MEGATENDENCIA DEL HIDRÓGENO: ¿EL HIDRÓGENO VERDE ES EL COMBUSTIBLE DEL FUTURO?

HIDRÓGENO: UN TODOTERRENO

Se han depositado grandes esperanzas en el hidrógeno como vector energético. El hidrógeno parece ser la solución, sobre todo para los sectores económicos e industriales que hoy en día siguen siendo difíciles de descarbonizar y están cargados de altas emisiones de gases de efecto invernadero. El hidrógeno es un producto polivalente que puede utilizarse de muchas maneras. No sólo es un portador de energía, sino que también se utiliza como materia prima para fines industriales. Sin embargo, su producción actual es muy intensiva en energía y está asociada a altas emisiones.

En el futuro, el hidrógeno podría producirse en grandes cantidades mediante el uso de energías renovables. Los procesos técnicos que lo hacen posible han sido probados y ya están en uso. Así, el hidrógeno neutro para el clima podría convertirse en el motor de una floreciente economía del hidrógeno. Nos gustaría echar un vistazo a sus múltiples usos y aplicaciones e invitar a los expertos a contribuir a un diálogo objetivo sobre el tema del hidrógeno.

El hidrógeno no es un tema nuevo. Hace tiempo que se investigan las tecnologías correspondientes. Desde su descubrimiento en el siglo XVIII, ha habido varias aplicaciones. Pero, ¿en qué punto se encuentra la tecnología del hidrógeno en la actualidad y qué aplicaciones se están llevando a cabo? Estas son las cuestiones que tratamos en este especial temático. Uno de los objetivos es la contribución del hidrógeno neutro para el clima a la transición energética.

¿POR QUÉ UTILIZAR EL HIDRÓGENO PARA LA TRANSICIÓN ENERGÉTICA?

El hidrógeno, o H2 para abreviar, no sólo es el elemento más abundante del universo. Se caracteriza por una amplia gama de propiedades útiles. Esto hace que el hidrógeno sea atractivo para su uso energético. Tiene una alta densidad energética, puede almacenarse y transportarse en forma líquida o gaseosa. Su combustión no produce emisiones.

El único inconveniente es que el hidrógeno no existe en la Tierra en forma pura, sino sólo en forma ligada. Para utilizarlo como portador de energía, primero hay que producirlo. Esto es posible gracias a varios procesos de producción. Uno de ellos es el proceso de conversión de energía en gas en combinación con la electrólisis. Bajo tensión eléctrica, el agua (H2O) puede dividirse en sus componentes hidrógeno (H2) y oxígeno (O2) con la ayuda de un electrolizador.

Sin embargo, este proceso y el electrolizador requieren energía, ¡mucha energía! Y aquí es donde entran en juego las energías renovables, ya que pueden proporcionar la energía necesaria pero sin producir emisiones.

¿QUÉ DICE LA COLORACIÓN DEL HIDRÓGENO?

El hidrógeno en sí mismo es un elemento incoloro. Sin embargo, el hidrógeno producido mediante el proceso de conversión de energía en gas se califica de "verde". Esta coloración se realiza en relación con la fuente de energía, es decir, de qué fuentes procede la energía necesaria para producir el hidrógeno. Si el hidrógeno es verde, se utiliza electricidad verde, es decir, energía renovable, para producirlo. En el caso del hidrógeno "gris" y "azul", la energía necesaria procede de fuentes de energía fósiles, es decir, se utiliza carbón, petróleo o gas como portadores de energía. Esto da lugar a emisiones durante su producción.

A diferencia del hidrógeno gris, las emisiones del hidrógeno azul no deben escapar sin obstáculos a la atmósfera. En cambio, se prevén otras medidas de almacenamiento para aglutinar las emisiones de CO2 e inyectarlas en las capas profundas de la tierra, por ejemplo. Con el hidrógeno "turquesa", los residuos de carbono permanecen en forma sólida y también deben almacenarse temporalmente.

Tanto la producción de hidrógeno azul como la de turquesa son controvertidas en relación con la transición energética. Según los críticos, ambos no conducen a un alejamiento de los combustibles fósiles, sino a una continuación de su uso. Mientras que el hidrógeno verde se alimenta de energías renovables y, por tanto, se puede utilizar energía limpia para la electrólisis. Por lo tanto, podría producirse de forma neutra para el clima.

BRAZO EXTENDIDO DE LA CREACIÓN DE VALOR REGIONAL

El hidrógeno producido a partir de electricidad verde se considera el vector energético del futuro y es un componente importante de la transición energética. Sin embargo, su producción ha sido hasta ahora costosa y compleja, por lo que su uso debería ser preferentemente en zonas donde no es posible la electrificación y el uso directo de energías renovables.

Ya se han puesto en marcha algunos proyectos de demostración. En ellos se ha demostrado técnicamente que se puede producir hidrógeno verde mediante la conversión de energía en gas y el proceso de electrólisis. También se están investigando los aspectos económicos. Los proyectos de demostración suelen sentar las bases de otros proyectos para dirigir las nuevas tecnologías hacia la economía de mercado a nivel de infraestructuras y a mayor escala.

Las regiones que ya han invertido en la expansión de las energías renovables podrían beneficiarse del desarrollo de nuevas infraestructuras de hidrógeno. Para ellos, el hidrógeno verde aportaría un plus adicional en la creación de valor regional. Mediante la instalación y explotación de plantas de energía renovable, se podrían generar ingresos más allá de la "cosecha de electricidad" a través del desarrollo de una infraestructura de hidrógeno.

¿CUÁLES SON LAS APLICACIONES DEL HIDRÓGENO VERDE?

Gama de aplicaciones para el hidrógeno verde y para el acoplamiento de sectores:

El hidrógeno verde puede utilizarse como portador de energía y recurso en los ámbitos de la generación de energía y calor, la industria, el transporte y los edificios. En particular, ofrece una amplia gama de posibles usos para el llamado acoplamiento de sectores. El espectro de sus aplicaciones se esboza aquí brevemente, pero sin entrar en más detalles.

Hidrógeno verde para la industria

Ya se utilizan grandes cantidades de hidrógeno en la industria. No habría que desarrollar nuevos campos de aplicación para estos sectores. Más bien, el hidrógeno gris podría ser sustituido por el hidrógeno verde. Esto permitiría a muchos sectores industriales con altas emisiones reducir sus emisiones.

Generación de electricidad con pilas de combustible

Otra opción es convertir el hidrógeno verde en electricidad. Se puede convertir en electricidad utilizando pilas de combustible. De este modo, el hidrógeno verde podría utilizarse como combustible, pero también para generar calor en los edificios. Especialmente para el suministro de energía descentralizado y como sustitución de los generadores diésel, las pilas de combustible tendrían potencial en combinación con la energía fotovoltaica y otras tecnologías renovables. Sin embargo, se pierde mucha energía durante la conversión en electricidad.

Vehículos impulsados por hidrógeno verde

Los vehículos impulsados por pilas de combustible ya están en el mercado. Su difusión es escasa, al igual que la aparición de la electromovilidad. Los vehículos son caros de adquirir y operar. Además, el uso directo de la electricidad en los vehículos eléctricos es más eficiente y requiere menos plantas para generar electricidad. Además, actualmente no existe una red de estaciones de servicio de hidrógeno a nivel nacional. Sin embargo, esto se está ampliando gradualmente. A finales de 2021, unas 100 estaciones de servicio de hidrógeno deberían estar listas para su uso en Alemania.

Mientras que el uso de vehículos de hidrógeno en el transporte sigue siendo restringido, hay un mayor uso de vehículos de pila de combustible en el campo de los llamados camiones industriales. Por ejemplo, las carretillas elevadoras y los tractores de arrastre funcionan con tecnología de propulsión de hidrógeno. Los autobuses de pila de combustible también han alcanzado un alto nivel de madurez técnica y son utilizados por las empresas de transporte urbano. Suelen ser híbridos combinados con un motor eléctrico.

Hidrógeno verde en el transporte ferroviario y de mercancías pesadas

Para las largas distancias, como el tráfico de mercancías pesadas por carretera, pero también para el transporte ferroviario, también son adecuados los combustibles basados en la electricidad, como el hidrógeno. Los primeros trenes de hidrógeno ya se han probado en pistas de ensayo. Pero su número es manejable. Aunque se considera que, al igual que los vehículos pesados, tienen buenas posibilidades de utilizar la tecnología del hidrógeno verde.

Hidrógeno verde en la navegación y la aviación

También se está trabajando intensamente en aviones y barcos híbridos basados en la tecnología del hidrógeno. En el sector del vuelo, los primeros prototipos han demostrado su funcionalidad. Se ha probado la interacción entre el motor eléctrico y la pila de combustible.

Los sistemas de propulsión híbridos-eléctricos para barcos también podrían utilizarse de forma respetuosa con el clima. Por ejemplo, los buques de carga y de crucero podrían utilizar pilas de combustible para cubrir sus necesidades de electricidad y calefacción durante su estancia en los puertos. Las ciudades portuarias están expuestas a una gran carga medioambiental y de emisiones provocada por los buques. Las tecnologías de hidrógeno verde podrían ofrecer una alternativa limpia a los generadores diésel y liberar a las ciudades portuarias de emisiones.

¿QUÉ ES LO QUE ACTUALMENTE FRENA EL DESPEGUE DEL MERCADO DE LA ECONOMÍA VERDE DEL HIDRÓGENO?

Como se ha visto, hay muchas aplicaciones posibles para el hidrógeno verde. Sin embargo, todavía hay pocos indicios de que las aplicaciones del hidrógeno se hayan extendido en el mercado. ¿Qué frena el desarrollo de la economía del hidrógeno?

Se podrían citar aquí varios obstáculos. Porque a pesar de los avances tecnológicos de los últimos años, por ejemplo en el campo de la producción de pilas de combustible, la investigación de materiales o el aumento de la eficiencia en la producción de hidrógeno verde, la tecnología sigue siendo muy costosa. Los altos costes de fabricación son un obstáculo clave para el despliegue de la tecnología.

Al mismo tiempo, otras tecnologías y aplicaciones verdes están entrando en el mercado. Las aplicaciones de hidrógeno tienen que competir con éstas. Sobre todo porque muchas de las tecnologías ya están maduras - palabras clave: electromovilidad, sistemas de almacenamiento de energía basados en iones de litio o sistemas digitales de eficiencia energética. Las reservas sobre la tecnología son también un obstáculo central.

Por tanto, no sólo importan los factores tecnológicos y financieros. Se necesitan actores, estructuras, mercados y un marco legal para que se establezca una economía verde del hidrógeno. Para poder producir hidrógeno verde a partir de fuentes de energía limpias se necesitan también casos de negocio para las aplicaciones del hidrógeno verde y una mayor expansión de las energías renovables.

Al mismo tiempo, es necesario invertir en una infraestructura de hidrógeno, es decir, además de las plantas de conversión de energía en gas, se necesitan inversiones para la logística, el almacenamiento y el transporte. Sin una financiación inicial, como ha ocurrido con las energías renovables, el almacenamiento de energía, la electromovilidad y las tecnologías de eficiencia energética, la economía del hidrógeno no podrá desarrollarse suficientemente.

PROGRAMAS DE FINANCIACIÓN

En los últimos años, el gobierno alemán ha puesto en marcha programas de financiación para la tecnología del hidrógeno. Recientemente, en el verano de 2020, lanzó su "Estrategia Nacional del Hidrógeno" y con ella la promoción más completa de las tecnologías del hidrógeno hasta la fecha. Con un catálogo de un total de 38 medidas, los proyectos cercanos al mercado serán financiados por el programa en los próximos años.

Puede encontrar más información sobre los proyectos financiados en el siguiente enlace:

Programa de financiación del hidrógeno del BMBF

CONCLUSIÓN

En lo que respecta al hidrógeno verde, se pueden identificar numerosas aplicaciones que hacen que la tecnología sea atractiva para un mayor uso de las energías renovables. Sólo que para llegar a este punto, en la actualidad todavía hay que superar una serie de obstáculos. Esto dificulta la difusión y obstaculiza el desarrollo del mercado de la economía verde del hidrógeno. Sin embargo, el intercambio de experiencias y la identificación de vías viables pueden ayudar a la difusión de la tecnología del hidrógeno.

SU OPINIÓN ES NECESARIA ...

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