El hidrógeno es la eterna promesa de los combustibles alternativos a aquellos fósiles y emisores de gases de efecto invernadero. A pesar de su potencial, ¿es viable un modelo de energía basado en este elemento? ¿cuáles son las ventajas e inconvenientes de usar el hidrógeno como fuente energética?
El hidrógeno es un combustible limpio y fácil de usar que podría solucionar tanto las necesidades energéticas del consumo doméstico como del transporte. Más aún, podría convertirse en sustituto del gas natural cuando el mundo más lo necesita, ahora que nos estamos enfrentando a su mayor crisis económica y política. Entonces, ¿cómo es posible que no se haya convertido ya en la alternativa estrella hacia un modelo sostenible? El elemento químico tiene capacidad ante los problemas actuales sobre materia medioambiental y eléctrica. Veamos, por tanto, cuáles son exactamente las ventajas e inconvenientes de usar el hidrógeno como fuente energética.
El potencial del hidrógeno para proporcionar energía limpia y asequible es enorme: la combustión de un kilo de hidrógeno genera tres veces más energía que la de un kilo de gasolina y es el elemento químico más abundante en el universo. La combustión del hidrógeno no contamina, sólo produce como subproducto agua , mientras que los combustibles fósiles liberan CO2 que queda en la atmósfera y es uno de los mayores responsables de lo que se denomina “efecto invernadero”.
Ventajas e inconvenientes del hidrógeno como energía
Electrólisis el sistema más limpio para generar hidrógeno
La molécula de H2 no se encuentra como tal en la naturaleza, así que se debe obtener a partir de otras moléculas, sea cual sea su uso final. Hay diferentes sistemas para producir hidrógeno pero la electrólisis es el sistema mas limpio
La electrólisis utiliza corriente eléctrica para separar el hidrógeno del oxígeno presentes en el agua. Pero, para que el hidrógeno obtenido sea verde, dicha electricidad debe provenir de fuentes renovables. Este es el sistema más interesante ya que es el método más limpio para nuestro ecosistema.
Uno de los problemas fundamentales de la producción de electricidad a través de energías renovables es que esta no se puede guardar en grandes cantidades. Los huertos solares y parques eólicos producen electricidad que envían a la red eléctrica de un país y si esa electricidad no se consume, se pierde. Cuando hablamos de miles megavatios es imposible acumularlos en baterías. Por eso, el poder transformar ese excedente de electricidad producida por energías limpias en hidrógeno sería una buena alternativa. El hidrógeno es un gas y ya conocemos cómo guardar y distribuir los gases.
“La electrólisis es el sistema más respetuoso con el medio ambiente, es cómo se genera el hidrógeno verde. Se produce a través de agua y electricidad producida por energías renovables. La combustión del hidrógeno no contamina, sólo produce como subproducto agua”
Diferentes tipos de producción
El hidrógeno se relaciona con una clasificación por colores según la forma de producción:
1) Gris: El hidrógeno gris es el que genera una cantidad significativa de emisiones de GEI (Gases de Efecto Invernadero) principalmente CO2. Mayoritariamente proviene del gas natural y es el más barato de producir.
2) Azul: El hidrógeno azul es el que genera emisiones de CO2 que se capturan para ser almacenadas o reutilizadas (por ejemplo, para fabricar ecocombustibles). Es un hidrógeno de bajas emisiones y es el más viable para reducir emisiones en el corto y medio plazo.
3) Marrón: es un tipo de hidrógeno similar al gris, pero generado a partir del carbón
4) Verde: El hidrógeno verde es también llamado “hidrógeno limpio” y se corresponde con el hidrógeno renovable, es decir, aquel que no genera prácticamente ningún tipo de emisiones durante su producción.
Cómo se obtiene el hidrógeno verde
La obtención del hidrógeno verde, a partir de la electrólisis utilizando fuentes energéticas renovables como la solar o la eólica, se hace del siguiente modo:
1) El agua utilizada para la electrólisis tiene que incluir sales y minerales que permiten la conducción de la electricidad.
2) Se sumergen dos electrodos en el agua y se conectan a una fuente de alimentación que aplicará corriente continua.
3) Es entonces cuando se produce la disociación del hidrógeno y el oxígeno, ya que los electrodos atraen los iones de carga opuesta a la suya.
4) En este proceso de electrólisis se produce una reacción oxidación-reducción gracias a la intervención de la electricidad.
5) La reacción catódica propicia la extracción del hidrógeno, mientras que la anódica separa el oxígeno.
6) Las emisiones resultantes del proceso son, además de hidrógeno y oxígeno, vapor de agua. Por tanto, el proceso es totalmente respetuoso con el medio ambiente.
Todo esto puede parecer muy complicado, pero la mejor forma de entenderlo es ver este vídeo donde se explica cómo se puede hacer hidrógeno en casa. Una forma sencilla de entender este proceso químico.
Ventajas de usar hidrógeno como fuente energética
1) Producción de energía limpia
2) Descarbonización de la industria pesada
3) El hidrógeno es fácil de almacenar, lo que permite su utilización posterior en otros usos y en momentos distintos al de su producción. De este modo, podríamos aprovisionar reservas de hidrógeno renovable para dar soporte a la red eléctrica
4) Transporte libre de emisiones, incluido el pesado
5) Reducción de la dependencia fósil de la calefacción
6) Equilibrio entre oferta y demanda de la red energética
7) El hidrógeno puede transformarse en electricidad o combustibles sintéticos y utilizarse con fines domésticos, comerciales, industriales o de movilidad; de hecho, su uso en calefacción para los hogares es una de las aplicaciones más esperanzadoras
8) No emite gases contaminantes ni durante la combustión ni durante el proceso de producción.
9) Puede mezclarse con el gas natural hasta en un 20% y viajar por los mismos canales e infraestructuras del gas (aunque requeriría cambiar distintos elementos de las redes existentes de gas para hacerlas compatibles).
Inconvenientes de usar hidrógeno como fuente energética
1) Escapes a la atmósfera
Cuando el hidrógeno es liberado a la atmósfera, se asocia con otros gases presentes en la misma, produciéndose efectos de calentamiento que contribuyen a incrementar el efecto invernadero, incluso en una proporción mucho mayor que el dióxido de carbono. Pero esto siempre podría subsanarse con las medidas que ya se aplican para paliar los efectos del calentamiento global.
En otras palabras, este inconveniente se define cuando el hidrógeno escapa a la atmósfera de manera habitual durante su almacenaje o transporte. Esto se debe a que los tanques de hidrógeno no pueden evitar que se produzcan esas pequeñas fugas; por lo tanto, es vital desarrollar la tecnología de almacenamiento y transporte necesarias para minimizar las fugas de este elemento químico.
2) Para generar el hidrógeno verde se necesita electricidad
La energía procedente de fuentes energéticas renovables, claves para generar hidrógeno verde a través de la electrólisis, es más cara de generar, lo que a su vez encarece la obtención del hidrógeno. Una alternativa a este inconveniente podría ser el denominado power to gas, una solución consistente en la obtención del hidrógeno por electrólisis utilizando el excedente de energías renovables.
La producción del hidrógeno en general y del verde en particular requiere más energía que otros combustibles. Afortunadamente, el precio de las energías renovables casa vez van a ir más a la baja. Además las energías renovables generan mucho excedente que se podría convertir en hidrógeno y así tener reservas para la noche o épocas de poco sol o viento.
3) Un gas muy inflamable
Otro de los inconvenientes es que el hidrógeno es un elemento muy volátil e inflamable, por lo que requiere unos requisitos de seguridad elevados para evitar fugas y explosiones. Pero también es una ventaja, ya que tiene mayor poder para generar energía. Se requieren sistemas muy estancos y seguros para usar el hidrógeno.
En este sentido se están desarrollando propuestas muy interesantes como la de la empresa Hydrogenious LOHC Technologies GmbH que une el hidrógeno a un aceite y así es mucho más fácil el transporte y el almacenamiento. Este invento les ha servido para ser nominados a los Premios Empresariales Alemanes 2021.
Este alto poder de explosión y combustión lo hacen ideal para el funcionamiento de maquinarias pesadas: autobuses, excavadoras, tractores, aviones… donde los motores eléctricos se quedan muy cortos. Es otra de las ventajas de este gas
Proyectos del hidrógeno como fuente energética
Con todo, el abaratamiento del precio de las fuentes energéticas renovables acabará convirtiendo al hidrógeno generado por electrólisis en la alternativa más sostenible del mercado.
Actualmente este combustible ya se ha “colado” en nuestra vida cotidiana, aunque de manera muy tímida. Las ‘hidrogeneras‘, estaciones de servicio de hidrógeno, son una realidad en Japón, Estados Unidos y Alemania. En España también existen, aunque su distribución es todavía escasa, como también lo es el número de vehículos que funcionan con este combustible.
Un ejemplo más esperanzador lo encontramos en Groninga (Países Bajos), donde el proyecto HEAVENN [H2 Energy Applications (in) Valley Environments (for) Northern Netherlands], en el que participan más de 65 entidades nacionales e internaciones y con una inversión de más de 1.000 millones de euros, pretende basar en el hidrógeno todo el sistema energético del norte de Holanda, un país que está apostando fuerte por este combustible alternativo.
El éxito de este proyecto podría dar un espaldarazo a la solución energética basada en el hidrógeno, un combustible limpio y fácil de usar que podría solucionar tanto las necesidades del consumo doméstico como del transporte. Algo que solo será posible si las instituciones políticas dan una oportunidad a la eterna promesa de los combustibles limpios.
