Diez cosas que debe saber sobre el hidrógeno ahora

La Unión Europea y Alemania quieren ser climáticamente neutras en 2050 (UE) y 2045 (D) respectivamente. El compromiso con el principio de neutralidad climática significa que las aplicaciones y los productos que generan muchas emisiones serán sustituidos por alternativas sin emisiones. Una alternativa es el hidrógeno respetuoso con el clima. Sin embargo, el hidrógeno no es la herramienta milagrosa que resuelve todos los problemas a la vez. Es demasiado valioso y caro para eso. A menudo es más barato y más sensato utilizar directamente la electricidad.

Molécula de gas hidrógeno verde H2

1. Qué es el hidrógeno?

El hidrógeno es un elemento químico con numerosas posibilidades. Casi nunca se encuentra en la tierra en forma pura, sino que debe obtenerse de compuestos con otros elementos. Se trata de un proceso que requiere mucha energía. El hidrógeno puede transformarse en varios productos derivados. Entre ellos se encuentran los medios energéticos sintéticos basados en el hidrógeno y productos químicos básicos como el metanol, el amoníaco, el metano sintético y los combustibles sintéticos (los llamados e-combustibles).

2. Qué tiene que ver el hidrógeno con el principio de neutralidad climática

El hidrógeno puede contribuir para que aplicaciones y productos de alta intensidad de emisiones sean libres y de baja emisión. Dado que Alemania tiene que ser neutral desde el punto de vista climático para 2045, estas aplicaciones y productos tienen una gran demanda. Porque la industria necesita unos años para convertirse. Se trata de inversiones a largo plazo y las empresas tienen que construir nuevas plantas en algunos casos. El sector exige a los políticos unas condiciones marco seguras. Por esa razón la industria requiere saber si vale la pena invertir en nuevas plantas y modelos de negocio respetuosos con el clima.

"El hidrógeno puede contribuir a que algunos productos y aplicaciones de los que no queremos ni podemos prescindir en la sociedad moderna sean más respetuosos con el clima". 

El hidrógeno es una tecnología importante para la protección del clima. Es erróneo pretender que el hidrógeno puede resolver todos los problemas climáticos y que el hidrógeno es la tecnología definitiva. Porque, en primer lugar, hay alternativas más baratas en muchos ámbitos para ahorrar emisiones y, en segundo lugar, el hidrógeno solo estará disponible de forma limitada por razones económicas y técnicas.

3. Por ejemplo ¿dónde podría ayudar el hidrógeno en términos concretos?

En la industria química, el amoníaco verde podría producirse con hidrógeno verde. El amoníaco es un material básico importante para la industria química. Hasta ahora, la síntesis del amoníaco es el proceso petroquímico que más CO2 consume. El amoníaco verde reduciría en gran medida la huella de CO2 de la industria química. El hidrógeno verde es también una alternativa sensata a los combustibles fósiles en la producción de acero. El acero se produce en un alto horno o en una planta de reducción directa. En la ruta de los altos hornos, el hidrógeno verde puede sustituir al llamado carbón de inyección. En la ruta de reducción directa, se puede utilizar hidrógeno verde en lugar de gas natural.

Si las aeronaves se alimentan con parafina sintética, un subproducto del hidrógeno, esto también puede hacer que los vuelos sean algo más respetuosos con el clima. Al mismo tiempo, es importante fomentar otras medidas de vuelo respetuosas con el clima (construcción de aviones más ligeros, optimización de las rutas de vuelo, etc.) y fomentar alternativas completas al vuelo (viajar en tren, etc).

“Debido a que es tan valioso y a que por lo tanto debe reservarse para ocasiones especiales, al hidrógeno se le llama a veces la "champaña de la transición energética". 

4. ¿Qué tiene que ver el hidrógeno con la generación de energía eléctrica verde?

En primer lugar: Con el hidrógeno "verde" se produce electricidad verde. En segundo lugar: Se puede "almacenar" la electricidad verde con el hidrógeno.

En relación a lo primero: El llamado hidrógeno "verde" se obtiene por electrólisis. En este proceso, el agua (H2O) se descompone en los componentes hidrógeno (H) y oxígeno (O). Es posible que algunos todavía lo conozcan de las clases de química y se parece más o menos a esto:

Gif Hydrogen/Oxygen

Imagen eliminada. 

Esta separación requiere electricidad. Para la electrólisis en sí, no importa si la electricidad procede de una central eléctrica de carbón o de un molino de viento. Por otro lado, para la protección del clima y la conservación de nuestros medios de vida, es necesario que, por principio, solo se produzca electricidad verde, especialmente a partir de la energía eólica y solar.

En relación a lo segundo: Puedes utilizar la electricidad verde directamente. Esto ocurre, por ejemplo, cuando se cargan los teléfonos inteligentes y los vehículos eléctricos, así como en el transporte ferroviario conectado a la red. La electricidad verde también puede utilizarse para producir hidrógeno. La electricidad verde puede almacenarse en hidrógeno gaseoso. Para poder volver a utilizar la electricidad, el hidrógeno gaseoso debe volver a convertirse en electricidad. Debido a esta capacidad de almacenamiento, el hidrógeno es llamado a veces el "socio de las renovables". Porque la electricidad verde puede almacenarse de esta manera.

»Schematische Darstellung des Wasserstoffrückverstromungspfads«

5. Verde y azul: ¿qué significan los colores en el hidrógeno?

El hidrógeno en sí mismo no tiene color. Los colores solo simbolizan los procesos y las materias primas utilizadas para su producción. Solo el hidrógeno "verde" producido con electricidad verde mediante electrólisis es tan bueno como libre de emisiones. Por supuesto, las emisiones pueden producirse durante la construcción de las plantas, pero eso se aplica también a todas las demás plantas de hidrógeno.

El hidrógeno "azul", al igual que el "gris", se basa en el gas natural. Dado que el CO2 no entra (inmediatamente) en la atmósfera durante la producción de hidrógeno azul, sino que se "almacena" bajo tierra, este hidrógeno azul se denomina neutro desde el punto de vista climático. Esta designación es controvertida porque las emisiones adicionales son causadas por el uso de gas natural. Hasta ahora, no hay plantas que puedan producir hidrógeno azul a gran escala.

6. ¿Por qué es controvertido producir hidrógeno azul?

Aunque la mayor parte del CO2 se capturara tras la producción de hidrógeno y posteriormente se deposita en el subsuelo, las emisiones perjudiciales para el clima que se producen durante la extracción y el transporte del gas natural (las llamadas "emisiones previas") seguirían existiendo. El problema es el metano, principal componente del gas natural. Si el metano entra en la atmósfera, es 28 veces más perjudicial para el clima que el CO2 en un periodo de cien años. En 20 años, su efecto es incluso 84 veces mayor que el del CO2. Por eso, muchas organizaciones ecologistas, entre otras, critican el hidrógeno azul.

Otros expertos y gran parte de la industria sostienen que el hidrógeno azul es necesario como solución de transición hasta que haya suficiente hidrógeno verde. Es importante utilizar espacios temporales de inversión y probar las aplicaciones con hidrógeno en las nuevas plantas. El hidrógeno azul es una solución pragmática para las pruebas y la introducción en el mercado. Cuando se disponga de suficiente hidrógeno verde, se podrá realizar el cambio de azul a verde.

7. ¿Qué papel cumplirían los vehículos propulsados con hidrógeno?

Debido al elevado costo total de propiedad y a la escasa eficiencia energética, los vehículos propulsados con hidrógeno no resultan ser una opción favorable para reducir las emisiones del transporte terrestre. Tratándose de vehículos, los eléctricos son mejores. La mayoría de los fabricantes de automóviles apuestan por estos sistemas de propulsión eléctrica con baterías. Prácticamente no hay vehículos con pilas de combustible (requeridas para la propulsión con   hidrógeno) en el mercado. Tampoco existe una infraestructura de estaciones de abastecimiento de hidrógeno. Esto tendría que desarrollarse y construirse a un alto costo, lo que en última instancia afecta a los precios al consumidor.

Carro eléctrico

Imagen eliminada.

8. ¿Y qué papel cumplirían los combustibles sintéticos?

Para la producción de e-combustibles, primero se lleva a cabo la electrólisis, es decir, el agua se descompone en hidrógeno y oxígeno. Al añadir CO2, se produce metano a partir de hidrógeno. Los combustibles deseados se obtienen mediante otros procesos químicos. Son químicamente idénticos a la gasolina, el Diesel o el que queroseno convencionales. Por eso lo propagan aquellos que quieren mantener la tecnología basada en el motor de combustión interna. Solo que esto tiene un problema: la producción de e-combustibles "verdes" requiere mucha electricidad verde. Es mucho más eficiente utilizar esta electricidad verde directamente, en un accionamiento eléctrico de batería. El complejo proceso de producción y la escasa disponibilidad hacen que los e-combustibles sean muy caros. Actualmente, un litro de e-combustible costaría unos 4,50 euros.

Primero la electrificación “este es el lema, especialmente para el tráfico terrestre"

9. ¿Cuánto hidrógeno necesitará Alemania en el futuro?

El consumo nacional se sitúa actualmente entre 55 y 60 teravatios hora al año. Se trata casi exclusivamente de hidrógeno gris procedente de gas y petróleo, por lo que es muy perjudicial para el clima. La siguiente figura muestra un escenario de producción y consumo, con el objetivo de la neutralidad climática en 2045. Según este escenario, en 2030 se necesitarían 63 teravatios hora de hidrógeno, sólo un poco más que en la actualidad. En 2045, la demanda aumentaría a 265 teravatios hora al año. El escenario prevé una mezcla de hidrógeno verde y azul para 2030. Sin embargo, para 2045, el hidrógeno azul se vería completamente desplazado por el verde.

La demanda de hidrógeno (verde) sería mayor que la cantidad que puede producirse en la propia Alemania. Alemania está relativamente poblada y el sol no brilla todo el año. Esto limita las capacidades de la energía eólica y la energía solar. Así, dos tercios del hidrógeno necesario tendrían que importarse ya en 2030.

Schaubild: CO2-freie Wasserstofferzeugung/Studie "Klimaneutrales Deutschland 2045", S. 26

10. ¿Qué hay que tener en cuenta con respecto a las importaciones de hidrógeno?

Los países con mucha superficie, sol y viento tienen condiciones geográficas y físicas buenas para la producción de hidrógeno verde. Suelen ser países del llamado Sur Global. Existe el riesgo de que se produzcan impactos negativos sobre las personas y la naturaleza en los países exportadores si el hidrógeno (verde) se produce allí a gran escala para su exportación. Por ejemplo, la electrólisis requiere mucha agua limpia. En los países ricos en sol del sur global, el agua limpia suele ser un recurso escaso. Habría que garantizar que a pesar de la producción de hidrógeno exista un suministro seguro de agua potable a nivel local. Lo mismo ocurre con el suministro de electricidad verde. Tendría que haber plantas de electricidad verde para el suministro de hidrógeno verde y electricidad sostenible en el sitio. En general, las personas y la economía deberían beneficiarse del hidrógeno de forma sostenible.

Hasta el momento, no existe ninguna normativa vinculante para la importación de hidrógeno. Por tanto, Alemania y Europa tienen la oportunidad de liderar el camino y utilizar su poder de mercado para crear normas estrictas y verificables. Este conjunto de normas, combinado con sanciones tangibles, podrían contribuir a hacer del hidrógeno una empresa global verdaderamente sostenible: socialmente justa, ecológicamente compatible y económicamente exitosa.

 

Este artículo fue traducido del alemán al español por Mauricio Sánchez. 

Publicación original en boell.de 

Grabaciones en video del "Curso Básico de Hidrógeno I - Producción y campos de aplicación del hidrógeno amigable con el clima " el 13 de octubre de 2021 (alemán)

 

Grabación de video del "Curso Básico Hidrógeno II - Marco político para el hidrógeno amigable con el clima" el 14 de octubre de 2021