Primeros proyectos de producción de hidrógeno a gran escala en el mar con ayuda de turbinas eólicas

por Juan Palencia | May 5, 2023 | Artículo técnico

La futura generación de hidrógeno a gran escala en el mar con la ayuda de turbinas eólicas offshore se va definiendo poco a poco. Los investigadores del Instituto Fraunhofer en Alemania, en concreto los del departamento de energía solar (ISE), junto con una serie de investigadores europeos trabajan desde hace tiempo en el desarrollo de un nuevo concepto para la producción de hidrógeno en alta mar. Para ello, y apoyándose en electrolizadores de tecnología PEM, han realizado estudios y diferentes modelos de viabilidad técnica y económica.

El estudio se centra particularmente en un parque eólico marino de 500 MW capaz de producir 50.000 toneladas de hidrógeno al año. Para transportar el hidrógeno, se utilizará un barco con capacidad de hasta 400 toneladas de hidrógeno en su forma comprimida. Esta forma de transporte mediante barco busca diferenciarse de las líneas de transporte fijas (pipelines) para aumentar así la flexibilidad en la entrega del hidrógeno producido en alta mar.

Imagen 1 – Plataforma eólica offshore del Mar del Norte

Este proyecto piloto será utilizado por las autoridades federales alemanas como referencia para el desarrollo de otros proyectos piloto similares en el viejo continente y, principalmente, será una guía para fijar todos los requisitos normativos y legales alrededor del mismo, ya que supone un hito en la producción de hidrógeno en el mar con electrolizadores de escala superior a los 500 MW.

Otros proyectos similares

El proyecto H2Mare presentado en 2022 tiene como objetivo el aprovechamiento de la potencia con la que sopla el viento a nivel offshore, estimada en el doble que la terrestre y de forma mucho más constante que en tierra. Los sistemas eólicos marinos producen en promedio el doble de energía, siendo a priori su impacto en el entorno mucho menor que los parques terrestres.

La combinación directa de turbina eólica y electrolizador, el dispositivo en el que el agua se descompone en sus componentes hidrógeno y oxígeno, tiene el potencial de reducir significativamente los costos de producción de H2 en comparación con otras energías de origen renovable.

Imagen 2 – Simulación del proyecto H2Mare (Fraunhofer Institut)

Siemens Energy y Fraunhofer-Gesellschaft son los dos principales impulsores del proyecto H2Mare, que está financiado por el gobierno federal con 3,5 millones de euros. El proyecto se centra en estudiar cómo un electrolizador se puede integrar directamente en una turbina eólica y además sobrevivir en el duro entorno marino, cuál es el mejor lugar para instalar el sistema, cómo debe tratarse el agua de mar para que sirva como material de partida para la producción del hidrógeno y cómo se puede almacenar y transportar a tierra el hidrógeno producido en alta mar de la forma más eficiente. En el caso particular del proyecto H2Mare, se realizará a través de una serie de tuberías hasta tierra.

A finales del mes de abril de este mismo año, la Asociación Alemana del H2 expresó la intención del gobierno alemán de crear un marco regulatorio estable para 2030 con el objetivo futuro de la instalación de al menos 10 GW de capacidad de generación de hidrógeno a partir de energía eólica en el Mar del Norte, además de operar y construir la infraestructura de transporte asociada. Esto situaría al entorno del Mar del Norte como el foco principal de producción de hidrógeno renovable en Europa.

Los operadores de parques eólicos marinos han reaccionado de forma negativa a los planes de financiación del gobierno federal alemán para la electrólisis del agua a nivel offshore. Se critica la licitación de un área única de licitación de 95 km2 para la producción de hidrógeno por ser demasiado extensa. Además, señalan como necesario el conocimiento exacto del subsidio de cada proyecto a la hora de elaborarse la oferta de producción. Reclaman, igualmente, una tarifa fija en el precio de la energía eólica en los primeros años del proyecto.

Situación en España

El Gobierno Español acaba de aprobar los primeros Planes de Ordenación del Espacio Marítimo (POEM) después de cinco años de trabajo. Éstos ordenan los usos en el mar y reservan una extensión de casi 5.000 km cuadrados para instalar turbinas eólicas flotantes. Este movimiento tiene como objetivo cumplir con los objetivos del PNIEC que busca alcanzar entre 1 y 3 GW al final de la década con esta tecnología que podría ser clave para el desarrollo de proyectos entorno al hidrógeno verde, aunque tiene sus luces y sombras.

De las aguas ordenadas en España, los 4.948 km que se reservan como zonas de alto potencial de la eólica marina en los POEM, apenas representan el 0,46 % y se dividen en las demarcaciones noratlántica, sudatlántica, del Estrecho y Alborán, levantino-balear y canaria.

Imagen 3 – Zonificación para la ubicación de instalaciones eólicas marinas en la Península Ibérica

España es una potencia eólica global tanto en fabricación de equipos como en generación de energía. Con 27,5 GW de potencia instalada en tierra, es el quinto país del mundo por detrás de China, EEUU, Alemania e India. Sin embargo, en el terreno de la eólica marina (muy prometedor de cara a proyectos de generación de hidrógeno verde, por ejemplo), hasta ahora no hay avances muy significativos, pese a que la situación geográfica del país es muy propicia y contamos con una industria naval, un sector marítimo-portuario y unas capacidades tecnológicas que podrían hacerlo posible.

Una de las principales limitaciones para que la eólica marina despunte en nuestro país es la elevada profundidad de las aguas territoriales, que complica los proyectos con cimentación fija (inviable a partir de 50 metros de profundidad) y que es el método más consolidado hasta ahora para instalar este tipo de plataformas.

Conclusiones

El enorme potencial de la energía eólica offshore supone un desafío energético para poder alcanzar los ambiciosos objetivos mundiales de descarbonización industrial. Las zonas de mayor elevado potencial eólico offshore se sitúan en zonas donde las redes de transmisión eléctrica son muy pobres (zonas despobladas), erigiéndose el hidrógeno como un perfecto partner para explotar todo el potencial energético que la eólica offshore ofrece.

Una vez producido el hidrógeno “in situ” habrá que seleccionar el modo de transporte más razonable según su uso final. Como el artículo comenta, no sólo la forma de transporte supone un desafío. El duro entorno marino para los electrolizadores, la forma de tratarse el agua, la ubicación ideal de la planta, o bien centralizada en plataformas (hay proyectos en antiguas plataformas petrolíferas) o distribuida (en cada infraestructura eólica)… Son muchos los retos a los que la innovación deberá dar respuesta.

El entorno del Mar del Norte se postula como el hotspot de producción de hidrógeno en Europa. El sur de Europa, con un mix fotovoltaica-eólica, no debe perder el ritmo del gran interés mostrado por Noruega, Dinamarca, las islas británicas y los entornos hanseáticos por liderar la lucha para la producción de hidrógeno renovable barato y europeo.

SynerHy, powering net zero!