Nuevas formas de energía sostenible

El hidrógeno: ¿"verde” desde el origen hasta el uso?

Michael Landspersky. Verificador medioambiental, servicio de gestión de carbono, TÜV SÜD Industrie Service.

12/04/2023

Hasta la fecha, no se han establecido criterios vinculantes en la UE para evaluar la sostenibilidad del hidrógeno a lo largo de toda la cadena de valor. Esto provoca una falta de consistencia en las definiciones de hidrógeno “verde” y sostenible. Los cálculos de emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) podrían estar incompletos, al no considerar variables como el tratamiento del agua o el transporte en remolques de tubos de hidrógeno. Los esquemas de certificación voluntaria, como la acreditación Hidrógeno Verde de TÜV SÜD, son un primer paso, al preparar a productores y distribuidores para el esquema de certificación de la UE que está actualmente en fase de desarrollo.

La UE tiene previsto reducir sus emisiones de GEI en un 55 % de cara a 2030, respecto a los niveles de 1990. El hidrógeno desempeña un papel fundamental en estos planes, al contribuir a la protección del clima, siempre que se produzca con ayuda de energías renovables y muestre una huella de carbono sostenible. Sin embargo, el cumplimiento de estos criterios debe ser verificado y confirmado por un tercero independiente. Al fin y al cabo, el hidrógeno “verde” tiene cada vez más demanda por parte tanto de los consumidores como los productores de acero, los operadores de centrales de producción combinada de calor y electricidad y las flotas de vehículos con autobuses de pila de combustible. Para demostrar la sostenibilidad del consumo de hidrógeno “verde” por parte de los diferentes sectores que lo reclaman, todas las emisiones deben rastrearse a lo largo de la cadena de valor hasta fuentes claramente identificables y cuantificables con verificaciones de terceras partes. Esto puede suponer un reto tanto para los productores como para los proveedores de esta forma de energía, ya que deben conocerse todos los detalles del origen y de la cadena de suministro. Además, cuando se trata de grandes volúmenes, es más difícil hacer un seguimiento de todas las emisiones a lo largo de la cadena de suministro.

La directiva europea de energías renovables 2018/2001 RED II ha definido requisitos más estrictos para el hidrógeno “verde” destinado al sector de los combustibles. Los planes para el futuro desarrollo de la RED II prevén la ampliación de la aplicación de estos requerimientos a más sectores industriales en el futuro, como la producción de hierro, acero, aluminio y productos químicos y fertilizantes o la generación de electricidad y calor. TÜV SÜD recomienda a los productores que empiecen a abordar estos requisitos en una fase temprana, pues más adelante solo se podrá comercializar el hidrógeno que se verifique como sostenible, a tenor de lo dispuesto en este reglamento. Entre los muchos factores que deben tenerse en cuenta, también figuran las condiciones reglamentarias y los requisitos de los clientes del mercado de destino del hidrógeno.

Dado que aún no se ha armonizado a nivel internacional ninguna definición del “hidrógeno verde”, los criterios pueden variar según el mercado y la legislación. La falta de regulación afecta no solo a la definición de este concepto, sino también a su comercialización. La UE considera que toda la electricidad procedente de fuentes renovables utilizada en la producción de hidrógeno tiene cero emisiones. Sin embargo, las emisiones de la producción de hidrógeno no se limitan a las causadas por el consumo de electricidad. También se liberan emisiones durante la depuración del agua, con el tratamiento de las aguas residuales y, sobre todo, al final de la cadena de suministro, durante el transporte del hidrógeno. Estas emisiones también deben incluirse en la huella de carbono a la hora de evaluar la sostenibilidad.

El mercado pone las reglas

Al introducir la posibilidad de acreditar los combustibles renovables de origen no biológico (RFNBO) para la cuota de combustibles renovables en el sector del transporte, la UE ha establecido un prometedor mercado para el hidrógeno “verde”. El anuncio de requisitos detallados para la certificación de RFNBO marca un hito importante en el camino hacia este mercado. Sin embargo, incluso las empresas que operan a lo largo de la cadena de suministro solicitan cada vez más pruebas de la renovabilidad y la huella de carbono de las materias primas que adquieren, ya que es la única manera de poder garantizar a sus clientes productos bajos en emisiones. Para remediar la falta de normativa legal, hace unos años se introdujeron sistemas voluntarios de certificación.

Esquema CertifHy de “garantía de origen” acreditado por la UE

El esquema de certificación CertifHy para comercializar hidrógeno en la UE crea nuevos incentivos para el hidrógeno “verde” y bajo en carbono, además de aportar información detallada para los consumidores. El esquema se basa en el enfoque de reserva y reclamo*, que considera solo las emisiones generadas en la producción. El umbral de emisiones para el hidrógeno sostenible es 36,4 gCO₂eq/ MJH₂. Los certificados CertifHy permiten a las empresas promover la producción de energía a partir de fuentes renovables, mejorando, así, su compromiso con un desarrollo sostenible.

El esquema cubre dos tipos de certificados. El primero es ‘Hidrógeno Ecológico CertifHy’, para hidrógeno producido con energía procedente de fuentes renovables como la biomasa, la energía hidroeléctrica, la eólica o la solar. El segundo es ‘Hidrógeno de Bajo Carbono CertifHy’, para hidrógeno producido con energía convencional de bajas emisiones o captura y almacenamiento de carbono (CAC). Los productores pueden registrar sus volúmenes de hidrógeno certificados por CertifHy en el sistema del mismo nombre financiado por la UE.

El proyecto CertifHy “Designing the 1st EU-wide Guarantee of Origin for Green Hydrogen” fue iniciado por HINICIO, GREXEL, Ludwig Bölkow Systemtechnik (LBST), el Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives, la Association of Issuing Bodies (AIB), AISBL y TÜV SÜD. Está financiado por Fuel Cell and Hydrogen Joint Undertaking (ahora Clean Hydrogen Joint Undertaking), una asociación público-privada con sede en la UE que apoya actividades de investigación y desarrollo de pilas de combustible e hidrógeno.

Certificación en hidrógeno “verde” de TÜV SÜD

Desde 2011, los productores y distribuidores utilizan la certificación de hidrógeno “verde” conforme a la norma CMS 70 de TÜV SÜD, para demostrar la sostenibilidad medioambiental de su hidrógeno. Esta norma, reconocida en todo el mundo, incluye requisitos sobre materias primas, energía de entrada y potencial de reducción de gases de efecto invernadero. Aunque se basa en la legislación alemana y de la UE, la norma de certificación es aplicable en todo el mundo.

Entre los procesos de producción de hidrógeno que pueden certificarse figuran la electrólisis con electricidad procedente de fuentes renovables, el reformado por vapor de biogás (biometano) y la pirólisis o gasificación de biomasa sostenible. Para que la auditoría tenga éxito, el producto de hidrógeno “verde” debe tener un potencial de reducción de gases de efecto invernadero de al menos el 70 % en relación con el comparador de biocombustibles definido en la RED II. En este caso, el umbral de emisiones es 28,2 gCO₂eq/MJH₂.

A diferencia del esquema CertifHy, la certificación CMS 70 en hidrógeno “verde” también tiene en cuenta las emisiones producidas durante el transporte y la distribución en su evaluación del potencial de reducción de gases de efecto invernadero. El enfoque de balance de masas* permite la coproducción y el transporte de hidrógeno sostenible y no sostenible sin riesgo de doble contabilidad.

Estudio de caso: Electrolizador PEM

El operador de una planta de hidrógeno encargó a TÜV SÜD la certificación conforme a su norma de hidrógeno “verde”. La planta producía hidrógeno empleando electrólisis de membrana de intercambio de protones (PEM). Las pilas están diseñadas para uso industrial a gran escala y tienen una capacidad de hasta 6 MW. Funcionan con electricidad de energía hidráulica y eólica. Los compresores posteriores comprimen el hidrógeno a dos niveles de presión diferentes: primero a 8 MPa, para su almacenamiento y posterior alimentación a la red de gas natural, y después a 22,5 MPa, para el llenado de hidrógeno en tubos de remolque.

Además de examinar los niveles de presión requeridos y la pureza del hidrógeno, los expertos en certificación de hidrógeno analizaron las emisiones desde la producción hasta el procesamiento y el transporte al consumidor final. La cantidad total de emisiones fue 15 gCO₂eq/MJH₂, por lo que quedaban por debajo del umbral máximo requerido de 28,2 gCO₂eq/MJH₂. Así pues, el operador de las instalaciones de electrólisis pudo demostrar una reducción del 82 % en sus emisiones en comparación con el hidrógeno convencional. Los titulares del certificado (un proveedor de hidrógeno y una empresa de servicios públicos) entregan el hidrógeno a estaciones de servicio y lo usan para sustituir al gas natural en la red de calefacción.

Conclusión y perspectiva

Al optar por sistemas voluntarios de certificación, las empresas no solo documentan su compromiso con un suministro energético sostenible y preparado para el futuro, sino que también reducen sus emisiones desde la fase de producción hasta la distribución. Al mismo tiempo, dan a conocer sus procesos y pueden recurrir a su contabilidad certificada de emisiones de carbono para adquirir una valiosa experiencia sobre cómo gestionar las posibles fuentes de emisión y las medidas de ahorro. Estas empresas ya se han posicionado en el mercado y están perfectamente preparadas para la introducción de criterios y requisitos normalizados a escala de la UE.