El hidrógeno como arma arcana para la transición energética

 Julio Verne fue un visionario de tal clarividencia escribiendo sus novelas, que según pasa el tiempo, más puede llegar a sorprendernos. En ‘París en el siglo XX’ hablaba de algo parecido a un telégrafo con el que los ciudadanos de todo el planeta pueden comunicarse de manera casi instantánea. En ‘Viaje a la luna’ el lanzador del cohete se llama “Columbiad” y en el proyectil viajan tres hombres. En ‘La Isla Misteriosa’ (1874) uno de sus personajes asevera que el agua descompuesta en hidrógeno y oxígeno podría convertirse en “el carbón del futuro”.

En 1923, en una charla pronunciada en Cambridge, JBS Haldane propuso una red de molinos de viento generadores de hidrógeno. Esta fue la primera propuesta de la economía de las energías renovables basada en el hidrógeno. Durante la crisis del petróleo de la década de 1970, el hidrógeno se convirtió en un eslogan. Ha Fue declarado como “arma polivalente”, “combustible verde” o “pilar de la transición energética”.

Transición energética

En el contexto de la transición energética, el hidrógeno es considerado como un importante medio de almacenamiento de energía de origen renovable. La disponibilidad de energía renovable independientemente del clima se considera el desafío central para un suministro de energía descarbonizada. Para disponer de electricidad suficiente incluso cuando los equipos productores de energía renovable no pueden suministrarla, necesitamos opciones de almacenamiento energético. El hidrógeno debe contribuir de forma decisiva en este sentido, siendo complementario a otros sistemas de almacenamiento.

El hidrógeno solo puede contribuir a los objetivos de descarbonización y protección del clima si su producción es neutra en emisiones de CO₂. Por tanto, desde un punto de vista ecológico, el hidrógeno verde, obtenido mediante energía renovable, es la única opción sensata. Sin embargo, las cantidades de electricidad verde necesarias para la producción de hidrógeno en cantidad suficiente y especialmente las pérdidas de energía asociadas a los procesos de su cadena de valor son aún muy altos.

Según el estado actual de la tecnología el 20% – 40% de la energía se pierde en la electrólisis, dependiendo de la tecnología empleada. Además, hay pérdidas relevantes en el procesamiento posterior como por ejemplo durante la compresión o la licuefacción para el almacenamiento necesario para el uso en transporte, así como en los dispositivos que usan el hidrógeno para generar electricidad para por ejemplo mover motores eléctricos, las pilas de combustible.

El hidrógeno es el único combustible sin carbono en su composición química, y por tanto no produce CO₂ durante su combustión. Se trata de un gas no tóxico y su poder calorífico es el más alto de todos los combustibles existentes. Es percibido por gran parte de la sociedad como peligroso y en ello ha tenido mucho que ver las impactantes imágenes del zepelín Hindenburg en llamas (1937). Obviamente, todo combustible o vector energético presenta una serie de riesgos intrínsecos si no se maneja de forma apropiada, y el hidrógeno también.

Por ello, la peligrosidad o el riesgo que entraña el uso del hidrógeno debe medirse por comparación con la peligrosidad que suponen el uso de otros combustibles mucho más normalizados por la sociedad como pueden ser el gas natural, la gasolina, el gasóleo o el butano. A diferencia del hidrógeno, éstos combustibles tienen mayor densidad que el aire, de tal forma que en caso de fuga se acumulan a nivel del suelo lo que puede derivar en situaciones de gran peligrosidad. El mayor riesgo del hidrógeno deriva de su presencia en lugares confinados donde puede producirse la acumulación del gas con el consiguiente riesgo asociado. Es crucial contar con un buen sistema de ventilación en aquellos espacios confinados en los que pueda haber presencia de hidrógeno.

Dónde emplear el hidrógeno verde

A pesar de los problemas de necesidad y de eficiencia energética existentes en los procesos asociados a la cadena de valor del hidrógeno verde, es altamente probable que éste desempeñe un papel clave en la protección del medioambiente mediante la descarbonización. Su uso debe ser implementado, por ejemplo, en aquellas aplicaciones en las que la electrificación directa no puede ser considerada una opción técnica por la dificultad de implantación. Por ejemplo, para vehículos de grandes dimensiones y tonelaje que tienen que recorrer largas distancias el hidrógeno podría llegar a ser importante porque las baterías no cumplirán con sus requerimientos energéticos a medio plazo. Las empresas de logística apenas pueden permitirse que sus camiones pasen una hora en la estación de carga después de unos cientos de kilómetros antes de poder seguir conduciendo. Los buques de carga o aviones que cruzan el Atlántico no tienen absolutamente ninguna instalación de carga. Para ellos, el uso de hidrógeno o combustibles sintéticos obtenido en reacciones químicas de CO₂ con hidrógeno verde podría ser la única alternativa ecológica a los combustibles fósiles. Idealmente, el hidrógeno debería contribuir a que los procesos industriales que consumen mucha energía, como la producción de acero o de cerámicas, sean más sostenibles.

La industria química que emplea hidrógeno como materia prima en sus plantas también debería considerar el cambio a futuro del hidrógeno obtenido a partir de gas natural con problemas de emisión de CO₂ por hidrógeno verde, respetuoso con el medioambiente. Un cambio especialmente significativo desde el punto de vista de emisiones globales de CO₂ sería que las grandes industrias consumidoras de hidrógeno pudiesen producir de forma viable hidrógeno verde para su propio uso en las inmediaciones de sus instalaciones. Esto supondría una deslocalización de la producción de hidrógeno, y consecuentemente promovería la electricidad de origen renovable.

Alto coste

El principal problema en este momento es el alto coste del hidrógeno verde en comparación con el hidrógeno gris y con los combustibles fósiles. Además de los altos precios de la electricidad, las inversiones en los equipos necesarios también son elevadas. Los electrolizadores para la producción de hidrógeno a escala industrial todavía son fabricados bajo pedido. Hasta que no haya comenzado la producción de electrolizadores en serie, estos dispositivos serán costosos.

Con la constante reducción de los precios de las energías renovables, la producción de hidrógeno verde también debería volverse significativamente más atractiva progresivamente. Por lo tanto, a pesar de las dificultades, es necesario seguir avanzando con las investigaciones y desarrollos que permitan incrementar la competitividad de la cadena de valor del hidrógeno verde con el objetivo de la descarbonización de la sociedad. Países grandes productores de petróleo y las empresas eléctricas multinacionales más relevantes se están posicionando actualmente en las tecnologías asociadas al hidrógeno verde con grandes inversiones. Todo hace presagiar que un siglo después de las referencias históricas mencionadas al principio de este blog la “economía del hidrógeno” ha comenzado su desarrollo con tal empuje que no habrá vuelta atrás y que su implantación afectará a toda la sociedad.