El hidrógeno es el elemento químico más abundante del planeta, se encuentra presente en el 75% de la materia. Sin embargo, nunca lo encontramos en solitario, sino en compañía de otros elementos químicos como el oxígeno formando agua, o el carbono formando compuestos orgánicos.
La humanidad lleva mucho tiempo utilizándolo como materia prima en la industria química o la metalurgia y como combustible, pero como no se puede tomar directamente de la naturaleza en estado puro, necesita “fabricarlo”. Y, precisamente, el método mediante el que obtenemos el hidrógeno es lo que determina que este sea un combustible limpio y sostenible o no lo sea.
Cuando hablamos de hidrógeno verde, nos referimos a un hidrógeno que ha sido obtenido sin generar emisiones contaminantes, un hidrógeno sostenible. Un combustible que ya se postula como el vector energético clave para alcanzar la descarbonización del planeta y cumplir con los compromisos marcados para 2050 en la lucha contra el cambio climático.
Te contamos por qué es tan importante el hidrógeno verde para reducir los gases de efecto invernadero, cómo se produce y cuáles son las barreras que tendrá que superar para convertirse en el combustible del futuro.
El hidrógeno es el elemento químico más simple, el primero de la tabla periódica con número atómico 1. Es ligero, se puede almacenar y no genera emisiones contaminantes por sí mismo.
Con estas características resulta un candidato perfecto como combustible.
El hidrógeno no es una fuente de energía primaria sino un vector energético, es decir, que requiere de un proceso químico para su producción.
Seguramente has escuchado que el hidrógeno es un combustible renovable, pero esto no siempre es cierto. El hidrógeno solo es renovable si el proceso utilizado en su extracción también lo es. Veamos qué formas de producción de hidrógeno existen
Se trata de diferentes técnicas en las que se practican una serie de reacciones químicas para obtener hidrógeno. La más utilizada se realiza a partir del reformado de gas natural de los yacimientos petrolíferos y se emplea vapor de agua a alta temperatura para disociar el carbono del hidrógeno que compone el gas natural. En dos reacciones sucesivas se obtiene dihidrógeno por un lado y dióxido de carbono por otro. De todos los métodos, este es el más utilizado en la actualidad.
La gasificación con vapor de agua y oxígeno puro se realiza a partir de carbón o de biomasa. Mediante un reactor se produce la quema del carbón o la biomasa a temperaturas muy elevadas. En la combustión se liberan gases que dan lugar, por un lado, a dihidrógeno y, por otro, a monóxido de carbono.
Consiste en la ruptura de la molécula del agua (H₂O) en oxígeno (O₂) e hidrógeno (H₂) por acción de una corriente eléctrica continua que se conecta mediante electrodos al agua. Cuando la electrólisis se realiza con energía renovable, este es el método más sostenible de producción.
Estos métodos de producción del hidrógeno han dado lugar a una nomenclatura de colores que utilizamos para referirnos a él y a lo sostenible que haya sido su proceso de extracción. Según esa escala de colores, los tipos de hidrógeno principales son:
Según los datos de la Agencia Internacional de la Energía (AIE), actualmente se consumen en el mundo unos 70 millones de toneladas de hidrógeno. El problema es que casi todo ese hidrógeno se produce a partir del carbón o el gas natural, es decir, se obtiene mediante las técnicas más contaminantes para el planeta. Menos del 1% de la producción mundial de este hidrógeno se basa en electrólisis de agua por energías renovables: solo el 0’1% del hidrógeno que consumimos es verde.
Para hacernos una idea de lo que significa, la producción de este hidrógeno gris emite 830 millones de toneladas de dióxido de carbono por año. Esto es el CO₂ anual que emiten las economías de Indonesia y Reino Unido juntas. O lo que es lo mismo, para generar este hidrógeno se contamina lo mismo que dos países que suman más de 300 millones de habitantes.
Por datos alarmantes como estos es tan importante incidir sobre el origen del hidrógeno. El hidrógeno verde puede ser una herramienta inigualable para desbancar a los modelos de producción que contribuyen al cambio climático y ayudar a descarbonizar los consumos energéticos más resistentes a la electrificación, como la industria pesada o el transporte de largo recorrido.
El hidrógeno verde es, por tanto, el hidrógeno obtenido mediante el uso de energías renovables en su producción, lo que lo convierte en un combustible limpio, sostenible y con un índice de contaminación cero que puede ser clave no solo como vector energético, sino como materia prima.
Su gran valor en la lucha contra el cambio climático radica en su capacidad de sustituir a los combustibles fósiles en aquellos sectores y usos que hasta ahora eran más difíciles de descarbonizar, además de su potencial como sistema de almacenamiento de energía.
El hidrógeno verde se consigue mediante un proceso de electrólisis impulsada con energías renovables como la eólica o la solar. La electrólisis consiste en utilizar una corriente eléctrica para descomponer mediante electrodos la molécula del agua en oxígeno e hidrógeno.
Cuando necesitamos convertirlo en energía, el hidrógeno almacenado en tanques específicos es canalizado hacia una pila de combustible. Allí se une de nuevo con oxígeno procedente del aire y se obtiene la energía eléctrica. De este modo, el único residuo que deja el proceso es agua, un sistema limpio, sostenible y en el que para producir energía no se emite ni un ápice de CO₂.
Uno de los principales atractivos del hidrógeno es su versatilidad, ya que no solo se puede usar como vector energético, sino también como materia prima. Veamos algunas de las aplicaciones del hidrógeno verde más prometedoras para contribuir a la descarbonización del planeta:
El hidrógeno se utiliza como materia prima en la industria química para fabricar amoniaco y fertilizantes, en la industria petroquímica para el refinado del petróleo y en la metalurgia para obtener acero.
El uso de hidrógeno en estas tres industrias produce una gran cantidad de emisiones de dióxido de carbono. Por ejemplo, la fabricación de acero constituye entre el 6 y el 7% de las emisiones de CO₂ globales, entre 2 y 3 veces las emisiones de toda la aviación mundial. Podríamos emplear el hidrógeno verde como materia prima y producir acero sin emisiones, lo que sería un paso muy importante para la urgente descarbonización de estas industrias.
El hidrógeno verde puede servir como sistema de almacenamiento de energía gracias a su gran volumen y a su larga duración de una manera similar a como usamos ahora las reservas estratégicas de gas natural o petróleo. De este modo, podríamos aprovisionar reservas de hidrógeno renovable para dar soporte a la red eléctrica.
El uso del hidrógeno verde como combustible será una de las claves para ayudar a la descarbonización del transporte, sobre todo el de larga distancia y el aéreo.
En el transporte marítimo normalmente se emplean combustibles muy baratos pero muy contaminantes, por lo que el hidrógeno verde se presenta como una alternativa decisiva para barcos de gran calado que recorren largas distancias. En la aviación, por su parte, el hidrógeno verde puede ser la base de combustibles sintéticos que reduzcan de manera radical las emisiones de este sector. También será esencial para otros medios como el tren o el transporte de mercancías pesadas por carretera.
El hidrógeno verde es capaz de alcanzar temperaturas difíciles de conseguir con otros procesos limpios. Por eso su uso en electricidad y calefacción para los hogares es una de las aplicaciones más esperanzadoras del hidrogeno verde.
El hidrógeno verde será uno de los protagonistas de la inminente transición energética que las economías mundiales están obligadas a liderar para lograr la neutralidad en carbono y combatir el cambio climático
Para ello, será de vital importancia eliminar las emisiones en aquellos usos que hasta ahora son difíciles de electrificar, y ahí el hidrógeno verde reivindica su potencial por todas estas ventajas que lo caracterizan:
A pesar de todas estas ventajas, el hidrógeno verde aún no forma parte de nuestro tejido energético a causa de algunas dificultades que la investigación, las políticas gubernamentales o las inversiones privadas tienen el reto de superar:
Que el hidrógeno verde puede emplearse en casi todos los sectores que hoy en día dependen de los combustibles fósiles y son difíciles de descarbonizar, es una afirmación que cada vez cuenta con más consenso.
Por eso, su impulso es vital para alcanzar los compromisos climáticos del Acuerdo de París y los objetivos de cero emisiones que exige la emergencia climática.
Desde Europa ya se están promoviendo iniciativas en toda la cadena de valor del hidrógeno como la fabricación de electrolizadores más competitivos, la construcción de una red de transporte o la instalación de hidrogeneras para el transporte por carretera.
Según un informe de la Agencia Internacional de Energía Renovable (IRENA), el coste de las instalaciones de hidrógeno puede decrecer desde un 40% hasta un 80% a largo plazo. Esto, unido al abaratamiento de las energías renovables, hace pronosticar que el hidrógeno verde podría ser rentable a partir de 2030.
ACCIONA trabaja día a día en soluciones energéticas de vanguardia que permitan avanzar en la descarbonización del sistema. Por eso, lidera el sector de las energías renovables, siendo la mayor compañía mundial de energía 100% limpia.
La empresa ya integra en su actividad un proyecto de generación de hidrógeno verde a partir de energía fotovoltaica ubicado en la isla de Mallorca (España). La planta generará y distribuirá más de 300 toneladas al año de H₂ que servirá como combustible a flotas de autobuses públicos y comerciales, y como suministro de energía auxiliar a ferris y operaciones portuarias, lo que evitará la emisión a la atmósfera de 16.000 toneladas de CO₂ al año.
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