Vol. 20 Núm. 1 (2022): Revista Fuentes, el reventón energético
Artículos

Análisis del potencial del uso de hidrógeno verde para reducción de emisiones de carbono en Colombia

Jhon Alex Muñoz-Fernández
Universidad Industrial de Santander
Wilson Andrés Beleño-Mendoza
Universidad Industrial de Santander
Harving Díaz-Consuegra
Universidad Industrial de Santander

Publicado 2022-06-30

Palabras clave

  • hidrógeno verde,
  • aplicaciones del hidrógeno,
  • producción de hidrógeno verde,
  • reducción de emisiones,
  • movilidad,
  • refinería,
  • mezcla con gas natural,
  • celda de combustible
  • ...Más
    Menos

Cómo citar

Muñoz-Fernández, J. A., Beleño-Mendoza, W. A., & Díaz-Consuegra, H. . (2022). Análisis del potencial del uso de hidrógeno verde para reducción de emisiones de carbono en Colombia. Fuentes, El reventón energético, 20(1), 57–72. https://doi.org/10.18273/revfue.v20n1-2022006

Resumen

El hidrógeno verde consiste en una alternativa versátil, prometedora para el futuro energético al ser un vector que facilita el almacenamiento de energía de las fuentes renovables intermitentes como la solar o eólica y al proporcionar su energía limpia en industrias difíciles de descarbonizar, cuyo fin es de reducir progresivamente la dependencia de combustibles fósiles y mitigar el calentamiento global. En el presente artículo se plantea un análisis sobre el aporte del hidrógeno (H2) verde para reducir emisiones con referencia a un año para 4 sectores con aplicabilidad en Colombia, asociados a: su mezcla en la red de gas natural, uso en el transporte, tratamiento de crudo en refinerías y generación de electricidad para zonas no interconectadas (ZNI). A partir de un modelo de electrolizador alcalino y PEM con potencias similares, se determina la capacidad de producción de hidrógeno verde con base en el cálculo del balance de masa y energía y 10 MW de capacidad de electrólisis. Con lo anterior, al considerar el consumo de combustible fósil para cada sector, se evaluó el abastecimiento de hidrógeno verde en el que se evidencia un porcentaje de suministro o reemplazo con valores cercanos al 1% respecto al total de combustible fósil demandado en el país, y se estimó la reducción de emisiones apalancada con el uso del H2 en cada sector bajo la metodología de cuantificación de emisiones de dióxido de carbono, en el que se identificaron reducciones entre 3.000 y 37.000 toneladas de CO2 dependiendo el sector.

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.

Referencias

  1. ANDI Colombia. (2021). El futuro del hidrógeno en Colombia [video]. YouTube. Recuperado de: https://www.youtube.com/watch?v=s47QbBnGmFY&t=2347s&ab_channel=ANDIColombia
  2. BP. (2020). Statistical Review of World Energy, 2020. 66. Recuperado de: https://www.bp.com/content/dam/bp/business-sites/en/global/corporate/pdfs/energy-economics/statistical-review/bp-stats-review-2020-full-report.pdf
  3. Bolsa Mercantil de Colombia. (2020). Informe Anual: Mercado de Gas Natural. Gestor del Mercado de Gas Natural en Colombia. Recuperado de: https://www.bmcbec.com.co/sites/default/files/2021-10/Informe%20Anual%20Mercado%20de%20Gas%20Natural%202020_1.pdf
  4. Catarino, J., Picado, A., & Lopes, T. (2021). Assessing water availability and use for electrolysis in hydrogen production. March. https://doi.org/10.13140/RG.2.2.18531.27685
  5. Delgado, S. (2015). Análisis de sensibilidad de parámetros de diseño de sistemas de producción de hidrogeno a partir de energía solar fotovoltaica [Tesis de pregrado, Universidad de Sevilla. Recuperado de: https://idus.us.es/bitstream/handle/11441/38850/TFG_SalvadorDelgadoFdz.pdf
  6. Díaz Motta, A. (2020). Estudio de factibilidad técnico-económica de un sistema de generación híbrido para zonas no interconectadas de Colombia [Tesis de maestría, Universitat de Barcelona]. Recuperado de: http://diposit.ub.edu/dspace/bitstream/2445/169560/1/TFM_MERSE_Armando_Diaz_Motta.pdf
  7. Guban, D., Muritala, I. K., Roeb, M., & Sattler, C. (2020). Assessment of sustainable high temperature hydrogen production technologies. International Journal of Hydrogen Energy, 45(49), 26156-26165. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2019.08.145.
  8. Heraeus. (2020). the Platinum Standard 2020. SFA (Oxford). Recuperado de: https://www.heraeus.com/media/media/hpm/doc_hpm/precious_metal_update/The_Platinum_Standard_2020.pdf
  9. Hydrogenics. (2018). Brochure: Renewable Hydrogen Solutions. Recuperado de: http://www.hydrogenics.com/wp-content/uploads/Renewable-Hydrogen-Brochure.pdf
  10. HydrogenTools. Hydrogen Tools Portal. Recuperado de https://h2tools.org/
  11. Hyundai Motor Company. (2020). Why Hydrogen for Heavy Road Transport? XCIENT Fuel Cell. Recuperado de: https://trucknbus.hyundai.com/global/es/products/truck/xcient-fuel-cell
  12. IEA. (2019). Data and Statistics. Recuperado de: https://www.iea.org/data-and-statistics/data-browser?country=COLOMBIA&fuel=CO2%20emissions&indicator=CO2BySector
  13. IEA. (2019a). The Future of Hydrogen, IEA, Paris. Recuperado de: https://www.iea.org/reports/the-future-of-hydrogen
  14. IEA. (2019b). The Future of Hydrogen - Seizing today’s opportunities - Report prepared for the G20, Japan. International Energy Agency, June. Recuperado de: https://www.hydrogenexpo.com/media/9370/the_future_of_hydrogen_iea.pdf
  15. IEA. (2020). Current limits on hydrogen blending in natural gas networks and gas demand per capita in selected locations, IEA, Paris. Recuperado de: https://www.iea.org/data-and-statistics/charts/current-limits-on-hydrogen-blending-in-natural-gas-networks-and-gas-demand-per-capita-in-selected-locations.
  16. Ihobe, S. P. de G. A. (2012). Guía metodológica para la aplicación de la norma UNE-ISO 14064-1:2006 para el desarrollo de inventarios de Gases de Efecto Invernadero en organizaciones. 14064-1:2006, 1(UNE-ISO), 106. Recuperado de: https://www.euskadi.eus/contenidos/documentacion/uneiso14064/es_def/adjuntos/PUB-2012-019-f-C-001.pdf
  17. IPCC. (2018). Summary for Policymakers. In: Global Warming of 1.5°C. An IPCC Special Report on the impacts of global warming of 1.5°C above pre-industrial levels and related global greenhouse gas emission pathways, in the context of strengthening the global response to the threat of climate change, sustainable development, and efforts to eradicate poverty. In Press. Recuperado de: https://www.ipcc.ch/sr15/
  18. IRENA (2018), Hydrogen from renewable power: Technology outlook for the energy transition, International Renewable Energy Agency, Abu Dhabi. Recuperado de: https://www.irena.org/-/media/files/irena/agency/publication/2018/sep/irena_hydrogen_from_renewable_power_2018.pdf
  19. Khouya, A. (2021). Hydrogen production costs of a polymer electrolyte membrane electrolysis powered by a renewable hybrid system. International Journal of Hydrogen Energy, 1-19. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2021.01.213
  20. Koj, J. C., Wulf, C., & Zapp, P. (2019). Environmental impacts of power-to-X systems-A review of technological and methodological choices in Life Cycle Assessments. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 112, 865-879.
  21. MathPro. (2011). Introducción a la refinación del petróleo y producción de gasolina y diésel con contenido ultra bajo de azufre. The International Council on Clean Transportation, 45. Recuperado de: http://www.theicct.org/sites/default/files/ICCT_RefiningTutorial_Spanish.pdf
  22. Minenergía. (2021a). Hoja de ruta del hidrógeno en Colombia. p 1-50. Recuperado de: https://www.minenergia.gov.co/documents/10192/24309272/Hoja+Ruta+Hidrogeno+Colombia_2810.pdf#:~:text=La%20Hoja%20de%20Ruta%20del,Acuerdo%20de%20Par%C3%ADs%20del%202015.
  23. Minenergía. (2021b). Informe de reservas 2020 y declaración de producción de Gas Natural. p 5-24. Recuperado de: https://www.anh.gov.co/
  24. Ministerio de Minas y Energía (2021). Transición energética: un legado para el presente y el futuro de Colombia. Recuperado de: https://www.minenergia.gov.co/libro-transicion-energetica
  25. Ministerio de Transporte. (2020). Transporte en cifras: vigencia 2019. Recuperado de: https://www.mintransporte.gov.co/documentos/15/estadisticas/
  26. Ministerio para la Transición Ecológica y el Reto Demográfico (MITERD). (2020). Hoja de Ruta Del Hidrógeno: Una apuesta por el hidrógeno renovable. Gobierno de España. Recuperado de: https://energia.gob.es/es-es/Novedades/Documents/hoja_de_ruta_del_hidrogeno.pdf
  27. Noussan, M., Raimondi, P. P., Scita, R., & Hafner, M. (2021). The role of green and blue hydrogen in the energy transition—a technological and geopolitical perspective. Sustainability (Switzerland), 13(1), 1-26. https://doi.org/10.3390/su13010298
  28. Oficina catalana del canvi climatic. (2011). Guía Practica para el Cálculo de emisiones de gases de efecto invernadero (GEI).Generalitat de Catalunya Comisión Interdepartamental de Cambio Climático. Recuperado de: https://www.caib.es/sacmicrofront/archivopub.do?ctrl=MCRST234ZI97531&id=97531
  29. Picchi, C. A. (2018). Producción de hidrógeno a partir del excedente de energía eléctrica proveniente de renovables [Tesis de pregrado, Universidad de Sevilla]. Recuperado de: http://bibing.us.es/proyectos/abreproy/91737/fichero/TFG-1737-MOECKEL.pdf
  30. Pineda Reyes, H., & Montoya García, M. (2013). Optimización de una celda combustible de hidrógeno. Scientia Et Technica, 18(1), 204. https://doi.org/10.22517/23447214.7131
  31. Pino, A. (2009). Aprovechamiento de recursos energéticos renovables no integrables en la red eléctrica [Tesis de pregrado, Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Sevilla]. Repositorio institucional E-REDING. Recuperado de: http://bibing.us.es/proyectos/abreproy/30127/
  32. Reficar. (2020). Historia de la refinería de Cartagena. Refinería de Cartagena. Recuperado de: https://www.reficar.com.co/en/quienes-somos.
  33. Sastre, I. (2010). Aplicación de la energía eólica para la producción de hidrógeno mediante electrólisis [Tesis de pregrado, Universitat Politècnica de Catalunya]. Recuperado de: https://upcommons.upc.edu/handle/2099.1/9527?locale-attribute=es
  34. SSPD. (2017). Zonas no interconectadas – ZNI Informe sectorial de la prestación del servicio de energía eléctrica 2020. Superintendencia Delegada para Energía y Gas: Dirección Técnica de Gestión de Energía. Recuperado de: http://webdav.superservicios.gov.co:8080/content/download/24937/196887/version/1/file/Diagn%C3%B3stico+ZNI-Superservicios-oct-2017.pdf
  35. SSPD. (2020). Zonas no interconectadas – ZNI Informe sectorial de la prestación del servicio de energía eléctrica 2020. Superintendencia Delegada para Energía y Gas: Dirección Técnica de Gestión de Energía. Recuperado de: https://www.superservicios.gov.co/sites/default/archivos/Publicaciones/Publicaciones/2020/Dic/informe_sectorial_diagnostico_zni_2020_v2.pdf
  36. Steer. (2019). Estructurar las bases del programa de reemplazo tecnológico de la flota oficial del país, para acelerar la adquisición de vehículos de bajas y cero emisiones para entidades públicas de orden nacional y sus oficinas territoriales. Unidad de Planeación Minero-Energética (UPME). Recuperado de: https://www1.upme.gov.co/DemandaEnergetica/Informe_final_flota_oficial_UPME_13dic19.pdf
  37. U.S. Department of Energy. (2008). the Impact of Increased Use of Hydrogen on Petroleum Consumption and Carbon Dioxide Emissions. Energy Information Administration. Recuperado de: https://www.eia.gov/analysis/requests/2008/sroiaf%282008%2904.pdf
  38. U.S. Department of Energy. Office of Energy Efficiency & Renewable Energy: Hydrogen and Fuel Cell Technologies Office. Recuperado de https://www.energy.gov/eere/fuelcells/hydrogen-and-fuel-cell-technologies-office
  39. UPME. (2019). Primer balance de Energía Útil para Colombia y Cuantificación de las Perdidas energéticas relacionadas y la brecha de eficiencia energética Resumen Ejecutivo BEU Sector Residencial y Terciario. 20. Recuperado de: https://www1.upme.gov.co/Hemeroteca/Paginas/estudio-primer-balance-energia-util-para-Colombia.aspx