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El hidrógeno verde es una alternativa energética limpia y sostenible que juega un papel crucial en la lucha contra el cambio climático. Producido a partir de energías renovables, ofrece una solución para descarbonizar sectores difíciles de electrificar, como la industria pesada y el transporte, mientras que también actúa como un eficiente sistema de almacenamiento de energía. Este artículo explora sus usos, ventajas y el papel esencial que desempeña en la transición hacia un futuro libre de emisiones.
¿Qué es el hidrógeno verde?
El hidrógeno es el elemento químico más abundante en el universo, constituyendo aproximadamente el 75% de la materia conocida. Es esencial en diversas industrias, como la química y la metalúrgica, pero no se encuentra libre en la naturaleza; está combinado con otros elementos, como en el agua o en los combustibles orgánicos. Por ello, debe ser producido para su uso industrial.
El método de producción del hidrógeno determina su sostenibilidad y el impacto ambiental asociado.
Métodos de obtención del hidrógeno
Existen varias formas de extraer hidrógeno, y cada una de ellas produce diferentes tipos de hidrógeno según sus emisiones de gases contaminantes:
- Hidrógeno gris: Es el tipo más común y económico, pero su producción emite grandes cantidades de CO2. Se obtiene a partir de combustibles fósiles.
- Hidrógeno azul: Aunque también se deriva de combustibles fósiles, emplea tecnologías para reducir, pero no eliminar, las emisiones de gases contaminantes.
- Hidrógeno verde: Este tipo se produce mediante la electrólisis del agua, que separa la molécula de agua en oxígeno e hidrógeno utilizando electricidad generada a partir de fuentes de energía renovables. Este proceso no emite gases de efecto invernadero.
¿Cómo se obtiene el hidrógeno verde?
El hidrógeno verde se obtiene a través de la electrólisis del agua utilizando electricidad generada a partir de fuentes de energía renovables, como la solar, eólica o hidroeléctrica. Este proceso implica la separación de las moléculas de agua en oxígeno e hidrógeno mediante una corriente eléctrica, sin generar emisiones de gases contaminantes.
¿En qué consiste la electrólisis?
La electrólisis es un proceso químico que utiliza una corriente eléctrica para dividir las moléculas de agua (H₂O) en sus componentes básicos: hidrógeno (H₂) y oxígeno (O₂). En este proceso, el agua se introduce en un electrolizador, donde una corriente eléctrica, proveniente de fuentes de energía renovables, separa las moléculas de agua. El hidrógeno se recoge en el cátodo y el oxígeno en el ánodo.
Beneficios del hidrógeno verde
El hidrógeno verde ofrece importantes ventajas:
- Limpio: Su proceso de producción a partir de agua y energía renovable no produce CO2, generando solo vapor de agua como subproducto.
- Ligero: Es el elemento más ligero, facilitando su almacenamiento y transporte.
- Versátil: Puede utilizarse para generar diferentes tipos de energía, como eléctrica, térmica o cinética.
Desafíos del hidrógeno verde
A pesar de sus beneficios, el hidrógeno verde enfrenta ciertos retos:
- Inflamabilidad y volatilidad: Su alta inflamabilidad y volatilidad requieren estrictos protocolos de seguridad.
- Coste de producción: La producción de hidrógeno verde es actualmente costosa debido a la energía necesaria para la electrólisis. No obstante, la disminución en el coste de las energías renovables, como la solar y la eólica, podría reducir el precio de producción en el futuro.
Para superar estos desafíos, se necesitan inversiones significativas en infraestructuras e investigación. Según un informe de la Agencia Internacional de Energía Renovable (IRENA), se espera que el coste de los electrolizadores pueda disminuir entre un 40% y un 80% en los próximos años, lo que podría hacer al hidrógeno verde más accesible a partir de 2030.
¿Para qué sirve el hidrógeno verde?
El hidrógeno verde es una forma limpia y sostenible de hidrógeno que se obtiene mediante electrólisis utilizando energía renovable. Su aplicación ofrece múltiples beneficios y puede desempeñar varios roles cruciales en la transición energética.
En la industria
En la industria, el hidrógeno verde puede sustituir al hidrógeno gris en la producción de amoniaco, fertilizantes, acero y refinado del petróleo, eliminando las emisiones de CO₂ y ayudando a descarbonizar estos sectores clave.
Como almacenamiento de energía
El hidrógeno verde puede almacenar energía renovable a gran escala, actuando como un reservorio para equilibrar la red eléctrica y garantizar un suministro constante de energía limpia.
Como combustible
El hidrógeno verde puede revolucionar el transporte, ofreciendo una alternativa limpia para camiones, barcos y aviones. Es ideal para reducir las emisiones en el transporte marítimo y aéreo, y también puede transformar el transporte ferroviario y de mercancías pesadas.
Uso doméstico
En el ámbito doméstico, el hidrógeno verde puede proporcionar calefacción y electricidad de manera eficiente, ofreciendo una alternativa ecológica a los métodos tradicionales de energía.
Futuro del hidrógeno verde en España y la UE
El Acuerdo de París incluye a 197 países comprometidos a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y evitar la subida de la temperatura global. Actualmente, se encuentra 1ºC por encima de los niveles preindustriales, a tan solo 0,5ºC de alcanzar efectos probablemente devastadores, indican los científicos. Ante este escenario, el hidrógeno verde tiene un papel protagonista hacia la creación de una economía sostenible.
La Unión Europea ha tomado iniciativa en la fabricación de electrolizadores más competitivos, y la instalación de estaciones de hidrógeno por carretera para el transporte. La estrategia a llevar a cabo, debe centrarse en aquellos sectores más difíciles de electrificar como el marítimo, el de aviación o el de industrias en las que se necesitan procesos de alta temperatura.
Para asegurarse del crecimiento de las tecnologías del hidrogeno verde, se han marcado tres horizontes hasta el año 2050:
- Primera fase 2020-2024: La instalación de 6 GW de electrolizadores y la producción de 1 millón de toneladas de hidrógeno verde. Los electrolizadores se establecerán junto a refinerías, plantas de acero y complejos químicos. También se necesitarán hidrogeneras para suministrar a transportes eléctricos como camiones y autobuses.
- Segunda fase 2025-2030: Una capacidad de 40 GW -lo que equivale a la producción de 10 millones de toneladas de hidrógeno-. Se espera que, en este punto, se empiece a hacer gradualmente competitivo, generando la demanda industrial de nuevas aplicaciones en sectores de acero y fabricación de camiones y ferrocarriles, incluso en el transporte marítimo.
- Tercera fase 2030-2050: Las tecnologías del hidrógeno se expandirán en gran escala, y así poder llegar a aquellos sectores más difíciles de descarbonizar. Se espera que una cuarta parte de la electricidad renovable se use para producir hidrógeno limpio en 2050.
Otros países de la Unión Europea como Alemania siguen ambiciosos retos pretendiendo instalar 10 GW para ese mismo año. Le siguen Francia e Italia con el objetivo de 6,5 GW y Países Bajos con 6 GW.
Por otro lado, España publicó su Hoja de Ruta del Hidrógeno, con su visión puesta entre el año 2030 y 2050. En ella prevé la instalación de 4 GW de potencia instalada en los electrolizadores, un 10% de la UE, y un hito intermediario para 2024 de tener una capacidad de entre 300-600 MW. Su objetivo es posicionarse en lo alto de las tecnologías de la producción y aprovechamiento del hidrógeno verde.
España está dotada de riqueza en energías renovables como la eólica y la solar, lo que le hace tener las características adecuadas para ser la reina del hidrógeno verde en Europa. En su Hoja de Ruta propone: “el impulso de la cadena de valor del hidrógeno mediante la creación de clústers tecnológicos y proyectos piloto a escala regional, el fomento de la innovación industrial, el apoyo a las zonas de transición justa y la disponibilidad de energía renovable a precios competitivos”.
Por tanto, para alcanzar los objetivos de crear una economía sostenible con el fin de reducir la emisión de gases de efecto invernadero, es necesario que los países dependan menos de la importación de combustibles fósiles, y llevar a cabo una estrategia donde la mayor parte del hidrógeno utilizado en las industrias provenga de energías renovables.
Preguntas frecuentes
¿Por qué el hidrógeno gris es un problema para el planeta?
El hidrógeno gris se produce a partir de combustibles fósiles, como el gas natural, mediante un proceso que emite grandes cantidades de dióxido de carbono (CO2) a la atmósfera. Estas emisiones contribuyen al cambio climático y al calentamiento global, lo que convierte al hidrógeno gris en una opción menos sostenible en comparación con el hidrógeno verde.
¿Qué riesgos pueden existir con el hidrógeno verde?
Aunque el hidrógeno verde es una opción más limpia, puede presentar algunos riesgos asociados, como su alta inflamabilidad y volatilidad. Estos riesgos requieren estrictas medidas de seguridad para el almacenamiento y manejo del hidrógeno.
¿Es seguro usar hidrógeno verde?
Sí, el hidrógeno verde puede ser seguro de usar cuando se toman las precauciones adecuadas. Las medidas de seguridad incluyen el almacenamiento en condiciones controladas y la implementación de protocolos de manejo que minimicen los riesgos de fugas y explosiones.
¿Qué tipo de agua se necesita para obtener el hidrógeno verde?
Para la producción de hidrógeno verde se puede utilizar agua potable, desmineralizada o de mar, dependiendo del tipo de electrolizador. Sin embargo, el agua desmineralizada es preferida para evitar la acumulación de impurezas que puedan dañar el equipo.
¿Qué residuos genera el hidrógeno verde?
El principal subproducto del hidrógeno verde es el vapor de agua. No se generan residuos tóxicos o contaminantes en el proceso de electrólisis si se utiliza agua limpia y energía renovable.
¿Cuántos litros de agua se necesitan para obtener 1 kg de hidrógeno?
La producción de hidrógeno verde requiere agua para los electrolizadores y el proceso general. Esta agua debe ser tratada según su origen y la tecnología de electrólisis utilizada. Se estima que para generar 1 kg de hidrógeno se necesitan entre 27 y 48 litros de agua, siendo 37 litros una cifra promedio con electrólisis alcalina. Además, parte de esta agua se utiliza para enfriar el sistema y se recircula, aunque se debe reponer una pequeña fracción periódicamente.
¿Es el hidrógeno verde fácil de transportar?
El hidrógeno verde es ligero y tiene una baja densidad, lo que puede complicar su transporte. Se requiere compresión o licuefacción para facilitar su manejo y almacenamiento, lo que puede aumentar los costos y la complejidad logística.
Articulo interesante y muy bien explicado. Gracias por la info.