El futuro de la producción de hidrógeno
Cada año, más y más vehículos eléctricos salió al mercado. Solo en 2022, se introdujeron más de 30 nuevos vehículos eléctricos, y ese ritmo solo se acelerará. A medida que más conductores de vehículos eléctricos recarguen sus vehículos de la noche a la mañana, la carga total supondrá una carga para nuestras redes eléctricas, que en muchas zonas del país ya tienen dificultades para ofrecer la energía que necesitamos. Cómo podemos producir la electricidad necesaria para alimentar nuestros coches —y hacerlo de forma limpia y neutra en carbono— es un problema importante que hay que resolver.
Hoy en día, gran parte de la electricidad mundial se crea mediante la conversión de carbón o gas natural, y esos métodos de generación de electricidad están lejos de ser limpios. Sin embargo, Japón cree que puede tener una posible solución: utilizar hidrógeno.
«Hidrógeno rojo«se produce con energía nuclear. Japón es líder mundial en la producción de energía nuclear, y tanto su sector energético como el de automoción han realizado importantes inversiones en hidrógeno a lo largo de los años. Al combinar ambas tecnologías en un proceso innovador, Japón muestra un camino prometedor para la producción de energía limpia.
Las Estrategias de Crecimiento Verde de Japón planean que el país alcance la neutralidad de carbono para 2050. Después de la energía nuclear, el hidrógeno tiene la densidad de energía específica más alta de todos los combustibles conocidos. Puede quemarse para generar calor y usarse en pilas de combustible para generar electricidad y, en ambos casos, lo único que se libera es vapor de agua, lo que hace que el proceso esté libre de carbono.
Japón está desarrollando un nuevo tipo de reactor nuclear
Trágicamente, el accidente nuclear de Fukushima en 2011 hizo que muchos países se replantearan el uso de la energía nuclear y cerraron centrales eléctricas en todo el mundo. En Estados Unidos, 26 de los 96 reactores nucleares operativos han sido clausurados en la última década. Japón cerró todos sus reactores nucleares y volvió a quemar carbón, petróleo y gas natural para cubrir su déficit energético. Sin embargo, ha estado trabajando arduamente para encontrar una solución mejor: un nuevo reactor nuclear que sea incapaz de fundirse.
Este nuevo tipo de reactor se denomina reactor refrigerado por gas a alta temperatura (HTGR).
Si bien la mayoría de los reactores utilizan energía de fisión del uranio o el plutonio para generar calor y utilizan agua líquida como refrigerante, los reactores HTGR sustituyen el agua por gas helio. El helio se puede calentar a una temperatura mucho más alta que el agua, lo que permite que el reactor funcione a más de 1.800 grados Fahrenheit en comparación con los reactores refrigerados por agua, que apenas pueden alcanzar los 600 grados. El uso de gas helio también simplifica el reactor, ya que no es necesario drenarlo constantemente.
El calor generado por el proceso HTGR se puede utilizar para alimentar procesos industriales pesados. De hecho, el calor del HTGR se puede utilizar en el proceso de reforma con vapor utilizado para producir hidrógeno a partir del metano y otros componentes del gas natural. Esto significa que se puede producir hidrógeno sin utilizar combustibles fósiles. Al unir un reactor HTGR con una planta termoquímica de producción de hidrógeno, el hidrógeno se puede producir de manera limpia y sostenible.
El 30 de julio de 2021 se puso en servicio un reactor de prueba y desde entonces ha estado funcionando a plena potencia. En una evolución posterior, en febrero de 2022, Mitsubishi Heavy Industry recibió el encargo de construir la mayor planta de producción de hidrógeno de la historia de Japón utilizando un sistema aún mejor conocido como reactor de pruebas de ingeniería de alta temperatura (HTTR).
Esta será la primera vez que la humanidad produzca grandes cantidades de hidrógeno de forma constante, fiable y económicamente viable sin el riesgo de que los reactores se derritan en el futuro. Además de utilizar gas helio para la refrigeración, la planta cuenta con medidas de seguridad, como el uso de combustible isotrópico de tres estructuras, que está compuesto por pequeños granos de cerámica, con un seis por ciento de óxido de uranio cubierto por cuatro capas de cerámica altamente resistente. Esta encapsulación atrapa los residuos radiactivos en su interior, lo que hace casi imposible que los residuos radiactivos se liberen a la atmósfera en caso de accidente.
¿Cuáles son los inconvenientes de este reactor nuclear de prueba?
El proceso HTTR no es perfecto; aun así, generan residuos radiactivos como subproducto. Más de 250 000 toneladas de residuos nucleares se encuentran actualmente en túneles subterráneos de todo el mundo y permanecerán radiactivos durante miles de años. Los residuos del HTTR solo se sumarán a ese total si el mundo avanza hacia una mayor generación de energía nuclear.
Desde una perspectiva legislativa, tanto EE. UU. como Europa han mostrado un firme apoyo a la tecnología de baterías eléctricas en los vehículos. Japón y empresas como Toyota y Honda han dejado de utilizar vehículos totalmente eléctricos, apostando por el futuro del hidrógeno y la producción de vehículos propulsados por hidrógeno. Sin embargo, si bien el hidrógeno se quema de forma limpia, es tan limpio como la energía y los procesos que se utilizan para fabricarlo. Desafortunadamente, el 90 por ciento del hidrógeno del mundo se produce actualmente mediante la quema de combustibles fósiles.
El proceso del hidrógeno rojo es limpio y sostenible. Sin embargo, la combustión limpia del hidrógeno presenta sus propios desafíos gracias a su densidad volumétrica. El hidrógeno debe comprimirse a presiones muy altas para que sea práctico. Esto crea desafíos para el almacenamiento y el transporte. Por estas y otras razones, los paquetes de baterías de iones de litio siguen siendo una forma menos costosa de alimentar los automóviles eléctricos, en comparación con las pilas de combustible de hidrógeno.
Es probable que la instalación de la infraestructura de apoyo para distribuir el hidrógeno rojo lleve décadas, lo que significa que tenemos un largo camino por recorrer antes de que el hidrógeno rojo alimente nuestros vehículos eléctricos de pila de combustible. Sin embargo, al ayudar a enfriar los reactores nucleares de manera más segura y eficiente, el hidrógeno rojo podría permitir la apertura de más centrales nucleares y más seguras para suministrar electricidad a nivel mundial.
Los científicos ven la tecnología HTTR como un punto de inflexión para la neutralidad del carbono
Muchos científicos y fabricantes de automóviles ven la tecnología HTTR como un punto de inflexión en la búsqueda de la neutralidad de carbono en todo el mundo, y esperan con ansias el día en que reactores nucleares tan avanzados se utilicen para generar electricidad y hacer que el hidrógeno limpio esté disponible en todas partes.
Para profundizar en la nueva tecnología de hidrógeno de Japón, lea Hidrógeno rojo: cómo funciona a continuación, aquí mismo en GreenCars.com.
