Hidrógeno verde

El proceso mayoritariamente (95%) utilizado para la obtención del H2 es el reformado de metano con vapor de agua (Steam Methane Reforming, SMR), un proceso en el que el vapor de agua reacciona con el metano a alta temperatura (700-1.100 ºC) y presión (25 bares).

La única forma de producir hidrógeno libre de emisiones es descomponiendo agua (H2O) a través de un proceso de electrolisis, utilizando electricidad de origen 100% renovable. A este tipo de H2 se le denomina “Hidrógeno verde”.

Por ello, el hidrógeno verde es una forma de energía limpia y en el futuro puede convertirse en la mejor alternativa para el combustible. Sin embargo, aún presenta algunos inconvenientes y limitaciones en su transporte y almacenamiento.

 

¿Qué es el hidrógeno verde?

El hidrógeno verde es hidrógeno libre de emisiones de CO2.Se obtiene a través de un proceso químico llamado electrólisis.  Hay dos tecnologías principales para los electrolizadores, los basados en membranas de intercambio protónico (PEM) y los basados en tecnología alcalina (ALC). Sin embargo, ambas están aún lejos de poder competir en costes con la producción a partir de gas natural.

De acuerdo a los objetivos climáticos de Europa, la descarbonización y en concreto la descarbonización del hidrógeno juega un papel crucial, ya que en la actualidad es responsable del 2% del CO2 emitido en el mundo.

¿Cómo se obtiene el hidrógeno verde?

El hidrógeno verde se obtiene a través de la electrólisis, un proceso químico que utiliza la corriente eléctrica para separar el hidrógeno el oxígeno que hay en el agua.

Si esa electricidad se obtiene de fuentes renovables se produce energía sin emitir CO2 a la atmósfera.

Esta forma de obtener hidrógeno,  puede ahorrar millones de toneladas anuales de CO2 y puede sustituir con facilidad al ahora llamado hidrógeno gris, producido mediante el reformado de metano con vapor de agua (Steam Methane Reforming, SMR).

El proceso de producción del hidrógeno verde

El hidrógeno renovable se produce mediante electrólisis, un proceso que separa el agua en oxígeno e hidrógeno utilizando electricidad. Para que sea considerado “verde”, esa electricidad debe proceder de fuentes limpias como la energía solar, la energía eólica o incluso la energía nuclear, garantizando así la reducción de emisiones de dióxido de carbono.

En una planta de electrólisis, el agua atraviesa un electrolizador que, gracias a diferentes técnicas (alcalina, de membrana de intercambio protónico o de óxido sólido), libera moléculas de hidrógeno que se almacenan y purifican. Este gas puede después transportarse o emplearse en múltiples aplicaciones.

Aunque producir toneladas de hidrógeno verde aún resulta costoso, las economías de escala y la innovación tecnológica están reduciendo los precios. De esta forma, el proceso de electrólisis se consolida como una pieza esencial dentro de la cadena de valor energética y un paso clave en la transición energética global para descarbonizar procesos donde la electrificación directa no es posible.

¿Cómo se almacena el hidrógeno verde?

El hidrógeno verde, al igual que el hidrógeno gris se puede almacenar en tanques y además, es posible hacerlo durante mucho tiempo, no obstante todavía es una tecnología muy cara e inmadura.

El Hidrógeno contiene mucha energía por unidad de masa, pero poca energía por unidad de volumen. Comprimirlo es muy costoso (mucho más que el metano) y aún más licuarlo (supone 50% de la energía contenida en el Hidrógeno). Mejoras en las tecnologías de compresión y licuefacción contribuirían a reducir algo este coste para los casos en que no haya más remedio que transportarlo, aunque éstas mejoras resultan muy complicadas. Es por ello que a priori es mucho más efectivo desarrollar zonas de consumo y producción de Hidrógeno verde adyacentes, como por ejemplo polos industriales.

Aplicaciones del hidrógeno verde

El hidrógeno renovable se está consolidando como una alternativa versátil para distintos sectores, ofreciendo soluciones energéticas limpias y reduciendo emisiones contaminantes.

Usos industriales del hidrógeno verde

Se espera que el hidrógeno se utilice principalmente en los sectores en los que la electrificación directa no es posible, incluidas las industrias que en la actualidad consumen mucha energía (como las refinerías, los fertilizantes, la fabricación de acero, cemento, etc), y determinados sectores del transporte pesado (transporte marítimo, aviación o vehículos pesados de larga distancia).

Es decir, se puede utilizar el hidrógeno verde para el sector minero, el sector industrial, el sector agrícola y la exportación.

Además, en la actualidad el hidrógeno puede generar electricidad a través de unos dispositivos llamados celdas de combustible.

Gracias al hidrógeno verde se podrá descarbonizar la industria química, y sectores industriales que producen acero, cemento y otros. Además, podrá eliminar el CO2 de la aviación y del transporte marítimo.

Hidrógeno verde en transportes

El transporte pesado de largo distancia es un sector más difícil de descarbonizar, y el hidrógeno renovable se perfila como una de las alternativas más sólidas. Trenes, barcos y aviones pueden utilizar pilas de combustible de hidrógeno, reduciendo la dependencia de combustibles fósiles.

La transición energética en este sector se ve reforzada por el hidrógeno verde, ya que permite cubrir largas distancias y transportar grandes cargas sin emisiones de dióxido de carbono, a diferencia de otras tecnologías como las baterías eléctricas, cuya autonomía es más limitada.

Uso como vector energético y almacenamiento de energía

El hidrógeno verde no solo es un elemento químico con potencial como combustible, sino que también actúa como vector energético, permitiendo almacenar electricidad procedente de fuentes renovables como la energía solar o la energía eólica.

Gracias a estas propiedades, puede equilibrar la oferta y la demanda en el sistema eléctrico y dar estabilidad a la red en momentos de alta intermitencia. De este modo, contribuye a la reducción de emisiones y a una mejor gestión de la cadena de valor energética a nivel global.

Ventajas e inconvenientes del hidrógeno verde

El Hidrógeno verde tiene varios desafíos tecnológicos que resolver para reducir su coste e incrementar su competitividad:  

• Poca seguridad: el hidrógeno, y esto incluye al hidrógeno verde, es un elemento inflamable y volátil que necesita gran seguridad para evitar fugas y explosiones.
• Consume mucha energía: asimismo, la producción de hidrógeno verde requiere de más energía que la mayoría de combustibles.
• Alto coste: crear hidrógeno verde mediante electrólisis y fuentes renovables es muy costoso y además provoca un encarecimiento de la obtención del hidrógeno.

No obstante, tiene más ventajas que inconvenientes y por eso en los últimos años está siendo una gran apuesta:

• Es versátil: se puede transformar en gas, en electricidad… y se puede usar para todo tipo de fines, desde industriales a domésticos, pasando por comerciales y de transporte y movilidad.
• 100% sostenible: por supuesto esta es su gran ventaja, ya que no emite gases contaminantes. No lo hace ni durante la producción ni durante la combustión.

Otros tipos de hidrógeno y sus diferencias

El hidrógeno puede servir como combustible y como energía para diferentes sectores. Sin embargo, cuando hablamos de hidrógeno no siempre hablamos de hidrógeno verde, el cual se obtiene a través de energías renovables. También existe el hidrógeno gris y el azul. ¿En qué consisten y cuáles son sus diferencias con el hidrógeno verde?, ¿cuál es el que tiene más futuro?

Hidrógeno azul

El hidrógeno azul se obtiene a partir de combustibles fósiles, como es habitual para el hidrógeno. Pero en el proceso se captura y almacena parte de las emisiones de CO2 que produce mediante procesos de CCS- (Carbon capture and storage), , por eso es menos contaminante que el hidrógeno gris.

Hidrógeno gris

El hidrógeno gris es el más convencional, el que se obtiene a partir de combustibles fósiles y las emisiones que se producen en el proceso se liberan directamente a la atmósfera.

España en el centro de la revolución del hidrógeno verde

España se perfila como un referente europeo en hidrógeno renovable gracias a sus recursos naturales, políticas energéticas y proyectos estratégicos.

Ventajas competitivas de España

España se encuentra en una posición estratégica dentro de la Unión Europea para liderar la producción de hidrógeno renovable. Su abundancia de recursos de energía solar y energía eólica, junto con la disponibilidad de suelo para la construcción de nuevas infraestructuras, otorgan al país una ventaja competitiva notable.

Estas condiciones permiten generar toneladas de hidrógeno verde a un coste cada vez más competitivo, impulsando la transición energética y favoreciendo la atracción de inversiones internacionales.

La hoja de ruta del hidrógeno verde en España

El Gobierno español, en línea con los compromisos de la Unión Europea, ha definido una hoja de ruta con objetivos claros para 2030.

Se prevé la instalación de plantas de electrólisis con una capacidad de al menos 4 GW, la puesta en marcha de proyectos piloto en movilidad e industria, y una inversión de varios millones de euros para impulsar la innovación en nuevas técnicas de producción. Este plan busca no solo reducir la huella de carbono del país, sino también situar a España como referente en la cadena de valor del hidrógeno.

Proyectos de hidrógeno verde más relevantes de España

Actualmente se están desarrollando en España algunos de los proyectos más ambiciosos de Europa en materia de hidrógeno renovable. Destacan iniciativas en regiones como Aragón, Castilla-La Mancha y Andalucía, donde se están construyendo plantas que producirán miles de toneladas de hidrógeno al año.

Estos proyectos, con inversiones que superan los cientos de millones de euros, tienen como meta suministrar hidrógeno a sectores industriales y de transporte, reduciendo las emisiones de dióxido de carbono y favoreciendo la lucha contra el cambio climático.

Desafíos y oportunidades para el hidrógeno verde en España

El camino hacia un sistema energético basado en el hidrógeno renovable no está exento de desafíos. Uno de los principales es la reducción de costes de producción, que aún son elevados en comparación con el hidrógeno gris. También es necesario reforzar las infraestructuras de transporte y almacenamiento, y capacitar a la industria en nuevas técnicas de operación.

Al mismo tiempo, las oportunidades son enormes: España puede convertirse en un hub exportador para la Unión Europea, aprovechar su potencial renovable para liderar la transición energética, y generar miles de empleos vinculados a la construcción de infraestructuras y al desarrollo de la cadena de valor del hidrógeno. A medida que aumente el valor del hidrógeno en el mercado internacional, se consolidará como una pieza clave en la lucha global contra el cambio climático y la reducción de emisiones en el planeta.

Preguntas frecuentes sobre el hidrógeno verde

¿Se puede considerar el hidrógeno verde como una energía limpia?

Sí. Al producirse únicamente con electricidad renovable, el hidrógeno verde es una fuente de energía libre de emisiones. De hecho, se trata de un hidrógeno renovable que no contribuye a la huella de carbono y ayuda a la reducción de emisiones en el sector industrial y energético.

¿Puede ser el hidrógeno verde parte de la solución definitiva para la crisis climática?

El hidrógeno verde no resolverá por sí solo el cambio climático, pero es una pieza esencial en la estrategia global. Como vector energético, permite almacenar energía renovable y sustituir combustibles fósiles en sectores donde otras tecnologías no son viables, aportando así una contribución decisiva en la descarbonización del planeta.

¿Cuál es el precio del hidrógeno verde y cuándo será competitivo?

Hoy en día, producir una tonelada de hidrógeno verde cuesta varios millones de euros más que el hidrógeno gris. Sin embargo, se espera que la reducción de costes de los electrolizadores, la ampliación de plantas y la consolidación de la cadena de valor permitan que sea competitivo hacia 2030, especialmente en la Unión Europea.

¿Es seguro el hidrógeno verde? ¿Cuáles son sus riesgos?

El hidrógeno es un elemento químico altamente inflamable y requiere estrictas medidas de seguridad durante su manipulación, transporte y almacenamiento. Aunque estas técnicas están avanzando, todavía se necesitan regulaciones y protocolos más sólidos para garantizar la seguridad en los distintos eslabones de la cadena de valor.

¿Cuál es la eficiencia energética del hidrógeno verde?

La eficiencia del proceso de electrólisis suele estar entre el 60% y el 80%. Esto significa que parte de la electricidad renovable utilizada no se convierte en hidrógeno. No obstante, gracias a su capacidad de almacenamiento a gran escala, el hidrógeno sigue siendo un vector energético atractivo para integrar la energía solar, la energía eólica e incluso la energía nuclear en el sistema eléctrico.

¿Qué papel juega el hidrógeno verde frente a las baterías eléctricas?

Mientras que las baterías son ideales para el almacenamiento a corto plazo y para sectores como la movilidad ligera, el hidrógeno verde se posiciona mejor para el almacenamiento a gran escala y para consumos industriales. Su valor como vector energético reside en su capacidad de almacenar excedentes renovables durante semanas o meses, algo que resulta esencial para mantener la estabilidad del sistema y avanzar en la transición energética.

Conclusiones

El hidrógeno verde es una energía limpia, renovable y de emisiones cero. Puede tener usos en una amplia variedad de sectores y aplicaciones. Sin embargo, todavía la tecnología tiene que madurar para reducir sus costes.

La electrificación directa es la forma más eficiente para descarbonizar ciertos sectores utilizando por ejemplo el vehículo eléctrico o la bomba de calor eléctrica para climatización de viviendas y edificios.

El hidrógeno es útil para descarbonizar sectores industriales que no se pueden electrificar.

A priori es mucho más efectivo desarrollar zonas de consumo y producción de Hidrógeno verde adyacentes, como por ejemplo polos industriales, con esto se evitaría perdidas en la distribución y no haría falta adaptar la red ni las infraestructuras de gas natural.