En la búsqueda de un mundo más verde, la apuesta por las energías renovables ha sido un eje común para los países del mundo. Una de las opciones que más interés llama es el hidrógeno verde. Este gas es, incluso, considerado como «el combustible del futuro» por su potencial para descarbonizar el planeta. ¿Por qué? Porque podría llegar a reemplazar el diésel con la ventaja adicional de que no genera gases de efecto invernadero.
¿Por qué no se ha explotado este potencial? Resulta que este gas, a pesar de ser uno de los más abundantes del planeta, no se encuentra en estado puro. Y para obtenerlo se requieren de procesos que pueden ir en contravía del interés por reducir la contaminación. Es aquí donde el «verde» gana importancia. ¿En qué consiste el hidrógeno verde?, ¿cómo se obtiene?, ¿para qué funciona? En Futuro Eléctrico te lo contamos.
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¿Qué es el hidrógeno verde?
La idea de usar hidrógeno como combustible no es nueva. En realidad, los primeros motores de combustión fueron con hidrógeno. Además, la NASA lo ha utilizado en el lanzamiento de sus cohetes por ser liviano, abundante y no contaminante.
No obstante, el hidrógeno y el hidrógeno verde no son lo mismo. El despegue inicial de este gas como combustible falló debido a su dificultad para obtenerlo, los costos del proceso y la tragedia de 1937 con el zeppelín LZ 129 Hindenburg. Las nuevas tecnologías y el creciente interés por nuevas fuentes energéticas han renovado la importancia de este gas.
El hidrógeno, al contrario de otros combustibles, no genera gases de efecto invernadero. El objetivo es utilizarlo como alternativa a los coches eléctricos. El hidrógeno del depósito reacciona con el aire, así se genera electricidad y el movimiento. A cambio, solo se genera vapor de agua.
Sin embargo, no es en sus usos donde radica el adjetivo «verde». En realidad, es en su obtención donde sus beneficios pueden tornarse reales o desaparecer por completo.
El hidrógeno, a pesar de ser el elemento más abundante en el planeta, no se encuentra de manera aislada. Debe obtenerse de sustancias como el agua, carbón o gas natural que lo contienen. Para ello, se requieren de enormes cantidades de energía y el proceso tradicional resulta asombrosamente contaminante.
La mayor parte del hidrógeno proviene de gases naturales, hidrocarburos líquidos, carbón y combustibles fósiles. Este proceso se conoce como hidrógeno gris. Su contaminación es tan grande que, en 2017, la producción mundial de hidrógeno representó más emisiones de CO2 que toda Alemania o la industria naviera mundial.
La versión verde aboga por utilizar agua, en cambio. Sin embargo, requiere de diversos factores para ser realmente «verde». Entre ellos, la fuente de electricidad para llevar a cabo el proceso. Si el proceso se lleva a cabo por agua por medio de energía eólica y solar, se pueden reducir considerablemente las emisiones de una nación.
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¿Por qué es importante?
Las Agencia Internacional de la Energía prevé un aumento de la demanda energética global entre un 25 % y un 30 % para 2040. En economías con una alta dependencia de los combustibles fósiles, este incremento en la demanda se traduciría, por lo tanto, en un aumento de las emisiones de gases de efecto invernadero y un agravamiento del cambio climático.
Es por ello que las energías renovables ganan día a día más importancia en el mundo. Sin embargo, la nueva apuesta no es por encontrar una solución única que se aplique a todos los contextos. En cambio, se busca la diversificación que permita desarrollar nuevas tecnologías de manera sostenible.
La energía eólica, solar y mareomotriz son buenos ejemplos de cómo los gobiernos apuestan por la innovación. Además, las iniciativas eléctricas en movilidad muestran cómo las empresas privadas también ponen de su parte.
El hidrógeno verde gana importancia porque es codiciado tanto por las empresas privadas, como por los gobiernos. Se convierte en una respuesta eficiente y accesible a la urgencia de la descarbonización. Aunque su producción masiva es lo que se encuentra en debate hoy en día, lo cierto es que nadie duda de sus ventajas. Podría impulsar las economías verdes del mundo con su vapor de agua como residuo.
Cabe destacar que el hidrógeno verde también es fácil de almacenar, versátil y se transporta con facilidad. Esto permite que pueda ser utilizado para transformarse en electricidad o en combustible y que pueda viajar por los mismos canales del gas.
¿Cómo se produce el hidrógeno verde?
Como ya mencionamos, la gran mayoría del hidrógeno (cerca del 99 %) se obtiene por medio de hidrocarburos. El hidrógeno gris es el método tradicional. En ese caso, se combina el metano (del gas natural) con el vapor de agua para producir dióxido de carbono e hidrógeno mediante una reacción química endotérmica. Es decir, mediante la combustión.
El hidrógeno verde, en cambio, se obtiene mediante un proceso llamado electrólisis de agua. Este proceso implica separar y aislar las partículas de hidrógeno y oxígeno del agua como elementos independientes.
Para ello, el agua debe contener sales y minerales, que le permitan conducir la electricidad. Posteriormente, se sumergen dos electrodos en el agua, que aplican corriente continua. De esta forma, los electrodos atraen hacia ellos mismos los iones de la carga apuesta, lo que se traduce en la disociación del hidrógeno y el oxígeno.
No obstante, este proceso sigue requiriendo mucha energía para poder lograr resultados. Por ello, se requiere que la energía para llevarlo a cabo también sea de fuentes renovables. Así se podrá obtener un hidrógeno verde en todas sus fases, que no genere ninguna contaminación.
La eficiencia del proceso de electrólisis supera el 80 %. Esto significa que por cada kWh de electricidad empleado obtendremos al menos 0,8 kWh en forma de hidrógeno. No obstante, es más fácil decirlo que hacerlo. Si se quiere migrar la producción de hidrógeno a energías renovables, se requeriría de 3 600 TWh de electricidad. Es más de lo que genera anualmente la Unión Europea.
¿Para qué sirve el hidrógeno verde?
Movilidad
Honda, Ford, General Motors, Hyundai, Kia, Renault, Nissan y Toyota son algunas de las marcas de automóviles que ya están invirtiendo en coches que funcionen con hidrógeno. Estos coches se convierten en una alternativa viable y más ecológica que los motores eléctricos. Gracias a su cero contaminación, las iniciativas privadas se complementan con los planes de muchos gobiernos.
Frente a los autos eléctricos, el coche de hidrógeno ofrece la misma posibilidad de movilidad sin contaminantes. Sin embargo, tiene una ventaja adicional: la carga es mucho más rápida que en un coche de baterías. Adicionalmente, podría usarse con más facilidad en vehículos de mayor tamaño, como autobuses.
Industria
Casi todos los procesos industriales utilizan del hidrógeno. Las petroleras las usan para quitar el azufre de los carburantes; en la agricultura se usa en los fertilizantes; en la industria de la belleza, en la fabricación de cosméticos. Además, se usa en la farmacia, química y producción de metales y vidrio. Con un hidrógeno verde, en lugar del gris, la huella ambiental de estas industrias podría disminuir.
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Almacenamiento de energía
El hidrógeno verde podría llegar a solucionar el gran problema de las energías verdes: su intermitencia. Si se aprovechan los excedentes de las estaciones de energía solar o eólica para producir hidrógeno, se podrá almacenar sin desperdiciar electricidad. Así, cuando se necesite, el gas podrá generar electricidad o inyectarse a la red de gas. El hidrógeno también tiene la capacidad de poderse almacenar por más tiempo que las energías renovables y es más fácil de manejar.
Generar electricidad y agua potable
Esta función ha sido muy útil, sobre todo, en misiones espaciales. Al hacer reaccionar el hidrógeno y el oxígeno en una pila de combustible, se consigue electricidad y agua potable. Es casi como el proceso inverso a su obtención. Esto ha permitido a algunas misiones en el espacio obtener agua y electricidad de manera sostenible.
Gas natural
El hidrógeno también podría usarse como un reemplazo del gas natural o, al menos, como un complemento. Esto, de hecho, ya ha sido probado en Reino Unido. Por medio del proyecto HyDeploy, la Universidad de Keele mezcló gas natural con un 20 % de hidrógeno en los gasoductos. De esta manera, cada vez que se encendió la calefacción o la estufa, se redujo la cantidad de dióxido de carbono producido.
Hidrógeno verde: el combustible del futuro
El hidrógeno verde es el combustible del futuro. Si sus desarrollos continúan avanzando en la misma medida en la que el interés gubernamental crece, no quedan dudas al respecto. De hecho, se cree que jugará un papel clave en la transición ecológica.
Desde 1975, la demanda del gas se ha multiplicado por tres, y se encuentra siempre en crecimiento. Actualmente, la demanda mundial es de más de 70 millones de toneladas anuales.
Países como Alemania, Francia, Rusia, Estados Unidos y China han instalado trenes que funcionan con hidrógeno. De hecho, Japón también manifestó recientemente que busca ser «una economía del hidrógeno». El país se había planteado la meta de contar con 40 000 vehículos de combustión a hidrógeno durante los Juegos Olímpicos de Tokio de 2020.
Además, en China, este año, se pretendía contar con al menos 5 000 vehículos a combustión de hidrógeno. Para 2030, pretenden subir esta cifra al millón de unidades.
En Reino Unido, se estima que podría aportar alrededor de 345 000 millones de euros a la economía. Un informe del Consejo de la Industria Eólica Offshore (OWIC) y la Offsore Renewable Energy Catapult informó que el desarrollo de una industria del hidrógeno verde podría crear 120 000 puestos de trabajo.
Finalmente, en España existen un centenar de centros de investigación. Para la Asociación Española del Hidrógeno (Aeh2), esta fuente energética puede ayudar a descarbonizar todo el sector transporte del país. Es decir, podría descarbonizar el transporte pesado, ferroviario, marítimo y ligero. En el país hay plantas piloto en la tecnología. Asimismo, Iberdrola puso en marcha la que será la mayor planta de hidrógeno verde en Europa. Se encuentra en Puerto Llano (Ciudad Real). Las proyecciones son desarrollar 800 MW de hidrógeno verde hasta 2027.
Palabras finales
El hidrógeno verde es un interesante escalón dentro de la apuesta por las renovables en el mundo. Si su desarrollo se logra, podría traer múltiples beneficios en términos de movilidad, contaminación y eficiencia. Sin embargo, todavía falta mucha investigación para llegar hasta este punto.
El alto costo del proceso de obtención del hidrógeno verde es lo que más juega en su contra. Bajo los costos actuales, resulta poco eficiente y rentable desarrollar esta tecnología. Esto también implica que podría tener dificultades al momento de tratar de alcanzar una escala industrial. No obstante, el avance de los gobiernos es seguro y optimista, lo que nos hace pensar que muy pronto sus bondades superarán sus dificultades.
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