temperatura al metano y un catalizador para producir hidrógeno, monóxido de carbono y dióxido de carbono. Las instalaciones industriales y las refinerías de petróleo utilizan principalmente gas natural como fuente de metano para la producción de hidrógeno. Las unidades SMR pueden equiparse con capacidades de captura y almacenamiento de carbono (CCS) para reducir la huella de carbono de la producción de hidrógeno mediante el almacenamiento de dióxido de carbono (CO2) bajo tierra. Esta tecnología no es nueva; Desde 2013, la planta de fertilizantes nitrogenados Recursos de Coffeyvilleen Oklahoma, captura el CO2 creado por la producción de hidrógeno y lo entrega para mejorar la recuperación de petróleo.
