El vector energético conocido como hidrógeno verde

Vector energético

Se denomina vector energético a aquellas sustancias o dispositivos que almacenan energía, de tal manera que ésta pueda liberarse posteriormente de forma controlada. Se diferencian de las fuentes primarias de energía en que, a diferencia de éstas, se trata de productos manufacturados, en los que previamente se ha invertido una cantidad de energía mayor para su elaboración. Ejemplos típicos de vectores energéticos son las baterías, las pilas, condensadores, el hidrógeno, el agua contenida en una represa, aunque existen multitud de variantes más, como los volantes inerciales, o incluso depósitos de aire comprimido o resortes.

El hidrogeno como vector energético

El hidrógeno es el elemento químico más simple que existe. Formado por un protón y un electrón (en su isótopo más común) ocupa el primer lugar de la tabla periódica. Es, también, el elemento más abundante del universo. Sin embargo, en la Tierra, apenas lo encontramos en solitario. Siempre aparece combinado formando moléculas más complejas como la del agua (hidrógeno más oxígeno).

El hidrógeno, usado como combustible, tiene la ventaja de que libera energía sin liberar gases contaminantes. Al reaccionar con el oxígeno durante la combustión, genera vapor de agua. Sin embargo, esto no garantiza que el ciclo de vida del hidrógeno sea limpio y no produzca emisiones de CO2.

El hidrógeno hay que sintetizarlo, porque no hay mucho en nuestro planeta. En forma de hidrógeno molecular solo lo encontramos en las capas altas de la atmósfera y en las emanaciones volcánicas, esto quiere decir que no es una fuente de energía en sí, si no un vector energético. Para producirlo, hace falta separarlo de otros elementos, para lo que hay que consumir importantes cantidades de energía. En función del proceso, el combustible resultante tiene una huella de carbono diferente y recibe también un nombre distinto.

Hidrógeno negro o marrón. 

Este se produce a partir de la gasificación del carbón, un proceso que genera grandes cantidades de dióxido de carbono. En la actualidad, es un método en desuso, salvo en China. Aun así, según la Agencia Internacional de la Energía (AIE), la producción de hidrógeno es responsable del 2 % del consumo de carbón en todo el planeta.

Hidrógeno gris. 

En este caso, se produce a partir del metano o gas natural, un proceso que también genera CO2. En la actualidad, algo más del 75 % de los 70 millones de toneladas de hidrógeno producidas anualmente procede del metano, según la AIE.

Hidrógeno azul. 

Si en cualquiera de los procesos anteriores aplicamos tecnologías para capturar el carbono liberado, hablamos de hidrógeno azul. Este proceso es caro, el hidrógeno azul todavía no es rentable.

Hidrógeno verde. 

El hidrógeno que se produce mediante la electrólisis del agua (la ruptura de su molécula) utilizando energía renovable es lo que se conoce como hidrógeno verde. De acuerdo con la AIE, en la actualidad suma menos del 1 % de la producción total de hidrógeno.

Existen también métodos para producirlo a partir de petróleo, aplicando energía de origen nuclear para la electrólisis (hidrógeno morado) o a través de procesos biológicos, entre otros. Todos ellos se encuentran ante retos similares y un gran desafío. El problema hoy por hoy es que para producir y transportar el hidrógeno hay que gastar más energía que la que luego se consigue cuando se quema.

La pregunta es si realmente podemos generar la energía suficiente como para producir todo el hidrógeno que nos haría falta. Para hacerse una idea de todo el combustible fósil que habría que reemplazar, a nivel global se consumen más de 100 millones de barriles de petróleo al día, según la administración energética de EE. UU. Eso son cerca de 4.500 millones de toneladas al año, el 70 % de las cuales se usa en transporte.

La demanda de hidrógeno en la actualidad procede, sobre todo, de la industria. Los 70 millones de toneladas que se producen anualmente se destinan, en partes casi iguales, a la industria petroquímica y a la producción de amoniaco. Hablamos siempre de hidrógeno generado a partir de combustibles fósiles, un proceso que, según la AIE, emite 830 millones de toneladas de CO2 al año.

La apuesta por el hidrógeno verde pasa, en primer lugar, por eliminar las emisiones de los sistemas actuales de producción de hidrógeno. Pero los planes más ambiciosos, como el desarrollado por la Unión Europea, van más allá. El hidrógeno verde es visto como una forma de reemplazar los combustibles fósiles sin cambiar el sistema de transporte ni el productivo y, al mismo tiempo, un vector en el que almacenar la electricidad de fuentes renovables.

Planta de Puertollano

El 13 de mayo de 2022 se inauguró la planta de producción de hidrógeno verde para uso industrial de Puertollano. La planta propiedad de Iberdrola tiene capacidad para generar hasta 3.000 toneladas al año. Su inversión alcanza los 150 millones de euros. Además de las instalaciones de hidrógeno, incorpora una planta solar fotovoltaica integrada con 100 MW de potencia y una producción anual que se estima en 156.000 MWh. La empresa calcula que cada año evitará la emisión de unas 78.000 toneladas de dióxido de carbono.

Para la generación de hidrógeno la planta de Puertollano incorpora uno de los sistemas de electrólisis de mayor tamaño el mundo y se abastecerá de la energía renovable suministrada por la planta solar. La multinacional eléctrica precisa que la instalación contará con paneles bifaciales y un sistema de baterías de iones de litio con una capacidad de almacenamiento de 20 MWh.

El hidrógeno renovable que salga de las nuevas instalaciones de Iberdrola se aprovechará en la fábrica de amoniaco del Grupo Fertiberia en Puertollano, lo que le permitirá reducir su consumo de gas natural en un 10%. En el futuro Iberdrola quiere aprovechar también el calor residual que genera la planta de hidrógeno durante la electrólisis para establecer “una red de calor 100% verde” en el propio municipio y reducir su dependencia de los combustibles fósiles para la calefacción.

La puesta en marcha de la planta de Puertollano representa la primera fase del plan que prevé el desarrollo por parte de Iberdrola de 40.000 toneladas anuales de hidrógeno verde para el consumo de Fertiberia de aquí a 2027, con una inversión potencial de 1.800 millones de euros.

La planta cuenta con 11 tanques con una capacidad individual de 133 metros cúbicos que le permiten almacenar unos 6.000 kilos de hidrógeno. Los depósitos, de 23,5 metros de alto y un diámetro de 2,8, están construidos en acero. La de Puertollano no es la primera iniciativa protagonizada por el hidrógeno verde que impulsa Iberdrola. Unos meses antes empezaba a producir en su planta de la Zona Franca de Barcelona para suministrar energía limpia a los buses metropolitanos y ya ha presentado más de medio centenar de propuestas al programa Next Generation de la UE.

Planta de la Zona franca de Barcelona

En enero de 2022 comenzó a operar la planta de hidrógeno verde ubicada en el Polígono de la Zona Franca. Iberdrola ha construido y explota la nueva planta que ha sido impulsada por el Consorci de la Zona Franca de Barcelona (CZFB) y su principal objetivo es proveer de hidrógeno verde a los autobuses de TMB que circular por las calles de los diferentes barrios, así como el resto de flotas de vehículos eléctricos con pila de hidrógeno que transportan mercancías en el área de Barcelona. Esta planta ha sido certificada conforme a la norma ISO-19880-1:2020 que establece las condiciones mínimas de seguridad que tienen que cumplir las instalaciones.

La nueva planta de hidrógeno verde no solo abastecerá a los vehículos con una energía limpia a través de la cual se pueden desplazar, sino que impulsará el uso del hidrógeno en el transporte ferroviario de mercancías y pasajeros. El grupo CAF y Iberdrola han firmado un acuerdo en el que se suministrará de hidrógeno verde libre de emisiones al transporte ferroviario y al transporte de pasajeros desde esta planta impulsada por el CZFB.

Clúster Puerta de Europa

El clúster Puerta de Europa de hidrógeno verde, que se situará en Huelva, es un proyecto con financiación europea impulsado por la Junta de Andalucía. El clúster integrará hasta 600 MW de electrolizadores y cuenta con el apoyo de más de 80 empresas.

Iberdrola, junto con la Universidad de Huelva y Fertiberia, impulsa este proyecto, que supondrá una inversión de 2.200 millones de euros y la creación de 20.000 empleos totales (directos, indirectos e inducidos).

El tren de hidrógeno de CAF

En febrero de 2022 Iberdrola y el grupo CAF firmaron un acuerdo para impulsar el uso del hidrógeno verde en el sector ferroviario y en el transporte de pasajeros. 

Este proyecto, liderado por CAF, se encuentra ya en una fase avanzada del diseño y fabricación de un prototipo de tren de hidrógeno que tomando como base una unidad de cercanías de la serie Civia de RENFE, instalará en dicha unidad un nuevo sistema de generación eléctrica a partir de la hibridación de la energía proveniente de pilas de hidrógeno y baterías, integrándose a su vez con el sistema de tracción ya existente en el vehículo, y constituyendo así uno de los primeros demostradores ferroviarios de vehículo bimodo con pila de hidrógeno.

Voces críticas 

En el artículo Asalto al tren del hidrógeno de Antonio Turiel se ofrece una visión crítica del hidrógeno en general y del hidrógeno verde en particular.