Una tabla de comparación de los costos del sistema en diferentes escenarios, lo que demuestra claramente las ventajas económicas de combinar ambas redes. Crédito: Hofmann et al.
En las últimas décadas, muchos países en todo el mundo han estado tratando de transformar gradualmente sus sistemas de energía, con el objetivo de reducir las emisiones de carbono y mitigar los efectos adversos del cambio climático. Las redes de transporte de hidrógeno y dióxido de carbono (CO2), infraestructuras diseñadas para transportar gas de hidrógeno y CO2 capturado, podrían soportar el cambio hacia los sistemas de energía neutral en clima.
Investigadores de la Universidad Técnica de Berlín llevaron a cabo un estudio destinado a comprender mejor en qué medida las redes de transporte de hidrógeno y CO2 podrían contribuir a la fut-carbonización futura del sistema de energía europeo. Su artículo, publicado en Nature Energy, sugiere que ambos tipos de redes podrían desempeñar un papel clave en el establecimiento de un sistema de energía europeo sostenible y limpio.
“En nuestra opinión, estamos imaginando una economía amigable con el clima que se basa lo menos posible en los combustibles fósiles y respeta las consideraciones socioeconómicas”, dijo Fabian Hofmann, primer autor del periódico, a Tech Xplore.
“Para lograr esto, existe una brecha de conocimiento general cuando se trata de la cuestión de cómo descarbonizamos los sectores de ‘difícil de absorber’. Si bien está claro que la electrificación y la construcción de las energías renovables (junto con las tiendas de energía y las capacidades de transmisión) es la ruta principal para la mayoría de los sectores, hay ciertas áreas intensivas en energía de la economía donde necesitamos encontrar soluciones alternativas”.
El combustible de hidrógeno a menudo se considera una alternativa prometedora a los combustibles sintéticos para proporcionar energía verde en algunas industrias. Dos ejemplos clave son la industria de la aviación, que se basa en grandes cantidades de combustibles sintéticos, y la industria del cemento, que se sabe que emite grandes cantidades de CO2.
“Aquí el manejo del carbono se vuelve igualmente importante: para los combustibles sintéticos, de dónde proviene el carbono; para las emisiones basadas en procesos, ¿dónde los ponemos?” dijo Hofmann.
“Naturalmente, la pregunta surge si es beneficioso integrar completamente el manejo del carbono, incluido el transporte y el almacenamiento, en el sistema de energía general. En nuestro documento, queremos cuantificar este beneficio potencial y examinar cómo las redes de hidrógeno y carbono podrían complementar o competir entre sí”.
El objetivo clave del reciente estudio de Hofmann y sus colegas era arrojar luz sobre la medida en que las redes de hidrógeno y CO2 podrían contribuir colectivamente a futuros sistemas de energía europeos neutral en clima.
Para investigar esto, los investigadores construyeron un modelo detallado del panorama energético de Europa, utilizando una plataforma de software de código abierto llamada Pypsa-eur.
Usando esta plataforma, compararon cuatro escenarios diferentes. En el primer escenario, no había redes especializadas, en la segunda red de CO2, en la tercera red de hidrógeno y en la última, ambos tipos de redes.
“Nuestro modelo representa a Europa como una red de 90 regiones interconectadas, donde la energía puede fluir entre regiones a través de líneas de transmisión, tuberías y otra infraestructura, cada una con sus propias limitaciones y pérdidas de capacidad”, explicó Hofmann. “Para las tuberías de hidrógeno y CO2, consideramos propiedades físicas realistas como los requisitos de energía de compresión y las pérdidas de transporte”.
Los investigadores realizaron una simulación de todo el año con una resolución temporal de tres horas. Esta simulación era computacionalmente factible, pero aún les permitía capturar suficiente variabilidad asociada con fuentes de energía renovables, así como la compleja interacción entre los dos tipos de redes.
Un mapa que muestra cómo fluirían el hidrógeno y el dióxido de carbono en Europa en nuestro escenario óptimo, ilustrando la naturaleza complementaria de las dos redes. Crédito: Hofmann et al.
“Para cada escenario, calculamos la combinación más rentable de tecnologías e infraestructura para satisfacer las necesidades energéticas de Europa mientras logramos emisiones netas de cero para 2050”, dijo Hofmann.
“Este enfoque nos ayudó a identificar si tiene más sentido económico trasladar el hidrógeno a donde está disponible el carbono, o trasladar el carbono a ubicaciones donde el hidrógeno se puede producir a bajo precio, todo al tiempo que tiene en cuenta las limitaciones del mundo real de la geografía, los patrones climáticos y las limitaciones de infraestructura”.
Las simulaciones administradas por Hofmann y sus colegas arrojaron algunos resultados muy interesantes. En primer lugar, descubrieron que si bien las redes de hidrógeno y CO2 redujeron individualmente los costos en comparación con los escenarios en los que ninguno de ellos está presente, una combinación de ambas redes fue la más rentable, ahorrando aproximadamente 41 mil millones de euros anuales.
“La red de hidrógeno sirve principalmente para transportar hidrógeno de bajo costo desde regiones con muy buenos recursos renovables a centros industriales y instalaciones que producen combustibles sintéticos”, agregó Hofmann.
“Mientras tanto, la red de carbono mueve eficientemente el dióxido de carbono capturado desde sitios industriales interiores hasta ubicaciones de almacenamiento cerca de las costas. Para los responsables políticos y los planificadores de energía, nuestros resultados enfatizan la importancia de la planificación coordinada en diferentes sectores de energía y bordes nacionales”.
Los resultados de este estudio reciente podrían informar intervenciones futuras dentro de la industria energética. Específicamente, sugieren que en lugar de ver la infraestructura de hidrógeno y carbono como inversiones separadas o competidoras, los responsables políticos e ingenieros deben verlos como sistemas complementarios, ya que su impacto positivo es significativamente mayor cuando se combinan.
“Es importante destacar que estas configuraciones de red siguen siendo efectivas incluso al endurecer los objetivos climáticos para lograr emisiones netas negativas, proporcionando una base sólida para las decisiones de infraestructura a largo plazo”, dijo Hofmann.
“Si bien me mudé a un nuevo puesto fuera de la academia, sigo involucrado en el modelado de sistemas de energía, centrándome más en desarrollar las herramientas de software PYPSA. Mis colegas de la Universidad Técnica de Berlín están trabajando en un estudio de seguimiento que se basa directamente en nuestros hallazgos”.
La nueva investigación que realizan los colegas de Hofmann explora las implicaciones prácticas de sus resultados recientes, evaluando el desempeño de los proyectos PCI-PMI (proyectos de interés común y proyectos de interés mutuo), centrándose específicamente en la infraestructura de hidrógeno y CO2.
Los resultados del equipo, reunidos utilizando un enfoque de modelado miope, ofrecerán una nueva visión de cómo los proyectos de infraestructura planificados podrían ayudar a cumplir con los objetivos de política europeos en diferentes horizontes temporales (es decir, 2030, 2040 y 2050).
“Un aspecto importante del trabajo de mis colegas es cuantificar el ‘arrepentimiento’ económico o las implicaciones de costos si las implementaciones de la tubería se retrasan en un período, si no se desarrollan, o si ciertos objetivos de política se abandonan”, agregó Hofmann.
“Esta investigación proporcionará ideas valiosas para los formuladores de políticas sobre las implicaciones prácticas de las decisiones de planificación de la infraestructura y su alineación con los objetivos climáticos de Europa”.
Más información: Fabian Hofmann et al, H2 y estrategias de red CO2 para el sistema de energía europea, Nature Energy (2025). Doi: 10.1038/s41560-025-01752-6.
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Cita: Evaluación del potencial de las redes de hidrógeno y dióxido de carbono para el futuro de los sistemas de energía europeos (2025, 1 de mayo) Recuperado el 1 de mayo de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-04-potential-hydrogen-carbon-dioxide-networks.html
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