El hidrógeno verde ya está aquí, y nos va a cambiar la vida

Hace aproximadamente un mes, nuestro compañero Martín López mencionaba en su post "Cómo se integra la tecnología y la innovación en el nuevo modelo energético", los planes y estrategias que tanto a medio (horizonte 2030) como a largo plazo (horizonte 2050), y a nivel nacional y europeo, ya están en marcha para conseguir el ambicioso objetivo de lograr una economía climáticamente neutra mediante la optimización de las fuentes de energía. Sólo para España, y dentro de las inversiones públicas para el periodo 2021-2023, que están dotadas con casi 70.000 millones de euros y que se espera que tengan un impacto inmediato sobre el crecimiento y el empleo, el 39 % irán ligadas a la transición ecológica.

En todos estos ambiciosos planes, el uso de fuentes de energía renovables (principalmente eólica y fotovoltaica) juega un papel primordial. 2020 fue el año de la energía más verde en España gracias a que estas dos fuentes fueron responsables del 28% de la generación de electricidad. Una cifra que seguirá creciendo en los próximos años, pero para lograr los objetivos planteados es necesario introducir otros cambios que pasan por cómo y cuándo consumimos, tanto a nivel industrial como personal la energía en nuestro día a día.

Los costes de producción de la energía libre de emisiones de CO2 se ha ido reduciendo de forma muy importante en los últimos años. En los últimos 10 años, la energía eólica ha reducido sus costes un 70% y la solar casi un  90%, de forma que el coste de producir 1 Mw con cualquiera de ambas está hoy en día alrededor de los 40€, siendo las energías de producción más económicas. Así que el doble beneficio (eficiencia y sostenibilidad) que proporcionan nos debería llevar una rápida sustitución de otras fuentes de energía por estas.

Pero frente a otras energías tradicionales y contaminantes, las energías renovables más recientes (solar y eólica) tienen en su talón de Aquiles que no podemos controlar cuándo se producen -la hidroeléctrica sí que podemos controlarla en cierta medida, pero el volumen de producción es limitado-. Por ello, según avanzamos en la puesta en marcha de más instalaciones de energías renovables, tenemos que considerar cómo almacenar la energía excedente que en los momentos más favorables podemos generar, para poder consumirla cuando no sea posible la generación.

Las baterías resuelven el problema a pequeña escala, y año tras año van creciendo en eficiencia y capacidad. Ya está cerca la cifra de los 100$/kWh, que muchos analistas dan como umbral para que se equiparen los costes de los coches eléctricos con los de combustión. Pero aún quedan muchos años para ser consideradas como una solución global.

Otra forma de almacenar energía es con la producción de hidrógeno. El hidrógeno se lleva utilizando como vector de energía desde hace muchos años. Esta energía puede ser entregada a células de combustible y generar electricidad y calor, o ser quemado directamente para hacer funcionar a un motor de combustión. Así, aunque el manejo del hidrógeno no es sencillo (es muy inflamable y su almacenaje requiere altas presiones y bajas temperaturas), están apareciendo día a día usos en más procesos que requieren energía, especialmente en la industria y el transporte no particular, donde el almacenamiento de energía y la velocidad de repostaje es clave:
 

• Camiones: La mayoría de las grandes marcas tienen sus primeros productos en el mercado o casi. Vencen claramente a la alternativa con baterías por su alcance y rapidez de repostaje.
• Tren: Son los alemanes quienes en 2018 iniciaron las pruebas para moverse sobre raíles con hidrógeno y ya tienen planes de expandirlos por otros países europeos.
• Barcos: Desde hace años algunos barcos propulsados con pila de combustible muestran las posibilidades de este modelo, e incluso se están diseñando grandes cargueros para cruzar los océanos movidos con hidrógeno.
• Aviación: En Reino Unido ya se han realizado vuelos de pruebas, aún en aviones de pequeño tamaño.
• En el caso de los vehículos particulares, los coches, los eléctricos enchufables seguirán ocupando un lugar mucho más importante que los que utilizan hidrógeno, que ya existen, pero su precio es aún más elevado que el de los primeros.

 
Los colores del hidrógeno

Por supuesto el hidrógeno no es verde (es un gas incoloro) aunque éste sea el color al que se asocia casi siempre que aparece en los medios actuales. En función de cómo se produzca, al hidrógeno se le asocian distintos colores:
 

• El hidrógeno negro (o marrón) es un producto de la gasificación del carbón y durante su producción se libera CO2.
• El hidrógeno gris es producido a partir de la reformación de metano por vapor a partir de gas natural. También libera CO2.
• Si en el proceso anterior se aplica un proceso de captura y almacenamiento de estas emisiones de CO2 (CCUS en inglés), entonces el hidrógeno generado se denomina hidrógeno azul.
• Y finalmente el hidrógeno verde, obtenido por electrolisis del agua utilizando energía eléctrica proveniente de fuentes renovables (hidroeléctrica, solar o eólica).

El problema es que hoy por hoy, el coste de producción del hidrógeno verde es unas 5 veces más caro que el gris. En la actualidad el hidrógeno negro y gris representa el 99% del total de la producción mundial. Con los precios bajos del gas, el hidrógeno gris es el de menor coste de producción.

Almacenamiento para las Comunidades

Esta diferencia de costes está cambiando a gran velocidad en favor del producido mediante electrolisis, y según aumenta el número de instalaciones de energía renovable. El día de mañana, en el que en cada edificio, comunidad de edificios o viviendas unifamiliares existan paneles solares, habrá horas del día en que la producción eléctrica sea mucho mayor que la que se requiere para consumo propio. Esa energía puede ya hoy volcarse a la red de forma que el generador obtenga un ingreso por esa producción, pero ese ingreso es tan pequeño que realmente no puede tenerse en cuenta como incentivo para lograr generalizar la instalación de paneles solares.

En la medida en que existan sistemas efectivos y eficientes para acumular energía y que en lugar de vender el excedente de producción podamos almacenar esa energía para consumirla en momentos en que no podemos producirla, los paneles solares tendrán un uso masivo.

BABEL está trabajando en modelos para optimizar la gestión energética de comunidades, considerando todos los elementos generadores, consumidores y almacenadores de energía, como las baterías o la generación de hidrógeno verde.

Sin duda en los próximos años serán testigos de una revolución en la forma en que producimos y consumimos la energía, y desde BABEL contribuiremos, aprovechando las tecnologías de la información, a maximizar su eficiencia.