Para producir lo que podríamos denominar hidrógeno verde (limpiamente), se debe partir del agua, la cual -tras un proceso de electrolisis, genera oxígeno e hidrógeno. Actualmente, cerca del 96% del hidrógeno del mundo se extrae a partir de combustibles fósiles (hidrógeno sucio) y sólo el 4% del agua (hidrógeno limpio). Sin embargo, este panorama está cambiando radicalmente gracias a la disminución del costo de las energías renovables, especialmente la solar. Chile, es uno de los productores de energía fotovoltaica que ha tenido el mayor crecimiento en los últimos años, razón por la que están puestos tantos ojos en el desierto de Atacama, con sus 3.500kWh/m2 (DNI) y 3.000 horas de sol al año, además de una radiación promedio de 65% más que en Europa.
Paralelamente, Corfo (agencia del Gobierno de Chile, dependiente del Ministerio de Economía, Fomento y Turismo) ya estaba explorando la idea de implementar hidrógeno verde en camiones para la minería que -según los especialistas- podría ser la primera aplicación concreta a nivel local. Y con el cambio de gobierno, el Ministerio de Energía dejó de coquetear con este combustible y lo ha mencionado directamente dentro de su “Ruta Energética”.
En este aspecto, el camino de Chile pasa por comenzar a generar proyectos en cuatro líneas de negocio: Transporte en la minería (reemplazar el diésel o tener motores duales), almacenamiento de hidrógeno, fertilizante en base a amoníaco e incluso, exportar hidrógeno verde. La comuna de Diego de Almagro (Región de Atacama) podría ser la capital de estas iniciativas, en su calidad de “niña bonita” de la producción de energía solar en Chile.
Proceso de obtención de hidrógeno a partir de agua mediante electrolisis empleando energías renovables
Del agua y del sol, literalmente, puede venir la próxima generación de combustible que utilicen los camiones de la gran minería en Chile, esos que pesan varias toneladas y usan 4.000 litros de diésel al día para mover minerales como el cobre en las faenas del norte del país. Un proyecto que partió como una idea de reemplazar el diésel por hidrógeno solar está tomando forma, y ya hay dos consorcios internacionales que desarrollarán la tecnología en Chile, con un capital comprometido por más de $13.800 millones.
En palabras sencillas -aunque tiene poco de simple-, la tecnología en la que está trabajando desde 2015 la Corfo consiste en transformar energía solar en hidrógeno. ¿Cómo? Una vez que la luz del sol llega a un panel solar fotovoltaico y genera electricidad, ese será el insumo base para hacer funcionar un electrolizador (generador de hidrógeno por electrolisis del agua). Este instrumento, una especie de “olla” a la que se le introduce agua dulce, separa el hidrógeno del oxígeno. A continuación, el hidrógeno, ya en forma de gas, se puede emplear directamente como combustible bajo demanda o almacenar en un estanque idéntico a los que tienen las estaciones de venta de gasolina. El almacenamiento, requiere alta presión y baja temperatura, dicho gas pasa a ser un líquido, el cual se introduce, mediante una bocatoma similar a las que tienen los vehículos, para que entre al sistema y dicho “combustible” haga mover el motor eléctrico del vehículo en este caso.
Según cuenta Eduardo Bitran, vicepresidente de Corfo, luego de que en 2016 Chile fijara en la Cumbre del Cambio Climático (COP 22) en Marruecos la meta de producir un millón de toneladas de cobre “verde” -es decir, sin huella de carbono-, comenzaron a analizar los principales componentes de la huella de carbono: 54% viene de la electricidad empleada en las faenas mineras y 25% del combustible. “La gracia es que en una mina se puede tener toda la operación concentrada ahí mismo. Tener el panel y el electrolizador donde se cargan los camiones”, comenta Bitran.
“Encontramos una empresa que había desarrollado vehículos con motores duales. Es decir, que tenían un tanque de hidrógeno y uno de diésel, y tenían un inyector conectado a un computador que les permitía combinarlo. En 2016 contratamos un estudio de factibilidad”. El estudio llegó a la conclusión de que se podía llegar a una sustitución de entre 60 y 70% de diésel por hidrógeno.
Las alternativas para hacer esta tecnología son dos: que las empresas que fabrican los camiones mineros, principalmente Caterpillar y Komatsu Cumming, los trajeran con motores duales desde sus fábricas; la segunda es que en Chile se haga un retrofitting de los camiones actuales, que no es más que modificar los motores por uno que permita la inyección combinada de diésel con hidrógeno.
Posteriormente se produjo una segunda convocatoria, esta vez abierta a dos opciones. Uno con motores duales para camiones de la minería y otro para ”fuel cell“; es decir, que el 100% del combustible que utilicen maquinarias más pequeñas de la minería, como los cargadores frontales de faenas mineras subterráneas, empleen hidrógeno para moverse.
Para el caso de los motores duales, llegó un consorcio tecnológico compuesto por Alset, la Universidad de Santiago, la Universidad Católica, NTT Data de Japón, Compañía Minera del Pacífico, BHP Chile, Anglo American Sur y Engie, entre otros. Lo que va a hacer este grupo es tomar el camión gigante de la minería y demostrar la viabilidad técnica y económica de mezclar el hidrógeno con el diésel.
“Tienen que hacer un prototipo industrial, en operaciones mineras. Esto tiene una fase de laboratorio, de ensayo y de transferencia tecnológica, donde tienen que empaquetar el resultado para un proyecto comercial. Esto no puede quedar solo como un paper de estudio, tiene que ser algo concreto”, aclara Bitran.
Las posibilidades son mayúsculas, adelanta el vicepresidente de la Corfo. “El auto eléctrico se demora cerca de 4 horas en cargarse y tiene una autonomía de 200-300 kilómetros. El hidrógeno tarda menos de 5 minutos en cargarse y con una autonomía de 600 kilómetros por carga, igual que un vehículo con diésel”, lo que lo haría muy atractivo para la minería. Y por el agua tampoco habría un problema mayor. “Hicimos el estudio, y si se reemplazan todos los camiones de Chuquicamata, por ejemplo, se requiere el 2% de todos los derechos de agua que tienen”, dice Bitran.
Actualmente, el hidrógeno se utiliza como combustible, pero no es limpio. El 95% de la producción es a través de la energía del carbón y el gas natural, donde Australia es el principal productor.
“Los australianos invirtieron recientemente US$ 20 millones para producir hidrógeno para abastecer a los fuel cell a partir de electrólisis producida con gas. Nuestro objetivo es que compitamos con Australia por el hidrógeno, pero nosotros en base solar y agua, con costos mucho más bajos que ellos”, remata Bitran.
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Algunas características del hidrógeno:
- El hidrógeno es el elemento más abundante del Universo y uno de los más abundantes de la naturaleza.
- Es un combustible inagotable que no produce emisiones contaminantes ni de efecto invernadero y que puede ser producido por diversos métodos y utilizando fuentes energéticas autóctonas y renovables.
- Producido con renovables, representa una alternativa sostenible a los combustibles fósiles.
- Producido a partir de la electrolisis del agua mediante energía eléctrica de origen renovable, cierra un ciclo natural y limpio.
- Está llamado a ser uno de los protagonistas del inminente futuro modelo energético.
Nota del autor:
Importante diferenciar entre los motores de combustión de hidrógeno y los vehículos de pila de hidrógeno. El funcionamiento de los vehículos de pila de hidrógeno consiste en hacer funcionar un motor eléctrico alimentado por la electricidad obtenida a partir de unos depósitos de hidrógeno comprimido implementados en un vehículo de nuevo diseño y nueva fabricación. Sin embargo, una alternativa más barata que permite aprovechar los motores actuales consiste en adaptar al funcionamiento 100% con hidrógeno o dual (fósil/hidrógeno) cualquiera de los motores de combustión de hidrocarburos ya existentes convirtiéndolos además en vehículos no contaminantes.
De esta forma, gracias a la implementación de esta tecnología los vehículos actuales se pueden convertir a hidrógeno siendo una excelente alternativa frente al coste que supone la adquisición de los vehículos que usan celdas de combustible de hidrógeno, los cuales han de ser fabricados totalmente nuevos desde cero.
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