El hidrógeno verde es el combustible de moda. Las dos palabras más pronunciadas desde hace ya un tiempo en el sector energético. Con ellas se da a entender que una de las claves energéticas del futuro está en usar el hidrógeno como vector básico en tres aspectos:

• Como combustible
• Para fertilizantes y explosivos mineros a través del amoniaco
• En combustibles sintéticos y generadores de calor industrial combinado con CO₂ 

Parece la panacea para de dejar de emitir CO₂ a la atmósfera, en esa dura batalla contra el tiempo y los combustibles fósiles que la humanidad está librando. Y este “verde” es una de las atribuciones principales de la llamada “Economía del hidrógeno”.  

Se trata de producirlo mediante la electrolisis, usando para este proceso energía eléctrica procedente de fuentes renovables. Y aquí aparece el agua de la que pretendemos intuir su futuro. Porque la electrólisis es un proceso fisicoquímico en el que se transmite corriente eléctrica a través de una celda electrolítica llena de agua, donde se separa el hidrógeno del oxígeno. Después solo hay que almacenar ambos gases en contenedores adecuados. Se rompe el agua.

De esta manera, tendremos hidrógeno guardado en un depósito que podrá utilizarse en los ámbitos más arriba citados. Esta sería la contribución del agua, entre otros aspectos, a la movilidad de muchos vehículos. 

Las ventajas parecen imbatibles si lo comparamos con otras fuentes de energía. Porque es posible guardar los excedentes de la producción renovable cuando el consumo eléctrico disminuya, para usarlo cuando aumente. Por otra parte, al tener el hidrógeno un contenido energético por kilogramo muy elevado, el combustible obtenido será de gran densidad, lo que permite que alimente a máquinas de gran autonomía desconectadas de la red. Por último, al quemarse, el residuo solo es agua. Y eso elimina cualquier problema de polución, ya que el vertido puede volver sin problemas al medio 

Veamos, sin embargo, que no es oro todo lo que reluce. Porque el hidrógeno no se puede encontrar en estado puro en ningún lugar del planeta. Se necesita una reacción física o química para generarlo. Y este proceso tiene un coste energético siempre superior a la energía que se pueda usar después de quemarlo. En una reacción productiva como es la hidrólisis se pierde hasta la mitad de la energía que producirá después su combustión. Pero lo bueno es que nos permite guardar esa energía obtenida hasta que la usemos. 

Por eso, solo si lo obtenemos aprovechando los excedentes energéticos de la producción eléctrica renovable, sale a cuenta. Porque se aprovechan recursos energéticos que, de no hacerlo, se perderían. Y lo ideal es guardarlos en los depósitos de los vehículos, disponiendo de una potencia y una energía que no pueden darnos los eléctricos. 

Este razonamiento funciona si damos por sentado que tendremos energía “verde” de sobra. Pero no parece que vaya a ser así. Y el rendimiento well to wheel (del pozo a la rueda) del hidrógeno es bajísimo. Solo se aprovecha el 25 % de toda la energía inicialmente usada en un vehículo con pila de hidrógeno, frente al 85 % de un coche eléctrico.

Otro problema es que, al ser un gas, a temperatura y presión ambiente, es más difícil de manipular que un líquido. Si queremos energía contenida en el depósito, necesitamos una presión elevada. El problema es que su molécula es muy pequeña y por ello, es un elemento muy fugaz, que se nos escapa por las juntas del depósito sin remisión. El problema de las pérdidas. Si lo solucionamos con depósitos de paredes gruesas, aumentaremos el peso.

Además, estas pérdidas se suman a las que se producen al inicio del proceso electrolítico. Para compensarlo, se introducen células de combustible, pero están fabricadas con materiales carísimos como el platino.  

 Para finalizar con las desventajas, una muy importante. Al ser un gas altamente inflamable, su llama no es visible por su gran potencia. Y tanto los materiales a usar para su almacenamiento o transporte deben ser anticorrosión.

Porque el hidrógeno puede formar hidruros que corroen todo lo que esté fabricado con acero convencional. Si, como sería lo lógico, se utilizaran tuberías de transporte de gas, deberían recubrirse en su interior con polímeros derivados del petróleo. Con cuidado de que no haya fisuras expuestas a la corrosión del acero que protegen. Ya vemos como lo verde, se difumina bastante. 

Por todo lo expuesto, Antonio Turiel, de cuyo libro “Petrocalipsis” hemos extraído los datos y argumentos anteriormente expuestos, concluye: “el empleo del hidrógeno presenta muchos otros inconvenientes que lo hacen poco versátil, excepto para usos muy concretos y que estén muy bien planificados” 

Analizando ventajas e inconvenientes, podemos concluir afirmando que lo más positivo es que puede separar los centros de producción de los de consumo, cosa que no pueden hacer otras energías renovables. Por eso, lo ideal es utilizar este hidrógeno para almacenar energía y luego transportarla. Transportando energía, no combustible

¿Hay futuro para el comercio de hidrógeno verde en la transición hacia una economía baja en carbono? La expansión hidrogenada de las renovables 

Hechas estas consideraciones preliminares, no podemos obviar que vamos sí o sí sí a un futuro de descarbonización. Por eso consideramos muy recomendable consultar la publicación de IRENA (International Renewable Energy Agency). En el se elucida sobre las posibilidades del hidrógeno verde en el próximo futuro. Y además, se formulan consideraciones interesantes sobre la instalación de potencia renovable. Porque el hidrógeno verde, será sin duda protagonista en una mayor expansión de las energías renovables.  

Es también un vector que ayuda mucho a la consecución de los objetivos del Acuerdo de París. Porque además de la ya anteriormente expuesta contribución al movimiento de vehículos, sus utilidades son diversas, ya que se usa para producir fertilizantes y otros productos químicos. Por ello se calcula que el suministro de hidrógeno en general se quintuplicará en 2050, llegando a más de 500 TM/año. Si esto es así, la energía eléctrica necesaria para conseguirlo requerirá una expansión masiva en la generación de energías renovables. 

Para IRENA, la capacidad de producción mundial de hidrógeno verde es veinte veces mayor que la demanda mundial total de energía primaria en 2050. Recordemos que la energía primaria es la que se extrae del viento, el sol, el calor interno terrestre, la biomasa, los combustibles fósiles y los minerales radiactivos 

Por eso nos deja bien claro que : “El acceso a una generación de energía renovable abundante y de alta calidad será un factor de coste crucial. Por ser factor clave de la competitividad relativa de determinadas regiones en la producción de hidrógeno o en la producción de materias primas comercializables utilizando hidrógeno. Porque el hidrógeno verde y las materias primas derivadas, como el amoníaco verde, permiten producir energía renovable en zonas con un potencial energético renovable sustancial y transportarla a regiones con una demanda significativa de hidrógeno que disponen de energía renovable insuficiente o más cara.” 

Hoy en día, más de 30 economías de todo el mundo ya cuentan con estrategias nacionales para el hidrógeno bajo en carbono. Y ha llegado el momento de hacer posible que su comercio sea más factible. Esto solo ocurrirá si se invierte en el diseño y la construcción de infraestructuras. Además de en una reglamentación del mercado, y de la generación de políticas comerciales propicias.  

El papel de los electrolizadores “verdes” 

En este punto, debemos volver al principio del artículo. Porque lo primero que hay que mejorar son los electrolizadores, ya que, sin electrólisis, no hay hidrógeno. Pero el electrolizador “verde”, para convertir el agua en hidrógeno y oxígeno debe consumir electricidad procedente de fuentes de energía renovables. Y que haya agua disponible para su trabajo.

Hay que tener en cuenta que los electrolizadores se llevan hoy entre el 30 y el 40 % del coste final de la producción de hidrógeno. Por esta razón, el reto está en crear economías de escala en su fabricación. Y en mejorar su rendimiento. Solo así el hidrógeno verde será competitivo. 

La capacidad mundial de fabricación de electrolizadores se sitúa actualmente en torno a los 19 GW al año. Con esperanzas de que llegue a 100 GW en 2030. China fabrica casi la mitad. Y ya están comprometidas e inmersas en el reto de hacerlos cada vez mejor India, la UE y los EEUU.  
Hasta hoy, se han usado sobre todo en la industria cloroalcalina. Sin embargo, los dedicados al hidrógeno ya producen 3 GW, habiendo cuadriplicado lo producido el año anterior.Y ahora el reto está en crecer mucho hasta llegar a una capacidad instalada de más de 5.700 GW en 2050. Solo así podrá ayudarse con esta herramienta a limitar el calentamiento global a no más de 1,5 °C. Consiguiendo que el 14% de la demanda final de energía sea suministrada por hidrógeno o sus derivados. 

Como ejemplos edificantes, comprobamos que la Hoja de Ruta del Hidrógeno de Kenia para 2023 planifica llegar en 2027 a 100 MW de capacidad instalada de electrolizadores Además de producir 100.000 t anuales de fertilizantes nitrogenados. Así reducirán una quinta parte de las importaciones de fertilizantes del país.  

Por su parte Malasia, en su Hoja de Ruta del Hidrógeno pretende aumentar la participación de la energía limpia en el mix energético nacional mediante la promoción del uso del hidrógeno verde en el almacenamiento de energía y como combustible.  

Finalizamos este repaso por el estado de la cuestión resaltando de nuevo la importancia del agua en este negocio. Porque en un mercado emergente como el del hidrógeno verde, el acceso a electricidad renovable estable y de bajo coste, como la procedente de la energía solar fotovoltaica o eólica, junto con la disponibilidad de agua, es un requisito previo importante para los inversores. E imprescindible para seleccionar una ubicación, como ya vimos en el caso de Porsche en Chile. Además hay que disponer de terrenos e infraestructuras.  

Y, por último, aunque no menos importante por ello, hay que vencer otro obstáculo. Tener libre de protestas el trazado de líneas de transmisión eléctrica, y la posibilidad de construir infraestructuras logísticas de entrada y salida. Sin olvidar disponer de puertos de aguas profundas, si se pretende exportar amoníaco, acero o combustibles sintéticos, como es el caso de Porsche ante aludido. 

Todos estos condicionantes hacen dirigir la mirada del inversor a países en vías de desarrollo. En ellos, el desarrollo de la producción de hidrógeno verde puede suponer importantes beneficios sociales y económicos. Además de aumentar la seguridad energética y el acceso asequible a la energía limpia donde no la hay.  

En países más desarrollados, el hidrógeno verde contribuirá a la integración de energías renovables, limitará las interrupciones del suministro de energía y proporcionará almacenamiento de energía a largo plazo. 

El hidrógeno verde debería, si consigue resolver los problemas antes citados de almacenamiento y transporte, ayudar a que comiencee una transición nacional hacia la energía limpia. También aumentaría el potencial de diversificación de las exportaciones, ya que el hidrógeno verde y sus hijuelas de un país podría comercializarse internacionalmente.  

China, Indonesia, Filipinas y Sudáfrica ya están en ello. Son los más expertos  en el uso de sistemas de pilas de combustible a base de amoníaco y metanol para sus sectores de telecomunicaciones. También avanzan actuaciones de este tipo para soluciones de energía estacionaria en Argentina, Malí, Martinica y Uganda.  

Sin embargo, concluye IRENA “para aprovechar todo el potencial del hidrógeno verde es necesario desarrollar la capacidad local y aumentar el acceso a conocimientos especializados que, a nivel mundial, siguen siendo limitados” 

IRENA también apoya la Alianza Global para la Descarbonización de la Industria (AFID), con más de 60 miembro. Su objetivo, fomentar la acción para la descarbonización de las cadenas de valor industriales, promover soluciones basadas en energías renovables y su adopción por parte de la industria. Para contribuir a los objetivos de cero emisiones netas específicos de cada país. En 2023, AFID abordó los desafíos tecnoeconómicos y las soluciones sobre estándares de seguridad para la generación, el transporte y el almacenamiento, y aspectos regulatorios para acelerar los proyectos de hidrógeno verde. 

Ahí está el problema. Seguiremos de cerca su evolución, porque su solución despejará bastante el futuro del agua. 

Lorenzo Correa

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