El hidrógeno verde

El hidrogeno es el elemento químico más liviano y abundante del planeta, se encuentra presente en el 75% de toda la materia del planeta, pero sin embargo es un elemento que nunca encontramos solo, sino que se presenta combinado con otros elementos químicos como el exógeno formando agua H₂O, o con el carbono formando compuestos orgánicos, como los hidrocarburos.

Es un combustible con gran densidad energética, con capacidad para no producir emisiones de efecto invernadero y capaz de ayudarnos en el desafío que representa la transición energética a la que nos enfrentamos en la actualidad. Pero, en la actualidad producirlo no es sencillo ni barato, por lo que es necesario el desarrollo de las tecnologías para su obtención de manera no contaminante, gracias a las fuentes renovables.

El hidrogeno verde se basa en la tecnología de generación del mismo (un combustible universal, ligero y muy reactivo, que solo emite vapor de agua en su combustión). Se define como hidrógeno verde aquel que se genera a partir de la electrólisis del agua, impulsada por electricidad proveniente de fuentes renovables. Igualmente, se califica como renovable el hidrógeno logrado mediante el reformado de biogás o la conversión bioquímica de la biomasa, bajo la condición de que se respeten los requerimientos de sostenibilidad marcados.

Dentro de la hoja de ruta española hacia la neutralidad climática y la descarbonización económica, el hidrógeno verde se postula como una energía primordial. Su característica de no generar emisiones de efecto invernadero lo transforma en un componente indispensable para industrias de difícil electrificación y para el suministro energético en zonas aisladas.

La electrólisis es un proceso que emplea una corriente eléctrica para separar los componentes de la molécula de agua (oxígeno e hidrógeno).

Cabe señalar que a día de hoy aún es una tecnología en desarrollo y presenta un alto coste de producción, aunque su evolución se desarrolla en paralelo al proceso de descarbonización del planeta, al que está estrechamente vinculado.

Es pertinente señalar que, junto al hidrógeno verde o renovable, el mercado cuenta con otras clases de hidrógeno. Para distinguirlos de forma más simple cuando se mencionan, se ha adoptado un sistema de clasificación basado en colores.

Son los siguientes:

• Hidrógeno gris: es el hidrógeno producido a partir de gas natural u otros hidrocarburos ligeros como metano o gases licuados de petróleo mediante procesos de reformado. Actualmente, la mayoria del hidrógeno consumido en España es de este tipo.
• Hidrógeno azul se produce aplicando tecnologías de captura, uso y almacenamiento de carbono. Esta adición al proceso permite una disminución de hasta el 95% en las emisiones de CO2 generadas durante su obtención.
• El hidrógeno amarillo se produce mediante la electrólisis del agua, utilizando electricidad proveniente de la red eléctrica convencional como fuente de energía.
• El hidrógeno rosa se genera mediante la electrólisis del agua, empleando electricidad producida a partir de energía nuclear.
• El hidrógeno turquesa se produce a través de la pirólisis del metano. Este proceso genera carbono en estado sólido, lo que elimina la necesidad de capturar el carbono resultante, a diferencia de la producción de hidrógeno azul.

El liderazgo en la producción y el uso de hidrógeno verde es un objetivo que España está persiguiendo activamente

El Gobierno español, a través de su Hoja de Ruta del Hidrógeno, ha fijado objetivos ambiciosos en cuanto a la capacidad de electrólisis para 2030 y el desarrollo de industrias relacionadas con la producción y el aprovechamiento del hidrógeno renovable. Considerada una pieza esencial en la estrategia de descarbonización de España, esta hoja de ruta persigue la neutralidad climática y un sistema eléctrico 100% renovable para 2050. Este esfuerzo se traducirá en una menor emisión de gases de efecto invernadero y, además, estimulará la economía mediante la creación de puestos de trabajo en sectores punteros y respetuosos con el medio ambiente.

Los escenarios actuales de uso del hidrógeno verde son los siguientes:

• Industria química:

El hidrógeno es fundamental en la industria química para la elaboración de amoníaco y metanol, productos químicos cruciales en la manufactura de fertilizantes y plásticos. Tradicionalmente, se ha empleado hidrógeno gris,

pero el hidrógeno verde emerge como una alternativa sin generar emisiones de carbono.

• Industria petrolífera:  Los procesos de desulfuración en las refinerías de petróleo requieren hidrógeno para limpiar el crudo y producir combustibles más limpios. El hidrógeno verde puede ser una alternativa al hidrógeno gris en estas aplicaciones, contribuyendo a la reducción de las emisiones de CO2 de las refinerías.
• Energía y calefacción:

En sistemas de cogeneración, el hidrógeno verde ofrece la posibilidad de generar electricidad y calor de manera simultánea, incrementando la eficiencia energética y disminuyendo las emisiones en contraposición a los combustibles fósiles.

• Transporte: El hidrógeno verde está empezando a utilizarse en vehículos con celdas de combustible, como automóviles, autobuses y trenes. Estos vehículos convierten el hidrógeno en electricidad para sus motores, liberando solo agua, lo que los posiciona como una alternativa limpia a los vehículos de combustión interna.

España se posiciona favorablemente para la producción de hidrogeno verde a gran escala gracias a su gran capacidad de generación renovable, su ubicación geográfica y su desarrollada infraestructura de gas, que podría ser la base de la futura red de hidrogeno.

En la actualidad, ante el gran desarrollo tecnológico en el que nos encontramos inmersos se prevé que el futuro del hidrogeno verde pase por los siguientes escenarios:

• Generación de electricidad y almacenamiento: El hidrógeno verde ofrece una solución para el almacenamiento de energía renovable. La electricidad excedente generada en momentos de alta producción (como días soleados o ventosos) puede emplearse para producir hidrógeno mediante electrólisis. Este hidrógeno almacenado puede reconvertirse en electricidad cuando la demanda aumenta o la generación renovable disminuye, proporcionando un método eficiente para estabilizar las redes eléctricas.
• Transporte pesado: caracteriza al hidrógeno lo convierte en una opción prometedora para el transporte pesado, incluyendo camiones, embarcaciones y aeronaves, escenarios en los que las baterías eléctricas podrían ser menos prácticas debido a sus limitaciones de peso y tamaño. La utilización de hidrógeno verde en estos ámbitos podría generar una reducción considerable de las emisiones de gases de efecto invernadero.
• Descarbonización industrial: Sectores industriales con un alto consumo energético, pueden encontrar en el hidrógeno verde una vía para disminuir sus emisiones de CO2
• Producción de combustibles sintéticos:

la capacidad de combinarse con dióxido de carbono capturado para la producción de combustibles sintéticos, incluyendo metano y líquidos, que pueden emplearse en motores de combustión interna. Estos combustibles se considerarían neutros en carbono, dado que el CO2 liberado al quemarse sería la misma cantidad que el CO2 capturado para su creación. Serán esenciales para descarbonizar sectores difícilmente electrificables como el transporte marítimo o aéreo.

• Exportación de Energía: Los países con una gran disponibilidad de recursos de energía renovable tienen el potencial de convertirse en exportadores de hidrógeno verde. Este hidrógeno puede ser licuado y transportado a naciones que carecen de la capacidad para generar suficiente energía.

Para alcanzar estos desarrollos, necesariamente se ha de dar respuesta a algunos de los siguientes retos:

• Construir una economía de hidrogeno competitiva
• Contar con un desarrollo legislativo desarrollado
• Contar con la suficiente financiación
• Apuesta decidida por la investigación e innovación para completar el desarrollo tecnológico
• Fomentar la colaboración publico-privada
• Avanzar en el proceso de transición energética y descarbonización

Ventajas:

• Es 100% sostenible, solamente emite vapor de agua en su combustión , con la consiguiente reducción de las emisiones y calidad del aire.
• Es almacenable, lo que permite diferir su uso
• Es versátil, se puede transformar en electricidad o combustibles sintéticos
• Es especialmente apto para la electrificación de sectores como la industria intensiva, o el transporte de mercancía
• Contribuirá al desarrollo de la industria.
• Puede ser el eje central para garantizar la seguridad energética nacional,

Desventajas:

• La energía renovable necesaria para producirlo es más cara que la energía tradicional y por tanto lo encarece
• La producción del hidrogeno verde en especial, y del resto de hidrógenos requiere más energía que otros combustibles
• Es muy volátil e inflamable, por lo que precisa unas estrictas medidas de seguridad