Eficiencia integral en edificios urbanos: Comparación del potencial de futuro de la calefacción urbana y las fuentes de calor de hidrógeno

A medida que se intensifica la urbanización en todo el mundo, calentar eficazmente los edificios de nuestras ciudades -responsables del 28% de todas las emisiones mundiales de CO2 relacionadas con la energía- es una tarea esencial. De ahí la pregunta: ¿Cuáles son los sistemas de suministro de calor más resilientes, eficientes desde el punto de vista energético y respetuosos con el clima? El hidrógeno se presenta como un vector energético de futuro capaz de descarbonizar los sistemas energéticos urbanos. Este artículo sostiene, sin embargo, que a pesar del potencial del hidrógeno para suministrar calefacción limpia, existen importantes inconvenientes de eficiencia y que, en última instancia, los sistemas district energy son mucho más eficientes y tienen una huella medioambiental mucho menor tanto a corto como a largo plazo

Infraestructura, eficiencia y resiliencia: ¿Por qué comparamos el suministro de calor a base de hidrógeno con la energía urbana de baja temperatura?

La descarbonización puede lograrse de muchas maneras. Sin embargo, los distintos enfoques tienen diferentes costes, efectos medioambientales e impactos en la eficiencia energética, parámetros que están intrínsecamente relacionados en un sistema de suministro aplicado. En otras palabras, cuanto mayor sea la eficiencia de un sistema, menores serán sus costes de funcionamiento, su impacto medioambiental y su necesidad de energía primaria. La clave para lograr una alta eficiencia energética es minimizar el número de procesos de conversión de energía que tienen lugar en un sistema, y ajustar la energía suministrada a la calidad energética demandada. Esto es especialmente importante cuando se considera la demanda de calefacción de los edificios, que es una demanda energética que no requiere energía de alta calidad.

El Consejo del Hidrógeno, un grupo de presión de los principales productores de petróleo y gas, promueve el hidrógeno como un medio viable y rentable de descarbonizar el suministro de calor en los edificios que actualmente se calientan con gas natural, reutilizando la infraestructura de gas natural existente en lugar de desarrollar nuevas infraestructuras.

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Aunque la idea de reutilizar las redes de gas natural es muy atractiva, la investigación ha demostrado que la mayoría de los componentes de las redes de gas natural existentes son incapaces de hacer frente a una gran concentración de hidrógeno en el suministro de gas. De hecho, la mezcla máxima permitida de hidrógeno en el suministro de gas en 2020 podría situarse en Francia en tan sólo un 6%. Debido a esta incompatibilidad, sería necesaria una amplia renovación de la infraestructura de gas natural existente -desde las líneas de transporte hasta las instalaciones de gas de los usuarios finales- para permitir un despliegue generalizado del hidrógeno.

Una alternativa al suministro de calor a base de hidrógeno en las zonas urbanas podría ser la calefacción urbana moderna de baja temperatura, una infraestructura diseñada para distribuir calor producido centralmente a uno o más lugares a través de una red de tuberías.

En este artículo, comparamos el hidrógeno azul y el verde con la calefacción urbana para las demandas de calefacción de los edificios basándonos en dos parámetros clave: la intensidad energética y el potencial de calentamiento global (PCG). La industria del hidrógeno promueve el hidrógeno azul como transitorio, por lo que este artículo considera la calefacción urbana azul (basada en el gas natural) como una alternativa transitoria. Esta comparación de extremo a extremo de la cadena energética de los dos tipos diferentes de vectores energéticos pone de relieve las grandes ineficiencias asociadas a la fabricación de un vector energético de alta calidad, el hidrógeno, para demandas energéticas de baja calidad. Como ambas soluciones de suministro pretenden resolver una necesidad básica de satisfacer la demanda de calor de los edificios -y ambas requieren la construcción de amplias infraestructuras-, hay que tener en cuenta el efecto de bloqueo a largo plazo. Eso significa que es especialmente importante dar prioridad a la eficiencia energética para minimizar tanto la huella medioambiental como el coste de establecer futuros sistemas de energía renovable.