Cuatro centrales nucleares en Estados Unidos se preparan para la producción de hidrógeno limpio
El Departamento de Energía de Estados Unidos (DOE, por sus siglas en inglés) estima que un solo reactor nuclear de 1.000 MW podría producir hasta 150.000 t/año de hidrógeno. La Oficina de Eficiencia Energética y Energía Renovable (EERE) y la Oficina de Energía Nuclear (NE) del DOE han empezado a asociarse con compañías energéticas para apoyar cuatro proyectos de demostración de obtención de hidrógeno en plantas nucleares.
El hidrógeno tiene el potencial de desempeñar un papel importante en la transición hacia una energía 100% limpia. Se puede utilizar en múltiples sectores: para almacenar y entregar energía utilizable para alimentar la red, impulsar procesos industriales o crear combustibles de alta densidad energética necesarios para camiones y aviones de larga distancia.
Sin embargo, alrededor del 95% del hidrógeno que se produce actualmente en Estados Unidos proviene del gas natural, lo que genera emisiones de carbono. Es por eso que el DOE está invirtiendo miles de millones para ayudar a reducir el coste y aumentar la producción de hidrógeno limpio al aprovechar los activos energéticos existentes en el país, incluidas las plantas nucleares.
¿Cómo se produce hidrógeno limpio?
La mayor parte del hidrógeno que se produce actualmente en EE.UU. se produce mediante reformado de metano con vapor. En este proceso, el metano reacciona con vapor a alta temperatura para producir monóxido de carbono, dióxido de carbono e hidrógeno.
Una forma de producir hidrógeno sin emisiones es a través de la electrólisis a baja y alta temperatura al dividir el agua en hidrógeno puro y oxígeno. Los electrolizadores de alta temperatura usan calor y electricidad para dividir el agua y son más eficientes.
Los reactores nucleares tradicionales y avanzados están bien preparados para proporcionar este calor y electricidad constantes necesarios para producir hidrógeno limpio, lo que podría abrir nuevos mercados para las plantas nucleares.
El DOE estima que un solo reactor de 1.000 MW podría producir hasta 150.000 t/año de hidrógeno, que podría venderse regionalmente como un producto necesario para: fertilizantes, refinación de petróleo, producción de acero, equipos de manejo de materiales, vehículos de pila de combustible o incluso combustibles sintéticos neutros en carbono.
Proyectos de demostración de hidrógeno utilizando energía nuclear
La Oficina de Eficiencia Energética y Energía Renovable (EERE) y la Oficina de Energía Nuclear (NE) del DOE han comenzado a asociarse con empresas energéticas para apoyar cuatro proyectos de demostración de obtención de hidrógeno en plantas nucleares. Estos proyectos son los siguientes:
Central nuclear Nine Mile Point (Oswego, Nueva York)
El DOE está apoyando la construcción e instalación de un sistema de electrólisis de baja temperatura en la central nuclear de Nine Mile Point. El proyecto será la primera instalación de producción de hidrógeno limpio mediante energía nuclear en EE.UU. y utilizará el hidrógeno para ayudar a enfriar la planta. Constellation planea comenzar a producir hidrógeno en esta instalación antes de fin de año. Además se ha asociado con Nyserda en un proyecto separado para alimentar una pila de combustible en la instalación, que comenzará a proporcionar energía adicional a la red en 2025.
Central nuclear Davis-Besse (Oak Harbor, OH)
Energy Harbor está trabajando para demostrar un sistema de electrólisis de baja temperatura en la central nuclear de Davis-Besse. El objetivo del proyecto es demostrar la viabilidad técnica y los beneficios económicos de la producción de hidrógeno limpio, lo que podría facilitar futuras oportunidades de comercialización a gran escala. Se espera que el reactor produzca hidrógeno limpio para 2023. En cuanto a los usos potenciales el hidrógeno podría emplearse en la industria local y para transporte, como combustible para una flota local de autobuses.
Central nuclear Prairie Island (Red Wing, MN)
Bloom Energy y Xcel Energy están trabajando en un proyecto único en su tipo para demostrar la electrólisis a alta temperatura en la planta de generación nuclear de Prairie Island. Los datos recopilados de esta demostración se utilizarán para ampliar este proceso. Se espera que la producción de hidrógeno comience a principios de 2024.
Central nuclear Palo Verde (Tonopah, AZ)
El DOE está negociando una adjudicación con Arizona Public Service (APS) y PNW Hydrogen para demostrar otro sistema de electrólisis de baja temperatura en la central nuclear de Palo Verde. El hidrógeno se utilizará para producir electricidad en épocas de gran demanda o para fabricar productos químicos y otros combustibles. El proyecto podría comenzar a producir hidrógeno en 2024, a la espera de que finalicen las negociaciones de adjudicación.
Próximos pasos
El DOE continúa apoyando el desarrollo y la maduración de la producción de hidrógeno limpio, incluida la financiación de seis a diez centros regionales de hidrógeno limpio en EE.UU. a través de la Ley de Infraestructura Bipartidista. Al menos uno de los centros se centrará en la producción de hidrógeno limpio utilizando energía nuclear.
La financiación adicional, a través de la Ley de Reducción de la Inflación, también incluye apoyo para la producción de hidrógeno limpio a través de créditos fiscales que otorgarán hasta 3 $ por cada kg de hidrógeno bajo en carbono.
Todo este trabajo respalda el objetivo de Hydrogen Shot del DOE de reducir el coste del hidrógeno limpio en un 80% a 1 $/kg en 1 década.
Alcanzar este objetivo de reducción de costes abriría nuevos mercados para el hidrógeno, además de crear más empleos de energía limpia, reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y hacer de Norteamérica un actor más competitivo en el mercado global de la energía limpia.
