Analysis of the potential of the use of green hydrogen to reduce carbon emissions in Colombia
Published 2022-06-30
Keywords
- Green hydrogen,
- Electrolysis,
- Hydrogen Applications,
- green hydrogen production,
- emission reduction
- mobility,
- refinery,
- blending with natural gas,
- fuel cell ...More
How to Cite
Copyright (c) 2022 Universidad Industrial de Santander
![Creative Commons License](http://i.creativecommons.org/l/by/4.0/88x31.png)
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Abstract
Green hydrogen is a promising versatile alternative for the future of energy as it is a vector that facilitates the storage of energy from intermittent renewable sources such as solar or wind and provides its clean energy in industries that are difficult to decarbonize, the purpose of which is to progressively reduce the dependence on fossil fuels and mitigate global warming.
This article presents an analysis of the contribution of green hydrogen (H2) to reduce emissions with reference to one year for 4 sectors with applicability in Colombia associated with: blending in the natural gas network, use in transportation, treatment of crude oil in refineries and electricity generation for non-interconnected areas (NIZ). Based on an alkaline and PEM electrolyzer model with similar powers, the green hydrogen production capacity is determined based on the calculation of the mass and energy balance and 10 MW of electrolysis capacity. Hence, when considering the consumption of fossil fuel for each sector, the supply of green hydrogen was evaluated in which a percentage of supply or replacement is evidenced with approximate values to 1% with respect to the total fossil fuel demanded in the country and the emission reduction leveraged with the use of H2 was estimated in each sector under the carbon dioxide emissions quantification methodology, in which reductions between 3.000 and 37.000 tons of CO2 were identified depending on the sector.
Downloads
References
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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.
- 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
- Hydrogenics. (2018). Brochure: Renewable Hydrogen Solutions. Recuperado de: http://www.hydrogenics.com/wp-content/uploads/Renewable-Hydrogen-Brochure.pdf
- HydrogenTools. Hydrogen Tools Portal. Recuperado de https://h2tools.org/
- 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
- IEA. (2019). Data and Statistics. Recuperado de: https://www.iea.org/data-and-statistics/data-browser?country=COLOMBIA&fuel=CO2%20emissions&indicator=CO2BySector
- IEA. (2019a). The Future of Hydrogen, IEA, Paris. Recuperado de: https://www.iea.org/reports/the-future-of-hydrogen
- 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
- 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.
- 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
- 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/
- 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
- 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
- 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.
- 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
- 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.
- Minenergía. (2021b). Informe de reservas 2020 y declaración de producción de Gas Natural. p 5-24. Recuperado de: https://www.anh.gov.co/
- 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
- Ministerio de Transporte. (2020). Transporte en cifras: vigencia 2019. Recuperado de: https://www.mintransporte.gov.co/documentos/15/estadisticas/
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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/
- Reficar. (2020). Historia de la refinería de Cartagena. Refinería de Cartagena. Recuperado de: https://www.reficar.com.co/en/quienes-somos.
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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