El futuro de hidrógeno se erige como un pilar crucial en la lucha global por la neutralidad climática para 2050. Este objetivo de envergadura conlleva la gradual sustitución de energías fósiles, responsables del 70% de las emisiones de CO2, por hidrógeno renovable. Sin embargo, es vital considerar las particularidades de esta fuente energética, como su baja densidad, fragilidad y potencial explosividad.
El hidrógeno, en su forma más pura, se obtiene mediante un proceso denominado electrólisis. Este proceso descompone H2O en O2 y H2, lo que requiere agua y electricidad. Se categoriza según su origen energético: hidrógeno gris, producido a partir de gas natural, prevalece en un 96% del consumo actual; hidrógeno azul se obtiene del gas natural, capturando el CO2 generado; hidrógeno rosa proviene de energía nuclear; y el hidrógeno verde se produce a partir de fuentes renovables.
Una de las claves del desarrollo de este gas renovable en nuestro pais está en la evolución de los valles de hidrógeno. El Pacto Verde Europeo establece una hoja de ruta para 2030. Se pretende alcanzar que el hidrógeno renovable represente hasta el 24% del consumo energético primario, frente al actual 2%. Se plantea la instalación de 40 gigavatios de hidrógeno renovable, un salto significativo desde el 1% actual. El plan REPowerEU propone la producción de 10 millones de toneladas de hidrógeno renovable y la importación de otras 10 millones de toneladas para ese mismo año.
A pesar de su historia en la industria química, refino y metalurgia, el hidrógeno vive un resurgimiento como alternativa a los combustibles fósiles. Sin embargo, enfrenta desafíos en eficiencia, infraestructura y seguridad. Su eficiencia actualmente no destaca, con pérdidas de energía de hasta el 80% en todo el proceso. Su baja densidad y propiedades físicas dificultan su transporte y almacenamiento.
Descarbonización en sectores difíciles
El hidrógeno renovable tiene potencial en la descarbonización de sectores difíciles de electrificar, pero la electrificación con energías renovables parece sólida para otros sectores. La energía solar y eólica han reducido drásticamente sus costos, posicionándose como alternativas preferibles para la descarbonización y la independencia energética.
Aunque el hidrógeno verde es prometedor, enfrenta desafíos en rentabilidad económica, eficiencia energética y limitaciones en producción y transporte. Si bien tendrá un papel relevante en la transición energética, debemos abordar sus desafíos en producción, almacenamiento y distribución. El futuro de hidrógeno es prometedor, pero también demanda soluciones técnicas para superar sus limitaciones.
El futuro del hidrógeno en 2026
Hasta hace poco la electricidad parecia la única fuente de energía. Sin embargo, delante de nosotros se encuentra la mayor reserva de combustible no contaminante del mundo: el hidrógeno. Este gas se puede generar a partir de fuentes renovables, almacenarse y ser utilizado, a través de pilas de combustible, para generar electricidad sin contaminar. Esto nos abre los ojos ante la energía del futuro, es decir, a la energía de hidrógeno en 2023
La clave del futuro energético es encontrar un vector que se pueda acumular y sea capaz de producir energía. Los ingenieros de hidrógeno afirman que es necesario recortar las crecientes emisiones de CO₂. Esto se puede conseguir mediante el hidrógeno (H₂), un gas que sustituirá a todos los combustibles contaminantes en una década.
El hidrógeno es el elemento químico más abundante, pues forma nueve de cada diez átomos del universo. Donde más abunda es en las estrellas y en los planetas gaseosos gigantes, donde aparece en estado de plasma.
Bajo las condiciones normales de presión y temperatura de la Tierra, el hidrógeno se presenta en forma molecular o diatómica (H₂), siempre en estado gaseoso. En ese estado es muy poco abundante en nuestra atmósfera debido a que su pequeña masa le permite escapar a la atracción gravitatoria más fácilmente que otros gases más pesados. Por eso, aunque es el decimoquinto elemento más abundante en la superficie terrestre, la mayoría forma parte de compuestos químicos como los hidrocarburos y el agua.
Si uno quiere emplear una pila de hidrógeno, lo primero que tiene que conseguir es hidrógeno puro. Hoy día, la manera más económica de producirlo de forma comercial es a partir del gas natural mediante un proceso de reformado con vapor. Sin embargo, las reservas de gas natural son finitas, es decir, no son una fuente fiable. Se puede extraer hidrógeno del carbón y de las arenas bituminosas, aunque hacerlo aumentaría drásticamente la emisión de CO₂ a la atmósfera. Se podría utilizar también energía nuclear, con los problemas que ello acarrea.
Cómo se producirá el hidrógeno del futuro
El hidrógeno también se puede obtener por fermentación, por medio de producción biológica en un biorreactor de algas, por procedimientos químicos (reducción química) y por calor (por termólisis).
El procedimiento de obtención más prometedor es por electrólisis hídrica. Es decir, por descomposición del agua en sus dos componentes, oxígeno e hidrógeno, gracias a una corriente eléctrica suministrada por una fuente de alimentación, una batería, una pila o cualquier fuente renovable, que se conecta mediante electrodos al agua. Para disminuir la resistencia al paso de corriente a través del agua se suele añadir un electrolito fuerte como una sal de sodio.
Una planta industrial de electrolisis descompondría el agua en oxígeno (liberado a la atmósfera sin problema contaminante alguno) e hidrógeno, que, tras un almacenaje en depósitos como se hace con el gas, estaría disponible para ser usado como combustible. Desde los depósitos, el hidrógeno se trasladaría hasta las unidades de consumo (fábricas, hogares o estaciones de servicio), de la misma forma que hacemos con el gas: a través de gasoductos (mejor dicho, de hidroductos) que podrían ser los mismos que actualmente distribuyen gas natural hasta los cuartos de calderas de nuestras casas.
En un futuro no muy lejano, allí donde hoy se encuentra una caldera que quema gas, gasoil o cualquier otro combustible contaminante, habrá una pila de combustible capaz de generar electricidad con el hidrógeno que llegará por hidroductos comerciales. Bastará con inyectar oxígeno procedente de la calle para generar la electricidad que demande todo el edificio con un rendimiento que casi triplica al de la quema de combustibles tradicionales y sin emitir gases contaminantes. Además, la pila de combustible produce vapor de agua como residuo; el vapor podrá usarse para la calefacción en invierno y, acoplado a una máquina de absorción, para transformar el calor en frío y tener aire acondicionado durante el verano.
El futuro del hidrógeno en automoción
Diversos fabricantes de automóviles están desarrollando motores de hidrógeno muy competitivos. También, sistemas domésticos y autónomos que permiten obtener hidrógeno a partir de energía solar para repostar vehículos de pila de combustible. De esta forma, se aprovecha el proceso para generar electricidad y agua caliente para el hogar.
España está en pruebas de circulación de su primer tren impulsado por pilas de hidrógeno que elimina las emisiones contaminantes causadas por la combustión. Este país, que está liderando el uso de las renovables y el abandono de los combustibles fósiles, se une a Japón, que ha apostado claramente por un futuro energético a base de hidrógeno. Algunas compañías, como Honda, DaimlerChrysler, Ford, General Motors/Opel, Hyundai, Kia, Renault/Nissan y Toyota están desarrollando proyectos relacionados con los vehículos de hidrógeno.
