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28 de mayo de 2020

El Hidrógeno es seguro… ¿lo eres tú?

Fuente: H2view (en Inglés). Autor: By Jaco Reijerkerk.

El hidrógeno es el primer elemento en el sistema periódico y es el más abundante en el universo. De hecho, el hidrógeno, el oxígeno, el nitrógeno y el carbono son los componentes básicos de nuestro mundo. Sin embargo, parece que sabemos muy poco sobre el hidrógeno. Y lo que creemos que sabemos a menudo está relacionado con suposiciones.

¿Es todo prejuicio? ¿Cuál es la realidad? ¿Deberíamos familiarizarnos más con el hidrógeno y sus aspectos positivos y quizás incluso negativos?

Durante décadas, el hidrógeno ha tenido una presencia cada vez más prominente pero oculta en la industria, como materia prima, bloque de construcción, gas protector, refrigerante en centrales eléctricas o combustible para misiones espaciales.

De hecho, el gas de la ciudad también solía contener niveles muy altos (hasta 60%) de hidrógeno, pero en nuestra vida cotidiana el hidrógeno nunca pareció jugar un papel importante. Para algunos de nosotros lo que escuchamos sobre el hidrógeno, lo más probable es que haya sido en la clase de química para hacer oxihidrógeno (una mezcla de hidrógeno y oxígeno).

Información y confianza

Actualmente, la producción y el uso de energía representan el 75% de las emisiones de gases de efecto invernadero de la Unión Europea. El hidrógeno puede desempeñar un papel importante en la descarbonización del sector energético, con un origen neutral al clima y libre de carbono, como el viento, la energía solar y quizás en el futuro incluso la fusión nuclear.

En nuestro futuro sistema energético, el hidrógeno (moléculas) desempeñará un papel importante junto a la electricidad (electrones). Son complementarios y convertibles entre sí, y ambos son portadores de energía, por lo tanto, adecuados para la integración del sistema. Nos hemos acostumbrado al uso seguro de la electricidad durante mucho tiempo y, por lo tanto, goza de una amplia aceptación.

Sin embargo, la electricidad es difícil de almacenar, y ahí es donde el hidrógeno puede tener un papel complementario importante, además de su uso como portador de energía, en la transición energética.

Las áreas de aplicación del hidrógeno son diversas: combustible para la movilidad, calefacción para edificios y calor para la industria, materia prima y componente químico.

¿Ya se acepta el hidrógeno en los nuevos roles, o todavía hay un camino por delante para educar al público en general y generar confianza? Muchas personas todavía tienen una disonancia cognitiva cuando se trata de aceptar el hidrógeno como combustible cotidiano y sucesor de la madera, el carbón, el petróleo y el gas natural.

El hidrógeno es conocido y utilizado por profesionales

Durante décadas, el hidrógeno se ha utilizado en pequeñas y grandes cantidades en la industria a diario. La producción a gran escala, el transporte, el almacenamiento y el consumo a altas presiones o incluso licuados a temperaturas extremadamente bajas (-253 ° C) son una práctica común para los profesionales en una variedad de industrias. El historial general de seguridad para el hidrógeno es de hecho sobresaliente. La industria y sus profesionales capacitados toman las medidas adecuadas para mantenerlo así.

La introducción del hidrógeno en el dominio público requiere educación

El nuevo uso del hidrógeno en el dominio público acerca el hidrógeno al público en general. Por lo tanto, la introducción del hidrógeno en el dominio público requiere educación: información objetiva, reglas claras y orientación para un nuevo grupo de usuarios, es decir, el público en general.

Esto plantea la pregunta: ¿es seguro el hidrógeno? La definición de seguridad es el estado de protección contra el peligro o el daño (Fuente: Diccionario de Cambridge). El riesgo de peligro depende de cómo maneje el hidrógeno o cualquier otro portador de energía. Hay algunas reglas que debe cumplir para mantenerse a salvo. Mientras la energía contenida en un combustible se gestione de manera responsable, se puede utilizar de manera segura. Sin embargo, un cien por ciento de seguridad no es posible. Muchas cosas que hacemos en la vida cotidiana están relacionadas con riesgos, como conducir automóviles, hervir agua, nadar, cargar baterías. Gestionamos los riesgos a niveles aceptables mediante reglas y esfuerzos de mitigación, como mirar a izquierda y derecha antes de cruzar la calle y obedecer los semáforos.

Es bueno conocer las características básicas del hidrógeno. Es un gas inflamable que tiene muchas similitudes con el gas natural, pero también tiene características específicas:

  • Gaseoso
  • Altamente inflamable
  • Más liviano que el aire
  • Incoloro
  • Inodoro
  • Alta densidad de energía
  • No tóxico
  • No cancerígeno
  • No radiactivo
  • No explosivo
  • No corrosivo

El hidrógeno es inodoro, al igual que el gas natural, y puede combinarse con un olor como el gas natural. Sin embargo, en algunos casos eso no es ideal, por ejemplo, en combinación con celdas de combustible, que requieren hidrógeno de alta pureza. Su amplio rango de inflamabilidad en el aire (4-75%) es un riesgo potencial, mientras que su alta flotabilidad y difusividad pueden mitigar el efecto en situaciones reales donde se proporciona una ventilación adecuada.

Tratar el hidrógeno simplemente como gas natural, si no se trata de la manera correcta, podría volverse peligroso. Una diferencia distintiva con el gas natural es que las moléculas de hidrógeno son muy pequeñas, de modo que un sello que sea hermético para el gas natural podría dejar pasar al hidrógeno. Otras diferencias distintivas son que una llama de hidrógeno puro es casi invisible a plena luz del día debido a la ausencia o al carbono, lo que dificulta su detección a simple vista. Por otro lado, eso demuestra que es un combustible para combustión limpio.

Tratar el hidrógeno simplemente como gas natural podría, si no se trata de la manera correcta, volverse peligroso. Una diferencia distintiva con el gas natural es que las moléculas de hidrógeno son muy pequeñas, de modo que un sello que sea hermético para el gas natural podría dejar pasar el hidrógeno. Otras diferencias distintivas son que una llama de hidrógeno puro es casi invisible a la luz del día debido a la ausencia o al carbono,

El error humano sigue siendo el mayor riesgo

Los riesgos naturales dependen de la aplicación y, por lo tanto, los riesgos naturales relacionados con las estaciones de servicio son diferentes a aquellos  los conectados a una caldera de condensación doméstica, y nuevamente muy diferentes a los vehículos utilizados en las vías públicas.

Para la cadena de valor de la movilidad del hidrógeno, existen códigos y estándares para aplicaciones como vehículos de motor y estaciones de servicio. Se están desarrollando más y más aplicaciones de hidrógeno y ya se están disponibles aplicaciones para grupos electrógenos, drones, barcos, sistemas combinados de calor y energía, calderas de condensación, etc.

Todas estas aplicaciones necesitan regulación, estandarización y certificación para poder usarse de manera segura durante la vida útil del diseño, incluido el mantenimiento preventivo y la reparación de defectos. Los niveles aceptables de seguridad generalmente han cambiado con el tiempo, las expectativas son más altas hoy que en el pasado. Para las cosas que las personas se han acostumbrado de por vida, generalmente los riesgos aceptables son más altos que para las cosas nuevas. Sin embargo, la percepción al tratar con cosas existentes también está cambiando debido a los nuevos desarrollos. Usar un casco mientras se esquía es generalmente más seguro, pero esta mejora no fue ampliamente aceptada de inmediato. Además, los hábitos no cambian, aunque la percepción de los riesgos está ahí. Por otro lado, está prohibido fumar en una estación de servicio y, sin embargo, algunas personas lo hacen, sin darse cuenta de los riesgos relacionados al actuar con total indiferencia.

Exigir que una aplicación sea “a prueba de fallas” y “a prueba de tontos” es un reflejo natural. De hecho, la tecnología moderna puede ser compatible con sistemas de seguridad automatizados inteligentes. Es importante tener en cuenta el riesgo de seguridad (cambio x impacto) e implementar los aspectos de precaución y mitigación tomando en cuenta ese factor. Sin embargo, agregar más sensores y sistemas de seguridad también puede ser la fuente de un mal funcionamiento y de un aumento de costos. Al final, el error / factor humano sigue siendo el mayor riesgo en el mundo de la alta tecnología en el que vivimos, y también lo es para el hidrógeno.

La información es clave, la educación y la capacitación forman el camino hacia una aplicación segura

Para reducir el posible error humano, el usuario de aplicaciones de hidrógeno necesita orientación para operar en toda la cadena de valor, además de instrucciones claras para el usuario con el fin de ser funcional, seguro, respetuoso con el medio ambiente, dentro de las leyes, económico, etc. Un usuario podría ser el ingeniero técnico, pero también el usuario final. Dependiendo del tipo de usuario, las instrucciones pueden ser más o menos específicas. El conductor de un autobús de transporte público impulsado por hidrógeno puede necesitar algunas instrucciones específicas, sin embargo, los pasajeros no necesitan más instrucciones que las que existen en un autobús convencional.

La posventa requiere que los técnicos de servicio sean entrenados y capacitados para trabajos de mantenimiento y reparación. Por ejemplo, en sistemas de alto voltaje e hidrógeno para vehículos híbridos modernos (HEV), baterías (BEV) y celdas de combustible de vehículos electricos (FCEV), o para instalar sistemas de calefacción de hidrógeno para fines domésticos.

Los trabajadores de rescate de emergencia necesitan saber cómo responder de manera segura y efectiva en caso de que una aplicación de hidrógeno sea parte de su operación, incluso si no es la fuente de la contingencia. ¿Cómo acercarse a un vehículo chocado, cómo extinguir un estacionamiento en llamas, cómo transportar vehículos detenidos o cómo actuar en caso de una fuga de gas hidrógeno en una casa? Estos profesionales, que están potencialmente arriesgando sus vidas, necesitan ser educados y entrenados adecuadamente, a fin de tomar las medidas apropiadas.

En conclusión, el hidrógeno no es desconocido, pero es nuevo en el dominio público. Esto significa un nuevo campo de aplicaciones y nuevos usuarios. Cualquier vehículo de combustible o energía puede ser seguro, peligroso o incluso letal, dependiendo de cómo se trate. El factor humano es extremadamente importante en la gestión de los riesgos. El uso de hidrógeno como combustible no es más peligroso que los combustibles convencionales. La introducción diaria de hidrógeno en una operación pública y segura requiere educación, compartir información confiable, investigación aplicada, comunicación adecuada y oportuna, certificación, códigos y estándares, y por último, pero no menos importante, una mente abierta.