Hidrógeno, más allá de ‘aire inflamable’
El hidrógeno es el elemento más antiguo, ligero y abundante del universo, pero no fue hasta 1766 cuando surgió su potencial como fuente de energía en un experimento innovador del científico inglés Henry Cavendish, quien lo aisló mezclando metal y ácido para producir lo que llamó aire inflamable, que emitía agua cuando se quemaba. Desafortunadamente, los esfuerzos por convertir hidrógeno en fuente de energía limpia se han visto persistentemente obstaculizados por los costes, siendo prohibitivamente caro de producir, almacenar y transportar. De hecho, ha sido objeto de excesivas promesas y correspondientes frustraciones.
Actualmente, hay una feroz carrera para desarrollar tecnologías basadas en hidrógeno con respaldo de grandes inversiones de gobiernos con ambiciosos objetivos de emisiones netas cero de carbono, así como empresas -productores de electricidad y gas, servicios públicos y fabricantes de automóviles-, en un momento en que muchas tecnologías de renovables se han vuelto rentables respecto a combustibles fósiles; de manera que la producción de hidrógeno aumenta y su coste puede caer tan abruptamente como el de la energía eólica y solar, facilitando su integración en el mix energético para desempeñar un papel creíble en la descarbonización de la economía y lucha contra el cambio climático.
Los muchos colores de hidrógeno
El hidrógeno no existe en forma pura en la atmósfera y hay pocas maneras de extraerlo, complicadas y costosas. El 95% es marrón -se extrae mediante un proceso que lo desliga del carbón o gas natural con metano o hidrocarburos-. Este proceso industrial produce hasta 11 kg. de dióxido de carbono en emisiones indirectas para generar un solo kg. de hidrógeno. Ahora bien, el hidrógeno azul genera una huella de carbono mucho menor. Su proceso comienza de la misma manera, pero añade tecnología de Captura y Almacenamiento de Carbono en depósitos subterráneos. No es barato, ni completamente libre de emisiones, pero será competitivo si los precios de las emisiones de CO2 se sitúan en 60 a 70 &7/t y la tecnología de Captura y Almacenamiento alcanza escala comercial.
Hacer que el hidrógeno sea más verde
El hidrógeno verde es, quizá, la solución más sostenible. Proviene de la electrólisis del agua, que la divide en oxígeno e hidrógeno mediante corriente eléctrica generada por fuentes renovables, como eólica y solar. Produce cero emisiones de carbono. Gracias a la drástica disminución de los costes en renovables, su capacidad en el mundo ya aumentó de un solo MW en 2010 a 25 MW en 2019, según la Agencia Internacional de la Energía, aunque aún supone menos del 0,1% de la producción de hidrógeno. Pero con el aumento de la inversión en tecnología la situación puede cambiar drásticamente para la próxima década. Hay que tener en cuenta que la UE tiene un ambicioso objetivo de reducción de CO2 que implica instalar capacidad de hidrógeno verde para llegar a 80 GW en 2030 con una inversión de 44.000 millones. Hasta 2050, las inversiones en hidrógeno renovable en Europa pueden sumar 470.000 millones y su peso en el mix energético europeo llegar al 13%-14% para 2050, frente a menos del 2% actualmente.
Además, el hidrógeno “verde” puede ser una solución viable a largo plazo y gran escala como almacén del exceso de producción de energía renovable, un desafío creciente dado que la red e infraestructura de almacenamiento no pueden hacer frente a avalanchas de suministro en periodos excepcionalmente soleados o ventosos. Aunque las baterías pueden resolver el almacenamiento de energía a corto plazo, para necesidades a largo plazo los operadores de la red almacenan energía moviendo agua entre depósitos a diferentes elevaciones, una infraestructura costosa, con límites de escala.
Afortunadamente, los electrolizadores pueden funcionar todo el día para producir hidrógeno con energía renovable y el hidrógeno puede almacenar el excedente como gas o líquido en tanques de alta presión o frío. Si bien se necesita progreso para que sea competitivo, puede llegar a convertirse en un importante nicho.
De momento, las políticas actuales se centran principalmente en hidrógeno verde para transporte, que representa una quinta parte de las emisiones de carbono anual, y es la principal causa de contaminación en las ciudades. Los avances en pilas de combustible son vitales, pues aceleran el uso de hidrógeno en vehículos, pero normalmente convierten hidrógeno en electricidad y su eficiencia energética -electricidad final por cada cien unidades de renovable- se sitúa en el 26% frente al 69% de las baterías (13% en motores de combustión interna)-. Efectivamente, las células de combustible muestran pérdida de energía durante la conversión. Aun así, sus costes disminuyen drásticamente con la mejora tecnológica y las economías de escala con aplicación a vehículos en las que las baterías no pueden competir por sus largos tiempos de recarga. Hace años, costaba más de 1.000 dólares producir 1 kW de energía a partir de pilas de combustible de hidrógeno y, en 2019 solo 53 kW, según el Departamento de Energía de EEUU, de manera que la pila de combustible de hidrógeno en autobuses y camiones puede alcanzar la paridad en costes con el diésel para 2028-2033.
La infraestructura se está expandiendo. A finales de 2019, había 470 estaciones de reabastecimiento de hidrógeno en funcionamiento en el mundo, un aumento del 20% respecto a 2018 y es previsible un mayor crecimiento, especialmente en Asia. La infraestructura de hidrógeno de Japón es ya la mayor del mundo, con 113 estaciones de reabastecimiento. Su gobierno está haciendo una gran apuesta por el futuro del hidrógeno mediante una ambiciosa política de inversión industrial. Por su parte, en China el número de estaciones se ha multiplicado desde solo 61 en 2019 y sus autoridades, tras un programa piloto exitoso, exploran posibilidades para el ferrocarril y un sistema de transporte con hidrógeno.
Ahora bien, desde el punto de vista de la inversión evitamos las compañías más volátiles, como son hoy por hoy las compañías dedicadas exclusivamente a hidrógeno y preferimos la exposición indirecta mediante empresas de servicios públicos en transición a energías renovables.