Hidrogenoa produktu industrial garrantzitsua da. Lehengai kimiko gisa erabiltzen da produktu petrokimikoak, altzairua, beira eta ongarriak ekoizteko; energia-bektore gisa garraio-sistema garbietarako; energia eta bero konbinatu gisa etxean erabiltzeko; eta biltegiratzeko bitarteko potentzial gisa sare elektrikorako. Aplikazio horietarako guztietarako, zero isurketa dituen ekoizpen-metodo bat behar da karbono-isurketaren helburuak betetzeko, eta premia larria da.

Enpresa askok (Hitachi, adibidez) eta tokiko agintariek 2030erako karbono-isuriei dagokienez neutralak izatea proposatu dute. Asmo handiko helburua da, hamarkada bat baino gutxiagoan bete beharrekoa, eta aldaketa handia eskatzen du ekoizpenean. Baldintza hori betetzen duen metodo garrantzitsu bat uraren elektrolisia da, elektrizitate berriztagarria edo, gutxienez, karbono-isurketarik gabea erabiltzen duena. Hala ere, asmo handiko helburu horiek betetzeko, hidrogenoa ekoizteko teknologien ikerketa eta garapena bizkortu behar da.

CIC energiGUNEk ziklo termokimikoen bidez hidrogenoaren ekoizpenaren ikerketan parte hartzen du eta hidrogenoaren balio-kate osoan bere esfortzua handitu nahi du.

Hidrogenoaren "koloreak"

Hidrogenoa ura zatitzeko energia erabiliz sor daiteke, hidrogenoa eta oxigenoa osatzen duten bi elementuak sortuz. Energia hori beroa, argia, energia elektrikoa edo energia kimikoa izan daiteke, edo horien edozein konbinazio.

Hidrogenoaren ohiko ekoizpena hiru "koloretan" aurkezten da, ekoizpen prozesuan askatutako karbono kantitatearen arabera. Gaur egungo metodorik ohikoena metanoaren lurrunezko birmoldaketa da, atmosferara karbono dioxidoa isuriz hidrogeno "grisa" deritzona sortuz. Lurrunezko birmoldaketak sortutako karbono dioxidoa karbonoa (CCS, ingelesezko siglengatik) hartu eta biltegiratuz bideratzen bada, orduan hidrogeno "urdina" sortzen da.

Planteatzen dugun galdera da nola sortu hidrogeno "berdea" karbono-isurketarik gabeko energia-iturri berriztagarri bat erabiliz.

Elektrolisi-teknologiak

Elektrolisiak XIX. mendeko elektrokimikari buruzko esperimentuetan ditu sustraiak. Izan ere, elektrolizagailuak azken 100 urteetan garatu dira eta hiru kategoria nagusitan banatzen dira: ur alkalinoaren elektrolisia (AWE), polimero mintza duen uraren elektrolisia (PEMWE) eta tenperatura altuko oxido solidoaren elektrolisiaren gelaxka (SOEC).

Teknologia horien artean helduena AWE da, merkataritza-unitate handiak baititu eskuragarri, eta 100 MW-rainoko unitateak frogatu dira. Hala ere, eraginkortasun-arazoak dituzte eta abiarazte- eta gelditze-dinamika eskasa, eta horrek zaildu egiten du energia-iturri berriztagarrietara egokitzea.

Berrikiago, PEMWEen garapenak nabarmen egin du aurrera eta ITM power enpresa britainiarra munduko PEMWE fabrikatzailerik handiena bihurtu da. ITMk 2 MW-ko PEM moduluak garatu ditu eta 20 MWko unitate bat instalatzea aurreikusi du Scottish Power Renewables parke eolikoan (Iberdrola enpresa-taldearen zati bat), Glasgowtik gertu, erregai-gelaxken autobusak hidrogenoarekin elikatzeko, Glasgowk 2030erako zero energia garbiko hiri bihurtzeko duen helburuaren barruan.

PEM teknologiaren eragozpenetako bat elektrodoetan iridioa eta platinoa katalizatzaile gisa erabiltzea da. Biak elementu arraroak dira, eta iridioa bereziki kezkagarria da; izan ere, urteko ekoizpena tona gutxikoa da, eta horrek karbonoa murrizteko asmo handiko helburuak betetzeko beharrezkoak diren terawattak eskala handian hartzea muga lezake.

Gutxien garatu dena SOEC da, 600C eta 850C arteko tenperaturetan funtzionatzen duena, eta, zuzenago esanda, lurrun-elektrolisia deitu beharko litzaiokeena. Uraren elektrolisia baino efizienteagoa da berez, eta bereziki onuragarria izan daiteke prozesuko hondar-beroa dagoenean. HKSek garraiorako erregai likidoak ekoizteko bide bat ere eman dezakete, egungo garraio-azpiegitura aprobetxatuz. Karbono dioxidoaren eta uraren ko-elektrolisia syngak sortzeko erabiltzen da, hidrogeno-nahasketa bat eta karbono monoxidoa (erregai likidoa ekoizteko lehengai bat); horrek begizta itxi bat ematen du karbonoa erabiltzeko, eta abantaila asko ditu kostu txikiko SOECs iraunkorrak garatu ahal badira.

Helburu hori lortzeko bidean gaude. Izan ere, hurrengo diagramak elektrolisia etorkizuneko zero isurketen sistema energetikoan nola txertatzen den erakusten du.

SENER-ek eta Petronorrek, Hidrogenoaren Euskal Korridorea izenekoak, non CIC energiGUNEk aktiboki parte hartzen duen, aurtengo martxoan iragarri zuten 2 MW-ko AWE bat instalatuko zela Zornotzan, hidrogeno berdea sortzeko uraren elektrolisiaren bidez. "Hidrogenoaren Euskal Korridoreak hidrogenoa ekoizteko hiru instalazio eraikitzea aurreikusi du, elektrolizagailuak beharko dituztenak. Lehenengoa, Petronorren planta bat, 2022an jarriko dute martxan. 2 MWko instalazio honen helburua Abantoko Teknologia Parkeko instalazioak hidrogeno berriztagarriz hornitzea da. Bigarrena, Petronor, EEE eta Enagasena, 10 MW-ko elektrolizagailu bat instalatzea izango da. 2024an jarriko da martxan Bilboko Portuan, eta erregai-instalazio sintetikoak ekoitziko du. Eta hirugarrenak, 2025erako aurreikusia, 100 MW-rainoko elektrolizagailu bat izango du Petronorren deskarbonizazio-prozesuan laguntzeko eta Hidrogenoaren Euskal Korridorearen beharrak hornitzeko".

Bestalde, Iberdrolak erreferentzia bihurtu nahi du hidrogeno berdearen ekoizpenean, Puertollanoko planta martxan jarrita; 100 MW-ko eguzki-planta fotovoltaikoa, 20 MWh-ko edukiera duen litiozko ioien bateria-sistema eta munduko hidrogeno elektrolitikoa ekoizteko sistemarik handienetako bat (20 MW). Hori guztia iturri berriztagarrietatik abiatuta.

Argi dago elektrolisiaren hiru teknologiek zeresana dutela edozein sistema energetiko deskarbonizatutan. Hala ere, iragarritako asmo handiko helburu batzuk bete nahi baditugu, ahalegin handia egin behar dugu helburu horietara hurbiltzeko ere.

Kalkuluen arabera, 1.600 gigawatt elektrolisi beharko lirateke Europan garraio astuna deskarbonizatzeko, eta hori terawatt asko izango lirateke mundu osora estrapolatuz gero.

Hidrogeno berdea ekoizteko kostu txikiko eta eraginkortasun handiko elektrolizagailuen beharra ikerketa-eremu emankorra da, eta ikerketako eta garapeneko mundu-komunitatearentzat erronka handia bihurtu behar da.