Manuel Felipe Valdés Rodríguez
Juana del Pilar Rodríguez Concepción
Jorge L. Losada
Elena Hernández
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Este trabajo se enfoca en explicar la viabilidad de la implementación de la tecnología del hidrógeno
como un remplazo al uso de los combustibles fósiles, utilizando fuentes de energía renovables de
tipo hidroeléctrico, para lo cual se realiza una evaluación de la creciente demanda energética y
estado actual de contaminación ambiental. Se plantean diversas alternativas, para la producción
de hidrógeno entre las cuales sobresale la electrólisis del agua considerando la eficiencia y
viabilidad económica del proceso. También se realiza un análisis comparativo de las tecnologías
utilizadas en varios países para la obtención de hidrogeno mediante hidroelectricidad. Finalmente,
se determina la posibilidad de utilizar la tecnología del hidrógeno como complemento para
aumentar el factor de eficiencia de las centrales hidroeléctricas en el Ecuador, contribuyendo de
esta manera con un cambio hacia una matriz energética limpia y renovable que sea
económicamente sustentable.
Resumen
Palabras
clave: Tecnología del Hidrógeno, Combustibles Fósiles, Centrales
Hidroeléctricas, Electrólisis, Matriz Energética
DOI:https://doi.org/10.31243/id.v17.2023.1883
ENERGÍA HIDROELÉCTRICA PARA GENERACIÓN DE HIDRÓGENO
EN EL ECUADOR.
HYDROELECTRIC POWER FOR HYDROGEN GENERATION IN
ECUADOR
Abstract
This work focuses on explaining the viability of the implementation of hydrogen technology as an
alternative in the use of fossil fuels, using hydroelectric renewable energy sources, for that purpose,
an evaluation of the growing energy demand and the current state of environmental pollution is
carried out. Various alternatives are proposed for the production of hydrogen, and electrolysis of
water stands out considering the efficiency and economic viability of the process. A comparative
analysis of the technologies used in various countries to obtain hydrogen through hydroelectricity
is also performed. Finally, the possibility of using hydrogen technology as a complement to
increase the efficiency factor of hydroelectric plants in Ecuador is determined, thus contributing to
a change towards a clean and renewable energy matrix that is economically sustainable.
Keywords: Hydrogen Technology, Fossil Fuels, Electrolysis,
Hydroelectric Plants, Energy Matrix
p-ISSN: 1390-5546
e-ISSN: 2631-2557
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Introducción
Los fenómenos climáticos actuales, la contaminación ambiental y el constante incremento en
el consumo global de energía, impulsan el desarrollo de sistemas energéticos más eficientes
amigables con el medio ambiente y que no dependan de combustibles fósiles para su
funcionamiento. El sector eléctrico a nivel mundial está adaptándose constantemente hacia
modelos que integren las energías renovables para la generación de energía (Abdin & Mérida,
2019; Yue et al., 2021).
Como resultado de esta variación, cada vez más los países están invirtiendo en nuevas
tecnologías que permitan desviar el uso de los derivados del petróleo, sin embargo a medida que
aumenta el desarrollo de las energías renovables, se pueden observar los desafíos que estas
presentan para poder suplir completamente la demanda energética global (Impram et al., 2020). La
dependencia de las condiciones específicas de climas, suelos, agua, etc., así como de
almacenamiento del exceso de energía producido, generan limitaciones en el manejo de la
generación eléctrica haciendo indispensable hasta el día de hoy, combinar las energías renovables
con las no renovables para poder garantizar el suplir la demanda eléctrica(Chevez, 2021).
Por lo tanto, es indispensable enfocarse en nuevas tecnologías que permitan eliminar las
limitaciones que presentan las energías renovables para de esta manera realizar una transición
segura hacía una generación eléctrica eficiente y carbón-neutra.
Tecnología del Hidrógeno
El hidrógeno (H2) se presenta como una alternativa en rápido crecimiento para realizar la
deseada transición hacia un futuro libre de emisiones nocivas (Dolci, 2019). La mayoría de países
industrializados están integrando en sus portafolios a la tecnología del hidrógeno, para el 2050 está
proyectado que la producción del hidrógeno crezca de 70 millones de toneladas métricas anuales
(2020) a 1,300 millones de toneladas métricas (IEA, 2021; Thapa & Thapa, 2020).
El H2 es un vector energético, es decir es un gas que es capaz de almacenar energía para que
esta pueda ser liberada en otro lugar o momento posterior de forma controlada (Amez Arenillas et
al., 2021). Sin embargo, el hidrógeno no se lo encuentra libremente en la naturaleza y para su
obtención es necesario utilizar fuentes de energías primarias o secundarias, como la electricidad
renovable solar, eólica e hidroeléctrica(Egeland-Eriksen et al., 2021). Los mayores desafíos a los
que se enfrenta la electricidad renovable son la intermitencia en la generación eléctrica y el
almacenamiento del exceso de energía producido durante los períodos de baja demanda (Estévez
et al., 2021).
El hidrógeno producido mediante el proceso de electrólisis del agua puede ser utilizado como
combustible para un amplio rango de usos finales, además se puede utilizar como almacenamiento
de energía lo cual incrementaría el factor de eficiencia de producción eléctrica de las plantas de
generación renovables. Entre los diversos procesos de producción de hidrógeno verde, la
electrólisis es el más eficiente, y efectivo debido a que se puede utilizar la electricidad renovable
para generación de hidrógeno mediante electrolizadores (Staffell et al., 2019). Económicamente
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Conclusiones
hablando, el proceso de producción de hidrógeno mediante fuentes renovables en los últimos
años se ha viabilizado, especialmente en los lugares donde se cuenta con grandes cantidades de
recursos renovables, lo cual le ha permitido ser competitivo en el mercado energético actual
(Kothari et al., 2008).
La producción potencial de hidrógeno de fuentes hidroeléctricas se puede estimar utilizando 2
métodos básicos. El primero se considera asumiendo un cierto porcentaje hidroeléctrico
económicamente disponible que sería utilizado para la generación de hidrógeno, mediante la
electrólisis. El segundo método se plantea en función de la electricidad que podría ser generada
por el exceso de producción o decrecimiento en la demanda de la planta de generación
hidroeléctrica durante períodos de lluvias. Estudios contemplados siguiendo este método
muestran que el potencial de producción de hidrógeno sería muy efectivo y genera grandes
cantidades de energía (Padilha et al., 2009)
Países como Estados Unidos, estudian el potencial hidroeléctrico para generación de
hidrógeno, a través del Laboratorio Nacional de Energías Renovable (NREL) por sus siglas en
inglés, determinando una producción de ton (Connelly et al., 2020), otros países de la región como
Brasil, Colombia, Paraguay, Venezuela y Chile también cuentan con estudios que evidencian el
potencial de producción de hidrógeno y su viabilidad para la implementación dentro del mercado
energético (Carvajal-Osorio & Competitividad, 2010; Jimenez Sáez, 2020; Riveros-Godoy et al.,
2013).
En Ecuador se han realizado varios estudios de viabilidad para la implementación de la
tecnología del hidrógeno mediante fuentes hidroeléctricas, los cuales han determinado que dado
que se cuenta con un amplio potencial hidroeléctrico, y un bajo coste de la energía eléctrica, la
producción de hidrógeno tendría un potencial muy importante para su implementación como un
complemento en la matriz energética nacional, ya que permitiría incrementar el factor de eficiencia
de las plantas hidroeléctricas existentes y con esto ser más viable económicamente (Jakob, 2017;
Posso et al., 2016).
El presente análisis se centra en la tecnología del hidrógeno como una alternativa al uso de los
combustibles fósiles para aplicaciones de generación y almacenamiento de energía. Se detalló el
proceso mediante el cual se podría producir el hidrógeno tomando en consideración la alternativa
más eficiente, efectiva y que no presente una huella negativa de carbono, para lo cual se
seleccionó el proceso de la electrólisis del agua, utilizando energía eléctrica renovable generada
mediante fuentes hidroeléctricas. Adicionalmente se expuso 2 métodos básicos para la potencial
generación de hidrógeno mediante hidroeléctricas, donde se estableció que se podría utilizar el
agua de desecho de las plantas que se elimina sin generar ningún beneficio en períodos de baja
demanda para producir hidrógeno. Se determinó que la tecnología para producir y utilizar el
hidrógeno en las plantas hidroeléctricas está disponible y es técnica y económicamente viable. El
hidrógeno verde no contamina el ambiente, ni genera emisiones de gases de efecto invernadero,
ya que su combustión únicamente produce vapor de agua. Además, el hidrógeno puede ser
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utilizado para producir electricidad in-situ o puede ser almacenado, transportado, vendido,
exportado y utilizado en diversas aplicaciones comerciales generando ingresos adicionales.
Se puede evidenciar que el Ecuador tiene un gran potencial para la producción de hidrógeno
verde mediante fuentes hidroeléctricas, no solo por la disponibilidad y abundancia del recurso
natural, sino por el aumento en la eficiencia de las centrales hidroeléctricas, lo cual se vería
representado en un aporte económico para el país. Sin embargo, para que este proyecto sea viable
es necesario que todos los actores tanto el estado como organizaciones gubernamentales, no
gubernamentales y la academia trabajen mancomunadamente para poder poner en práctica la
producción de hidrógeno en el Ecuador.
Agradecimientos
Referencias
Los autores agradecen a la Dirección de Investigación y Desarrollo DIDE de la Universidad Técnica
de Ambato por el financiamiento de esta investigación mediante el proyecto #PFICM28
“Análisis de Factibilidad de Generación de Hidrógeno Verde mediante Fuentes de Energía
Hidroeléctricas en el Ecuador”
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