La combustión de hidrógeno es una manera con gran potencial para descarbonizar sectores difíciles de electrificar con fuentes renovables, como procesos industriales de alta temperatura que actualmente utilizan gas natural para ello. La capacidad del hidrógeno para reemplazar combustibles fósiles tradicionales, como el gas natural, hace que sea una opción interesante, aunque no exenta de retos. En este artículo exploraremos los fundamentos, avances y perspectivas futuras de la combustión de hidrógeno, con un enfoque en España, a partir de la experiencia que Lean Hydrogen ha adquirido en la transición del gas natural por el hidrógeno.
La combustión de hidrógeno implica la reacción química entre el hidrógeno y el oxígeno del aire para producir energía en forma de calor. Este proceso genera agua como único subproducto directo, sin emisiones de dióxido de carbono (CO₂), lo que la convierte en una alternativa más limpia a la quema tradicional del gas natural reduciendo las emisiones de dióxido de carbono equivalentes del proceso que se utilice. Es importante tener en cuenta que, durante la combustión con aire, el nitrógeno presente puede reaccionar para formar óxidos de nitrógeno (NOx) dependiendo de las condiciones del proceso, como la presión y la temperatura de la reacción. Estos compuestos son contaminantes atmosféricos regulados por normativas ambientales debido a su impacto negativo en la calidad del aire.
Al querer implementar la combustión de hidrógeno para reemplazar una combustión de gas natural, es fundamental considerar que el poder calorífico del gas natural varía dependiendo del pozo de extracción. El poder calorífico del gas natural es alrededor de 3 veces superior (10,8-11,98 kWh/Nm3) en comparación con el poder calorífico del hidrógeno (3-3,54 kWh/Nm3). Aunque el gas natural tiene una mayor densidad energética volumétrica (kWh/Nm³), el hidrógeno supera al gas natural en densidad energética másica (kWh/kg), por lo que si se tiene un consumo energético será necesario conocer el hidrógeno requerido para suplir la energía necesaria del proceso. En Lean Hydrogen podemos guiarte si no sabes cómo puedes reemplazar el gas natural de tu proceso por hidrógeno verde.
Las empresas especialistas en calderas y quemadores que utilizan gas natural como combustible, ya se encuentran trabajando en la hibridación del gas natural con el hidrógeno en sus calderas y quemadores, llegando a conseguir operar sus equipos 100% con hidrógeno, como es el caso de E&M COMBUSTION. Ellos tienen claro los retos que deben abordarse en la combustión del hidrógeno, como es la generación de óxidos de nitrógeno (NOx). Aunque el hidrógeno no produce CO₂, la alta temperatura de combustión puede dar lugar a la formación de NOx, un contaminante atmosférico. Una manera para reducir las emisiones óxidos de nitrógeno es mediante la recirculación de gases de combustión, metodología utilizada en los equipos de E&M combustión.
Un caso destacado en sobre el uso de hidrógeno en sistemas de combustión es un proyecto, donde Lean Hydrogen se encargó de toda la ingeniería, que integra electrolizador de 100 kW de tecnología PEM, almacenamiento de hidrógeno y una caldera de vapor pirotubular, la cual tiene incorporado un sistema de combustión para funcionamiento con gas natural e hidrógeno de la empresa E&M combustión. El vapor utilizado en el proceso de la planta, el cual anteriormente utilizaba como combustible el gas natural, ahora utilizará una mezcla entre gas natural e hidrógeno, con la posibilidad de utilizar únicamente hidrógeno verde, logrando una significativa reducción de emisiones. Este cambio permite disminuir del proceso alrededor del 5% de las toneladas de dióxido de carbono equivalente cada año, lo que demuestra el impacto del cambio de gas natural por hidrógeno verde.
La combustión de hidrógeno es una solución prometedora para descarbonizar sectores industriales difíciles de electrificar, especialmente aquellos que requieren altas temperaturas y dependen tradicionalmente del gas natural. Aunque su implementación enfrente desafíos técnicos, como la generación de óxidos de nitrógeno (NOx) y la necesidad de ajustar la cantidad de energía suministrada debido a su menor poder calorífico en comparación con el gas natural, el hidrógeno verde puede tener un papel clave en la reducción de las emisiones equivalentes de un proceso.
Si tu proceso está considerando la transición hacia el hidrógeno verde pero no sabes por dónde empezar, en Lean Hydrogen somos expertos en diseñar soluciones integrales para sustituir combustibles fósiles por hidrógeno. No dudes en contactarnos
Autor: Christian Preciado Cárdenas
Fecha de publicación: 31/03/2025
