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Hidrógeno: qué papel puede jugar en la descarbonización de la energía

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Claves
  • Si el hidrógeno se produce quemando combustible fósil se llama gris, si se captura carbono en el proceso se considera azul y si usa energía renovable se llama hidrógeno verde.
  • El objetivo es usarlo en sectores difíciles de electrificar como la aviación.
  • Un difícil almacenamiento, escasa infraestructura y una tecnología poco desarrollada son algunos inconvenientes.

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Fuentes oficiales (comunicados, bases de datos, BOE)

H. Esta letra representa el elemento químico más ligero, el primero de la tabla periódica: el hidrógeno. Al unirse con el oxígeno, da lugar al agua o H2O. De ahí su origen etimológico: generador de agua. En este elemento están puestas muchas esperanzas para evitar que el consumo de energía contribuya a la crisis climática al emitir gases de efecto invernadero.

El anuncio del proyecto BarMar, la construcción de un nuevo corredor de hidrógeno y gas acordado entre Francia, España y Portugal cuyos Gobiernos lo consideran un “Corredor Verde Energético”, pone aún más el foco político y mediático en el hidrógeno como una alternativa al gas ruso tras la invasión de Ucrania. Te explicamos qué tiene de real y de ‘verde’ esta posible fuente de energía.

En condiciones ideales, el hidrógeno sólo genera agua como residuo…

La clave del interés en el hidrógeno como combustible es, como decíamos, que sólo genera agua como residuo “al consumirlo de forma adecuada, por lo que no produce contaminación ni gases de efecto invernadero”, aclara a Maldita.es Elena Alfonso, química experta en combustibles sostenibles y maldita que nos ha prestado sus superpoderes.

Otra ventaja del hidrógeno frente a los combustibles fósiles es que su densidad energética, la cantidad de energía que puede generar teniendo en cuenta su peso, es muy alta. Por ejemplo, es casi tres veces superior a la de la gasolina y el keroseno y más de cien veces mayor a la de las pilas de litio. Esto permitiría “sustituir a los fósiles en sectores difícilmente electrificables, como la aviación o el transporte de carga marítimo, donde el peso juega un papel muy importante”, aclara Elena Alfonso a Maldita.es.

…pero su impacto ambiental depende cómo se obtenga

No obstante, el hidrógeno en su forma elemental H2 (la molécula con dos átomos de hidrógeno que se puede usar para generar energía), no se encuentra de forma natural en la Tierra, sino combinado con otros elementos. Por ello, para obtener H2 hay que consumir energía, indica a Maldita.es la ingeniera aeronáutica especializada en energías renovables Clara Argerich y maldita que nos ha prestado sus superpoderes. Aunque todos los átomos de hidrógeno sean iguales, cómo se obtiene el H2 tiene distintas implicaciones. Por eso el hidrógeno se clasifica por colores según cómo se haya obtenido.

El hidrógeno gris proviene del gas natural, por lo que genera CO2 y contribuye al efecto invernadero. El hidrógeno negro o marrón se obtiene a partir del carbón, con un mayor efecto invernadero. A veces el término gris engloba a todo el hidrógeno obtenido a partir de cualquier combustible fósil o hidrocarburo. Actualmente el hidrógeno generado a partir de combustibles fósiles supone más del 98% de la producción de hidrógeno en el mundo. De hecho, la producción de hidrógeno es responsable de quemar el 6% del gas natural mundial y del 2% del carbón, estima la Agencia Internacional de la Energía (AIE). Se usa actualmente para producir amoníaco y fertilizantes, refinar petróleo y tratar metales, por ejemplo.

El hidrógeno azul es igual que el gris, pero con captura y almacenamiento de carbono, por lo que sería algo menos contaminante que el gris pero seguiría contribuyendo a la crisis climática. Su impacto es menor al capturar con esta técnica parte de los gases de efecto invernadero liberados en el proceso. Según un estudio científico publicado en 2021, el hidrógeno azul podría contribuir un 20% más al calentamiento global que la quema de gas natural o carbón para calefacción.

El hidrógeno verde es el producido utilizando energías renovables mediante la electrólisis del agua, es decir, el proceso que separa los dos átomos de hidrógeno del átomo de oxígeno en cada molécula de agua (H2O) utilizando electricidad. Pero la tecnología del hidrógeno verde “a día de hoy no está preparada. Todos los proyectos actuales son pilotos”, aclara a Maldita.es Ismael Morales, miembro de la Fundación Renovables. Por último, el hidrógeno rosa sería el que usa energía nuclear como fuente de electricidad para realizar la electrólisis.

Tipos de hidrógeno según la tecnología empleada en su producción. Fuente: El Orden Mundial *

El hidrógeno es un combustible y no una fuente de energía

Como necesita energía para ser producido, el hidrógeno es un vector de energía y no una fuente energética. Lo explica Elena Alfonso: "El hidrógeno es capaz de almacenar la energía de la electricidad recibida y volver a suministrarla en forma de electricidad en una pila de combustible o en forma de explosión controlada en un motor de combustión al reaccionar de nuevo con oxígeno para formar agua". Por lo tanto, el hidrógeno se utiliza como combustible y no es una fuente de energía como la luz solar o el viento, aclara Clara Argerich. O en palabras de la doctora en Ingeniería Química y Ambientales y maldita Alicia Bayón: "La energía contenida en el hidrógeno será la energía utilizada para producirlo".

Como decimos, el hidrógeno almacenado puede tener un doble uso. Uno es el combustible directo, al quemarlo para generar energía y mover un motor, como ocurre actualmente con la gasolina o el keroseno. Al no tener carbono, no genera residuos como dióxido de carbono y de otro tipo. El otro uso es como pila de combustible similar a las baterías. En el proceso, las moléculas de H2 se oxidan y generan agua y energía como residuos en un “proceso limpio” con buena eficiencia, sin contaminantes y sin emitir ruidos, indica Argerich.

El hidrógeno verde, ¿realidad o eterna promesa?

El hidrógeno verde es “el tipo de hidrógeno más interesante para frenar el cambio climático sin generar residuos nocivos”, indica Elena Alfonso, pues puede utilizarse como una forma de almacenamiento de energía renovable durante los picos de producción en los que la demanda energética es baja. “Se puede almacenar el hidrógeno generado por electrólisis y consumirlo cuando la producción de electricidad renovable sea baja y la demanda alta”, como por las noches en el caso de la energía solar, indica la experta.

El uso del hidrógeno como combustible es, para Clara Argerich, una herramienta de mitigación del cambio climático porque la sustitución de combustibles fósiles reduciría notablemente la emisión de CO2. El hecho diferencial del hidrógeno es llegar donde la electricidad generada por energías renovables no llega y poder descarbonizar los sectores más difíciles como el transporte de larga distancia, la industria del acero, del cemento y la generación de energía renovable estable, añade Alfonso. Pero como hemos contado, a día de hoy, prácticamente sólo se genera hidrógeno quemando combustibles fósiles.

Antes de entrar en la cuestión de lo factible que sea aplicarlo a nivel global, es importante señalar que la combustión de hidrógeno, al realizarse a temperaturas mayores que la de combustibles fósiles, favorece la formación de otros contaminantes del aire como los óxidos de nitrógeno. Estos contaminantes también pueden generar otro tipo de polución como el ozono troposférico y partículas en suspensión.

Porque el hidrógeno tiene diversas desventajas que dificultan que sean una realidad a corto plazo. La tecnología que permite su uso como combustible está en desarrollo y las pilas de combustibles están limitadas por su elevado precio y la escasa infraestructura de hidrógeno, indica Argerich. Además el hidrógeno es inflamable y difícil de manejar, al fugarse fácilmente en estado gaseoso.

Lograr un almacenamiento eficiente es uno de los retos actuales del hidrógeno porque necesitas altas presiones y muy bajas temperaturas para su almacenamiento en forma líquida y porque en forma gaseosa ocupa demasiado espacio, aclara Alfonso. Además, el hidrógeno verde tiene unos precios elevados.

Lo interesante del hidrógeno es generarlo en el punto de consumo o cerca de él para ahorrar en almacenamiento y usar sólo electricidad para generarlo, explica Ismael Morales, miembro de la Fundación Renovables.

El hidrógeno es, para la química Elena Alfonso, “una herramienta más en la mitigación del cambio climático a corto, medio y largo plazo. El hidrógeno como combustible ya forma parte de nuestro presente en coches, camiones o autobuses”. La subida del precio del gas natural tras la invasión rusa de Ucrania ha supuesto que el hidrógeno verde (normalmente el más caro de todos) ya “sea competitivo con el hidrógeno gris y su desarrollo supone la mejor alternativa para obtener hidrógeno barato”, añade.

La tecnología vinculada al hidrógeno está en etapas muy tempranas y es necesaria una gran inversión para poder conseguir que el hidrógeno se produzca y transporte de manera sostenible, destaca Clara Argerich. En el caso de España, se han anunciado 1.555 millones de euros de inversión estatal para el hidrógeno verde. La capacidad de construcción de electrolizadores de agua se ha duplicado de 2021 a 2022, según la AIE. “No podemos basar nuestra estrategia climática en promesas de avances tecnológicos futuros y estas promesas no deben provocar que dejemos de trabajar activamente para reducir nuestra huella de carbono actual”, concluye la química Elena Alfonso.

En el escenario de cero emisiones netas de carbono para 2050 que dibuja la Agencia Internacional de la Energía (AIE) para mitigar la crisis climática, el hidrógeno sería responsable del 6% de la reducción acumulativa de emisiones, por detrás de otras mejoras como las energías renovables (35%), la electrificación (19%), mejoras tecnológicas (13%), captura de carbono (11%), cambios de comportamiento y reducción de la demanda de energía (11%).

Esta información es una colaboración mensual entre Bendita Energía y Maldito Clima.

En este artículo ha colaborado con sus superpoderes la química Elena Alfonso, la ingeniera industrial Clara Argerich y la ingeniera química Alicia Bayón. Forman parte de Superpoderosas, un proyecto de Maldita.es en colaboración con FECYT que busca aumentar la presencia de científicas y expertas en el discurso público a través de la colaboración en la lucha contra la desinformación.

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*Actualizado el 31 de octubre a las 10:35 con la infografía de El Orden Mundial.


Primera fecha de publicación de este artículo: 31/10/2022

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