Sustitución del gas natural por hidrógeno para aplicaciones térmicas en una industria difícil de descarbonizar: un estudio de caso real
Autores: Mirshokraee, Seyed Ariana; Bedogni, Stefano; Bindi, Massimiliano; Santoro, Carlo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Sustitución del gas natural por hidrógeno para aplicaciones térmicas en una industria difícil de descarbonizar: un estudio de caso real
Categoría
Energía
Subcategoría
Energías renovables
Palabras clave
Hidrógeno
Sectores industriales
Camino verde
Paneles solares fotovoltaicos
Análisis económico
Emisiones de CO2
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Para alcanzar el objetivo de descarbonización total establecido para 2050, la introducción de hidrógeno para reemplazar el uso de combustibles fósiles en sectores industriales difíciles de descarbonizar es crucial. El hidrógeno reemplazará al gas natural en sectores difíciles de descarbonizar donde se requiere gas natural para generar el calor necesario para el proceso industrial. Naturalmente, todo esto vale la pena si el hidrógeno se produce siguiendo un camino verde, lo que significa que está conectado con fuentes renovables. En este manuscrito, se lleva a cabo un análisis tecnoeconómico relacionado con un escenario de caso real. El sistema real abordado implica la operación continua de un horno industrial de alta temperatura con una demanda de energía térmica variable estacionalmente pero estable, representando condiciones típicas de procesos industriales difíciles de descarbonizar. Se utilizan paneles solares fotovoltaicos combinados con baterías para generar y almacenar electricidad que, a su vez, se utiliza para generar hidrógeno verde. Se consideran diferentes escenarios, incluyendo una mezcla de gas natural/hidrógeno, la variabilidad estacional de las necesidades industriales y la variabilidad de la producción solar. Los aspectos económicos considerados incluyen el uso de electrolizadores de membrana de intercambio aniónico (AEMWEs) para producir hidrógeno verde, la mejora en la eficiencia durante las operaciones (costos operativos, OPEX) y la disminución del costo de los AEMWE (gastos de capital, CAPEX) que ocurren con el tiempo. El estudio muestra que el costo de producción de hidrógeno podría disminuir de 12.6 EUR kg-1 en 2024 a 9.7 EUR kg-1 en 2030, con una reducción adicional a 8.7 EUR kg-1 alcanzable a través de estrategias de mezcla estacional. Las emisiones de CO2 se reducen significativamente mediante el desplazamiento parcial del gas natural con hidrógeno verde, destacando el potencial ambiental del sistema.
Descripción
Para alcanzar el objetivo de descarbonización total establecido para 2050, la introducción de hidrógeno para reemplazar el uso de combustibles fósiles en sectores industriales difíciles de descarbonizar es crucial. El hidrógeno reemplazará al gas natural en sectores difíciles de descarbonizar donde se requiere gas natural para generar el calor necesario para el proceso industrial. Naturalmente, todo esto vale la pena si el hidrógeno se produce siguiendo un camino verde, lo que significa que está conectado con fuentes renovables. En este manuscrito, se lleva a cabo un análisis tecnoeconómico relacionado con un escenario de caso real. El sistema real abordado implica la operación continua de un horno industrial de alta temperatura con una demanda de energía térmica variable estacionalmente pero estable, representando condiciones típicas de procesos industriales difíciles de descarbonizar. Se utilizan paneles solares fotovoltaicos combinados con baterías para generar y almacenar electricidad que, a su vez, se utiliza para generar hidrógeno verde. Se consideran diferentes escenarios, incluyendo una mezcla de gas natural/hidrógeno, la variabilidad estacional de las necesidades industriales y la variabilidad de la producción solar. Los aspectos económicos considerados incluyen el uso de electrolizadores de membrana de intercambio aniónico (AEMWEs) para producir hidrógeno verde, la mejora en la eficiencia durante las operaciones (costos operativos, OPEX) y la disminución del costo de los AEMWE (gastos de capital, CAPEX) que ocurren con el tiempo. El estudio muestra que el costo de producción de hidrógeno podría disminuir de 12.6 EUR kg-1 en 2024 a 9.7 EUR kg-1 en 2030, con una reducción adicional a 8.7 EUR kg-1 alcanzable a través de estrategias de mezcla estacional. Las emisiones de CO2 se reducen significativamente mediante el desplazamiento parcial del gas natural con hidrógeno verde, destacando el potencial ambiental del sistema.