Electrólisis del agua
Proceso de división de la molécula de agua(H2O) en Hidrógeno(H2) y oxígeno(O2) usando electricidad.
Fuente: IRENA. Innovation trends in electrolysers. 2022
Electrolizadores y sus características
Electrolizador alcalino
- Tecnología implementada a escala industrial
- Experiencia operativa (ha estado en funcionamiento por casi un siglo, por lo que se cuenta con experiencia suficiente con su operación)
- Tiene costos específicos de inversión bajos (110-1800 USD/kW)
- No es muy flexible en su operación, es decir, requiere una carga constante
- Requiere un menor tamaño gracias a la alta densidad de corriente que alcanza
- Requiere personal de operación de manera continua
Electrolizador de intercambio protónico (PEM)
- Puede operar con cargas variables
- Puede estar fuera de operación durante períodos largos de tiempo sin requerir procedimientos especiales para entrar nuevamente en operación
- Tiene menores requerimientos de personal
- Tiene costos específicos de inversión más elevados (2800-5600 USD/kW)
Electrolizador de intercambio aniónico (AEM)
- Potencialmente competitivo con el electrolizador alcalino en cuanto a costo
- Flexible en su operación (Puede aumentar y disminuir su producción con las fuentes de energía renovable)
- Escepticismo sobre velocidades de degradación
Celda electrolítica de óxido sólido (SOEC)
- Electrolizador de alta temperatura con el mayor potencial de eficiencia, bien adecuado para procesos industriales difíciles de descarbonizar con calor residual
- Flexible en su operación (Puede aumentar y disminuir su producción con fuentes de energía renovable)
- Menor durabilidad
Fuente:
Adaptado de:
IRENA, Green Hydrogen Cost Reduction: Scaling up Electrolysers to Meet the 1.5⁰C Climate Goal. 2020
IRENA. Innovation trends in electrolysers. 2022
Principales características de los electrolizadores
| 2020 | 2050 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Alcalino | PEM | Alcalino | PEM | AEM | SOEC | |
| Presión celda(bar) | <30 | <70 | >70 | >70 | >70 | >20 |
| Eficiencia(sistema) (KWh/KgH2) | 50-78 | 50-83 | <45 | <45 | <45 | <40 |
| Vida útil (miles de horas) | 60 | 50-80 | 100 | 100-120 | 100 | 80 |
| CAPEX stack >1 MW [USD/kWel] | 270 | 400 | <100 | <100 | <100 | <100 |
| CAPEX sistema completo >10 MW [USD/kWel] | 500-1400 | 1100-1800 | <200 | <200 | <200 | <300 |
Fuente: Adaptado de IRENA. Green Hydrogen Cost Reduction: Scaling up Electrolysers to Meet the 1.5⁰C Climate Goal, International Renewable Energy Agency, Abu Dhabi. 2020
Disponibilidad del agua
Drenajes sencillos (izquierda) y dobles (derecha) de la red hidrográfica colombiana.
Fuente: GIZ Colombia. Estudio técnico, económico e identificación de hubs de hidrógeno verde en Colombia. 2023.
Los drenajes sencillos son definidos como un curso de agua de origen natural con caudal permanente o intermitente. En este grupo están todos los ríos, caños, quebradas, y demás cursos de agua que no reciben aportes de otros flujos de agua superficial. Los drenajes dobles se definen como corrientes naturales de agua que fluyen con continuidad, caudal determinado y desembocan en el mar, un lago o un río, en cuyo caso se denominan afluentes. En términos generales constituyen la red hidrográfica principal.
En términos generales no existen áreas en el país que se encuentren a más de 100 km de distancia de alguna fuente hídrica doble, es decir con capacidad para solventar una planta de hidrógeno. Se debe considerar, sin embargo, que estos recursos hídricos son muy susceptibles al cambio climático y deben ser manejados de manera eficiente para garantizar su sostenibilidad a mediano y largo plazo para evitar grandes efectos negativos para las comunidades.