Utilizar la electricidad generada por turbinas eólicas marinas como una vía para dividir el agua y producir hidrógeno limpio puede tener sentido económico, particularmente a lo largo de la costa atlántica de Estados Unidos y en el Golfo de México, según investigadores del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL).
La economía funciona mejor en regiones donde el agua no es tan profunda y el viento es fuerte, según sus hallazgos en el artículo publicado recientemente, «Potential for big-scale development of offshore wind-to-roygensystems in the United States». que aparece en el Journal of Physics: Conference Series.
La capacidad de producir hidrógeno a un costo que se acerque al objetivo del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) de hidrógeno limpio de bajo costo depende significativamente tanto de la tecnología utilizada como de la ubicación de producción. Los incentivos políticos proyectados también podrían desempeñar un papel. El hidrógeno se puede producir utilizando un electrolizador que divide el agua (hecha de dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno) en sus partes componentes. Un electrolizador alimentado por una fuente de energía renovable produce lo que se conoce como hidrógeno limpio. A través de su iniciativa Hydrogen Shot, el DOE está liderando los esfuerzos para reducir el costo del hidrógeno limpio a 1 dólar por kilogramo para 2031. Lograr 2 dólares por kilogramo podría hacerlo rentable en algunas aplicaciones en comparación con los métodos convencionales de producción de hidrógeno con uso intensivo de carbono.
«Tanto la energía eólica marina como la producción limpia de hidrógeno son tecnologías que están evolucionando rápidamente y, cuando se combinan, tienen el potencial de generar y almacenar una gran cantidad de energía renovable y descarbonizar sectores que son difíciles de electrificar», dijo Kaitlin Brunik, ingeniera de investigación de sistemas híbridos en NREL. y autor principal del nuevo artículo. «La inversión y la investigación continuas en el diseño y la optimización a nivel de sistemas y plantas podrían estimular mayores avances tecnológicos y reducciones de costos para estos sistemas».
Sus coautores de NREL son Jared Thomas, Caitlyn Clark, Patrick Duffy, Matthew Kotarbinski, Jamie Kee, Elenya Grant, Genevieve Starke, Nick Riccobono, Masha Koleva, Evan Reznicek y Jennifer King.
El artículo describe el uso de simulaciones de estudios de caso para analizar la tecnoeconomía de la producción de hidrógeno a partir de energía eólica marina en 2025, 2030 y 2035. Los investigadores del NREL evaluaron dos escenarios basados ??en la electrólisis impulsada por energía eólica marina e identificaron cuatro áreas costeras representativas para la energía eólica. Instalaciones híbridas de hidrógeno. Dependiendo de la profundidad del agua en los lugares estudiados, los investigadores consideraron si las turbinas estarían flotando o fijadas al fondo del océano. La investigación sugiere que para 2030, una combinación de factores que incluyen incentivos políticos y energía eólica marina de fondo fijo con electrólisis terrestre pueden permitir la producción de hidrógeno por menos de 2 dólares el kilogramo. El análisis no proporciona orientación sobre políticas, pero representa políticas que utilizan supuestos preliminares hechos antes de la publicación de las regulaciones propuestas para el crédito fiscal.
En el primer escenario, una planta eólica marina generaba electricidad que se transmitía a través de cables de alto voltaje a un sitio en tierra. Allí, un electrolizador producía hidrógeno a partir de agua dulce. Esto representó un enfoque convencional de combinar la energía eólica marina con la electrólisis terrestre.
En el segundo escenario, el hidrógeno se separó del agua de mar desalinizada en el sitio de la planta eólica marina, lo que requirió más infraestructura en el océano para acomodar el equipo adicional. Luego, el hidrógeno se transportaba a través de tuberías hasta la costa para su almacenamiento. Los investigadores observaron que la viabilidad técnica de este escenario está menos establecida.
«Trasladar un electrolizador a una plataforma marina para la producción de energía a granel presenta un desafío novedoso», dijo Brunik. «Para aprovechar plenamente la electricidad generada por los parques eólicos marinos para la producción de hidrógeno, se necesitan electrolizadores importantes, junto con equipos auxiliares para el tratamiento del agua, el almacenamiento y el transporte de hidrógeno». La producción de hidrógeno renovable marino sigue siendo un territorio inexplorado, que requiere configuraciones innovadoras para integrar todo el equipo necesario con un parque eólico para operaciones a escala de gigavatios.
Además del diseño tecnológico de estos sistemas, los investigadores consideraron dónde estaría mejor situado un sistema marino de conversión de energía eólica a hidrógeno.
