En la primera mitad del podcast, Paul Martin y yo hablamos sobre la recién formada Hydrogen Science Coalition, de la cual Paul es miembro fundador, la fragilidad del acero y el aumento de las fugas en los engranajes. En esta segunda mitad, profundizamos en las fugas de hidrógeno, particularmente en los hogares, el tema de los mayores riesgos del hidrógeno en los edificios, la tasa de evaporación de los barcos, los impactos en los suministros globales y más.

Comenzamos con una discusión sobre las pérdidas de extremo a extremo del gas natural frente al hidrógeno en la transmisión y distribución. En la primera mitad, discutimos el problema de la red de transmisión de gas natural, pero la red de distribución también es un gran problema. Muchas tuberías modernas están hechas de polietileno, reemplazando las tuberías de hierro fundido que se rompen todo el tiempo. Aunque tiene ventajas, el hidrógeno se difunde a través del polietileno completamente sin grietas. Esto significa que en muchos, muchos casos no podemos reutilizar las tuberías existentes, lo que representa una separación fundamental de los reclamos por la reutilización de los activos de infraestructura por parte de las empresas de servicios públicos de gas natural.

Analizamos la evaporación del hidrógeno en el transporte marítimo. Si ha almacenado un gas como líquido manteniéndolo frío a temperaturas razonables, cualquier calor que ingrese convertirá el líquido criogénico en gas. El amoníaco y el GNL le permiten hacer funcionar equipos de compresión y refrigeración y devolverlos porque son líquidos a temperaturas mucho más altas que el hidrógeno con un punto de ebullición de 24 Kelvin. La forma de lidiar con esto es crear los tanques aislados al vacío esféricos más grandes posibles, pero incluso así, la tasa de evaporación es del 0,2% por día. Enviar tanques de hidrógeno probablemente sea peor porque no pueden ser tan grandes. A escala de camión, la relación superficie/volumen da como resultado pérdidas del 1 % por día.

Esto se aplica a los tanques de almacenamiento de hidrógeno en los aeropuertos, donde el hidrógeno líquido es la única opción. Según Martin, cada aeropuerto debería producir hidrógeno cerca del aeropuerto y tener una planta de licuefacción de hidrógeno en cada aeropuerto. Esto elimina las economías de escala para la producción y licuefacción centralizadas de hidrógeno, lo que lo hace aún más costoso como combustible de aviación.

El hidrógeno tiene otro problema pernicioso, el del espín de los electrones en los átomos de hidrógeno. Básicamente, tienen diferentes espines a diferentes temperaturas y cuando enfrías el hidrógeno, emite calor debido a los cambios de espín. Cuando los primeros humanos produjeron hidrógeno líquido a 24 Kelvin, volvió a convertirse en gas al día siguiente debido a este problema. Esto significa más equipo, energía y costos.

La licuefacción de hidrógeno requiere tres veces la energía de la licuefacción de gas natural, luego se pierde entre el 0,2 % y el 1 % del hidrógeno por día debido a la evaporación. Enviar hidrógeno sería de 5 a 7 veces más caro que enviar GNL.

Y, por supuesto, poner el hidrógeno en tubos y moverlo requiere tres veces la energía para comprimir y mover el hidrógeno, lo que requiere que se reemplacen todos los compresores.

Entonces, hay múltiples problemas de pérdida a lo largo de la cadena de suministro, pero cuando lo llevamos a los hogares, se vuelve aún más problemático. Contamos con 100 años de experiencia fabricando aparatos domésticos de gas natural seguros. Hoy en día no hay electrodomésticos certificados para hidrógeno, y ninguna jurisdicción tiene códigos de construcción existentes que respalden los electrodomésticos de hidrógeno. Como he señalado varias veces, los códigos y permisos de construcción son un mosaico que varía de una comunidad a otra, no de un país a otro. Cada ciudad necesitaría actualizar sus códigos y procesos de construcción para permitir dispositivos de hidrógeno, una enorme carga regulatoria.

El siguiente problema es que el hidrógeno tiene un rango explosivo mucho mayor que el gas natural. El límite inferior de explosión del metano es 6%, hidrógeno 4%. El límite superior de explosión del hidrógeno es del 75%, muy por encima del 15% del gas natural. Esto significa que hay una gama mucho más amplia de hidrógeno filtrado que explotará en los hogares. Y el hidrógeno también se enciende con un tercio de la energía del gas natural. La probabilidad de explosión en edificios con hidrógeno es mucho mayor en comparación con el gas natural.

Pero espera hay mas. El gas natural no huele porque el metano huela, sino porque agregamos odorantes como medida de seguridad. Los mercaptanos que usamos en el gas natural no se pueden usar con hidrógeno porque reaccionan con él. Si bien hay odorantes que funcionan con hidrógeno, hacen que las celdas de combustible fallen. Eso significa que se requerirían dos redes de distribución de hidrógeno, una para dispositivos de hidrógeno y otra para celdas de combustible, y las celdas de combustible tendrían que estar fuera del hogar, no dentro. Los requisitos para un odorante de hidrógeno son muy altos y Martin no cree que hayan encontrado uno y que puede que no lo haya.

Cambiamos a una discusión sobre ingenieros a los que se les paga mucho dinero por hacer un trabajo interesante, entre otras cosas tratando de resolver los problemas con el hidrógeno donde los problemas y la economía no valen la pena. Martin ha sido uno de ellos en el pasado y he tratado con numerosos ingenieros aeroespaciales que han perdido mucho tiempo en la energía eólica aerotransportada y muchos de ellos han recurrido al despegue y aterrizaje vertical eléctrico, sobre lo que ambos he escrito en detalle.

La preocupación de Martin no es que los ingenieros estén perdiendo el tiempo, sino que el dinero público se está derramando en estas áreas. Si los ricos y los capitalistas de riesgo quieren hacer apuestas de muy baja probabilidad, eso depende de ellos. El dinero público que podría gastarse seriamente en resolver el problema de la descarbonización se está gastando en la ropa nueva del Emperador. En este momento, la epidemia de lúpulo de hidrógeno es la ropa que falta del día, y en su mayoría no son nada serios. Si bien hay personas que toman en serio el hidrógeno como combustible, la industria de los combustibles fósiles no lo hace. Parafraseando a Michael Liebreich, el hidrógeno es una apuesta ganadora para la industria de los combustibles fósiles. O impulsan el hidrógeno y retrasan la descarbonización y, por lo tanto, la industria de los combustibles fósiles gana, o la industria de los combustibles fósiles es arrastrada hacia el futuro con decenas de miles de millones de fondos públicos para el hidrógeno azul y ellos ganan.

Por ejemplo, la instalación de Edmonton propuesta por Suncor-ATCO está solicitando al gobierno $1.300 millones para construir una instalación de hidrógeno azul que se utilizará en una refinería de Edmonton. El petróleo crudo de Alberta es ácido, lo que significa que contiene mucho azufre, y el hidrógeno se usa para la desulfuración. De acuerdo con mi pronóstico de la demanda de hidrógeno para 2100, el petróleo crudo con alto contenido de azufre se eliminará gradualmente y, de todos modos, debemos dejar de refinar el petróleo crudo en combustibles.

El combustible búnker y el asfalto para carreteras y tejas para techos son efectivamente subproductos de refinería, relaves, por lo que con la reducción radical en la refinación también necesitamos encontrar reemplazos para carreteras y techos mientras la industria naviera todavía tiene que reabastecerse de combustible.

Un enigma con el que Martin sigue encontrándose es la falta de movimiento en los mercados mundiales de combustible búnker con la prohibición de residuos de combustible marino introducida en 2020. Martin tiene clientes que anticiparon una inundación en el mercado de relaves que se beneficiarían del procesamiento de relaves en productos permitidos, pero la inundación nunca ocurrió. La suposición es que los barcos marítimos simplemente todavía lo están quemando en aguas internacionales, burlando las reglas no aplicadas.

Los costos de transporte por tonelada-milla son de 40% a 60% de combustible incluso utilizando los combustibles fósiles más baratos disponibles, navegando lentamente para ahorrar combustible y tratando la atmósfera y los océanos como alcantarillas abiertas. Cada alternativa de combustible se vuelve más cara. Por supuesto, el 40% de todos los envíos son petróleo, gas y carbón, así que eso ya no existe. Otro 15% es mineral de arrabio, y con mayores costos de envío, habrá mucho más procesamiento local de mineral de hierro y otros productos, por lo que se enviarán más productos terminados y de mayor calidad.

En este momento estamos usando energía barata como una máscara para la mala organización. Absurdas cadenas de suministro que saltan por todo el mundo están llegando a su fin. En un futuro donde las emisiones de CO2 fósil son caras, el reciclaje de materiales será cada vez más importante. El acero y el aluminio ya se encuentran entre los materiales más reciclados del mundo, y esto seguirá aumentando. Las miniacerías eléctricas cercanas a las fuentes de chatarra, alimentadas con energía renovable, reducirán radicalmente el envío de acero y sus componentes.

El aluminio es más fácil de descarbonizar que el acero, por lo que Martin anticipa que el aluminio se usa mucho más como componente estructural por unidad de resistencia. El proceso electrolítico directo para el aluminio, que se opera con materias primas renovables, existe desde hace 70 años. Algunos de los escalones de aluminio que actualmente utilizan combustibles fósiles pueden sustituirse más fácilmente que el alto horno por acero.

Martin terminó con sus pensamientos para los políticos y aquellos con oídos. Primero, es tan simple como el meme de la mueca de dolor contra la aprobación de Drake. En la imagen de arriba, Drake se estremece y en la imagen de abajo asiente con la cabeza. El hidrógeno como combustible está en la parte superior del meme, y reemplazar el uso actual de hidrógeno negro con hidrógeno verde es el respaldo en la parte inferior. En segundo lugar, no a la mezcla de hidrógeno, es solo hidrógeno como combustible. Y finalmente, no al hidrógeno como combustible para el transporte porque es ineficaz e ineficiente.

Publicado originalmente en CleanTechnica Pro.


 

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