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El poder del hidrógeno: ¿moda o esperanza?

El poder del hidrógeno: ¿moda o esperanza?

22-03-2021 | Visión
La descarbonización de las economías nacionales es fundamental para los planes de los gobiernos. Pero entre el potencial del hidrógeno y su aceptación y uso en los distintos sectores se interponen importantes obstáculos. En el transporte por carretera, ya existen opciones más económicas y más sostenibles.
  • Giacomo Melegati
    Giacomo
    Melegati
    SI Research Associate
  • Roland Hengerer
    Roland
    Hengerer
    Director at SI Research

Lectura rápida

  • El hidrógeno verde es limpio y puede capturar y transportar energía renovable
  • La generación de hidrógeno verde sigue entrañando importantes costes de producción, almacenamiento y distribución
  • Los vehículos eléctricos alimentados por baterías son más baratos y suponen una mejor solución para el transporte por carretera
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Un elemento central

El uso del hidrógeno como portador de energía está atrayendo la atención de las empresas, los gobiernos, los inversores y el público en general. Muchos consideran que se trata del eslabón decisivo para que el sector energético complete la transición desde los combustibles fósiles hacia otras fuentes limpias y renovables. En consecuencia, diversos países y empresas están invirtiendo cuantiosas sumas en investigación para hacer que el hidrógeno sea comercialmente viable, sobre todo en las industrias que consumen más energía y emiten más contaminación.

El hidrógeno no es un recién llegado en el sector. Desde petróleo y acero hasta productos químicos y fertilizantes, los sectores industriales están utilizando ya la “forma gris” (menos sostenible) del hidrógeno para complementar su intensa demanda energética. Aunque la demanda global de hidrógeno ha ido creciendo de manera constante durante las últimas décadas, hasta alcanzar los 120 millones de toneladas en 2019, la producción está lejos de los niveles necesarios para cubrir las futuras necesidades industriales de una economía con bajas emisiones de carbono. La producción tiene que ampliarse significativamente.

Y además debe ser sostenible y limpio, a diferencia de la clase de hidrógeno gris y contaminante que se utiliza actualmente y que es responsable de la emisión de 830 millones de toneladas de CO2 cada año. Actualmente, el hidrógeno verde –la clase de hidrógeno que se produce a partir de energías renovables y la electrolisis del agua, que es la que se necesita para alcanzar el nivel cero de emisiones netas para 2050– representa menos del 4% de todo el hidrógeno que se produce. Es necesario aumentar progresivamente la producción pero eso, además de costoso, se ve dificultado por una serie de complicaciones técnicas a lo largo de toda la cadena de suministro.

Gran potencial

La idea es simple. Utilizar una corriente eléctrica para descomponer el agua en moléculas de hidrógeno y oxígeno. Si esa corriente eléctrica proviene de fuentes renovables, entonces el proceso no genera emisiones de carbono. Revertir el proceso a través de una célula de combustible (volviendo a unir hidrógeno y oxígeno) genera corriente eléctrica (y, como un subproducto, agua). Sin embargo, escalar este proceso entraña más complejidad.

En cada eslabón de la cadena de suministro del hidrógeno –almacenamiento, transmisión y distribución– los desafíos crecen a medida que aumenta la escala. La generación de hidrógeno verde a escala industrial sigue siendo el principal obstáculo, y a él se debe que los volúmenes continúen siendo bajos.

El endurecimiento de los límites para las emisiones, los combustibles limpios y renovables y un sector en proceso de transición posibilitarían que los vehículos alimentados con células de combustible de hidrógeno fueran la solución sostenible por excelencia para reducir las emisiones en el transporte’

A pesar de los notables obstáculos técnicos, económicos y logísticos, la mayoría de los expertos coinciden en que dentro de cinco a diez años, estos obstáculos habrán desaparecido y podrá materializarse el potencial de descarbonización del hidrógeno.

El transporte por carretera es un sector que emite grandes cantidades de carbono y, con la progresiva desaparición de los motores de combustión interna, ya se encuentra en un estado de disrupción. El endurecimiento de los límites para las emisiones, los combustibles limpios y renovables y un sector en proceso de transición posibilitarían que los vehículos alimentados con células de combustible de hidrógeno fueran la solución sostenible por excelencia para reducir las emisiones en el transporte. Sin embargo, un análisis más detallado revela que existe un camino mejor: los vehículos eléctricos alimentados por batería (VEB).

Avances en las baterías

Sin duda, las baterías tienen desventajas. Por un lado, son pesadas, lo que limita la autonomía. Además, los VE con células de combustible ofrecen un repostaje más rápido. Además, la fabricación de baterías requiere mucha energía y su reciclaje no es óptimo desde el punto de vista económico. Por último, en la fabricación de baterías se emplean minerales controvertidos como el cobalto, cuyo abastecimiento ético plantea problemas.

Pero estos argumentos en contra de las baterías ya se están atenuando. En todas las vertientes de la tecnología de baterías están produciéndose avances que superan los desafíos anteriores, desde el peso, la autonomía y la carga hasta el reciclaje y las materias primas empleadas en su producción.

Las redes eléctricas no respetuosas con el medio ambiente hacen que los vehículos con células de combustible (VECC) de hidrógeno sean más contaminantes que los motores de combustión (MCI). Fuente: Cox et al., 2020

Los vehículos eléctricos alimentados por batería (VEB) también parten con importantes ventajas propias. El coste de tener y utilizar un VEB es menor (los componentes de las células de combustible son costosos actualmente), las emisiones generadas a lo largo de su vida útil y su huella de carbono son menores (la mayoría del combustible de hidrógeno se sigue produciendo utilizando fuentes contaminantes; véase el gráfico), y su eficiencia energética es mayor (los coches alimentados con hidrógeno verde todavía necesitan el doble de electricidad renovable para alcanzar el mismo nivel de autonomía).

Es más, los VE alimentados por batería son ya bastante populares entre los consumidores y sus ventas están aumentando en todo el mundo. Mayor demanda significa mayores economías de escala, lo que hará que los costes bajen más y que la inversión en infraestructuras aumente.

Las perspectivas para los vehículos alimentados con hidrógeno mejoran cuando se aplican a mayor escala, la que se necesita para el transporte público. Pero también aquí las baterías ganan en términos de sostenibilidad y coste económico en los lugares donde ya existen infraestructuras y redes.

Largo recorrido y carretillas elevadoras

Las características del hidrógeno en cuanto a autonomía, ligereza y rapidez de repostaje resultan ideales para el transporte de mercancías de largo recorrido, y empresas como Daimler, Shell, Hyundai y Toyota están invirtiendo mucho en el desarrollo de flotas alimentadas con células de combustible. Por su parte, los proveedores de VEB están trabajando para optimizar el diseño de los vehículos con el fin de recortar peso en otras áreas.

Además, en mercados como la UE, las regulaciones sobre los descansos de los conductores han mermado las ventajas de los vehículos eléctricos con células de combustible en términos de tiempo y coste. En el transporte de larga distancia, los trenes de mercancías alimentados por infraestructuras de cableado eléctrico en altura ofrecen una alternativa más económica y sostenible.

Para maximizar la eficiencia en las operaciones de almacenamiento, las carretillas elevadoras tienen que estar próximas al 100% de su capacidad de funcionamiento. A diferencia de las carretillas alimentadas por batería, las que emplean células de combustible pueden funcionar durante largos periodos de tiempo sin tener que parar para realizar largas recargas que dejan inactivos tanto al propio vehículo como a su operario. Esta diferencia en cuanto a eficiencia es la razón por la que gigantes del almacenamiento y la distribución como Walmart o Amazon están aumentando sus flotas de carretillas elevadoras alimentadas por células de combustible.

Entonces, ¿todo el bombo que se está dando al hidrógeno tiene justificación? La respuesta es sí, siempre que hablemos de los sectores adecuados.

¿Una moda sobrealimentada?

Entonces, ¿todo el bombo que se está dando al hidrógeno tiene justificación? La respuesta es sí, siempre que hablemos de los sectores adecuados. Aunque existen excepciones, como el caso de las carretillas elevadoras, los vehículos alimentados por batería ofrecen una forma más sensata de descarbonizar el transporte por carretera con efectos inmediatos.

A medida que avanza la tecnología, la producción gana en escala y los suministros aumentan, la esperanza y la expectación en torno al hidrógeno verde como forma de descarbonizar los sectores que más emisiones generan irán haciéndose más plausibles y predecibles. Ya quedan menos décadas para llegar a 2050, pero la que tenemos ahora delante va a resultar especialmente vital para esclarecer con qué rapidez pueden las tecnologías del hidrógeno superar estos retos y convertir la esperanza en una alternativa tangible para suministrar energía a las economías del mundo.

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