Brais Armiño, de la V promoción de la ELU, ingeniero de energías y apasionado de las energías renovables, nos habla del hidrógeno y el papel que puede desempeñar este en nuestro futuro.
En los últimos tres años, la energía ha sido uno de los principales temas de conversación alrededor de todo el mundo. Primero fue durante el coronavirus, con unos precios irrisorios tirados por la desaparición de la demanda provocada por las cuarentenas y la parada de la industria a nivel mundial, después, la reactivación de esta impulsó unos precios al alza, todavía más espoleados por el “atracón” del Ever Given en el Canal de Suez. Ya en el último año, 2022, la Guerra de Ucrania y las sanciones a Rusia terminaron de poner de manifiesto que esto de la energía es un asunto de máxima importancia para el desarrollo del ser humano y que su escasez puede provocar verdaderas hecatombes.
Estos hechos han evidenciado ante toda la sociedad algo que quizás no era tan llamativo para muchos y es que necesitamos energía para vivir, pero sobre todo que esta necesidad nos hace tremendamente dependientes de aquellos que nos puedan dar este recurso.
En el caso más cercano, se ha podido apreciar durante este último año como Europa ha tenido que prescindir de gran parte del gas natural y del petróleo ruso como respuesta ante la invasión de Ucrania. Repudiar este combustible barato y que nunca nos había fallado hasta el momento, ha disparado los costes de la energía en prácticamente todos los países del mundo, pero muy sensiblemente en Europa, donde hasta la industria ha tenido que cerrar debido a las facturas inasumibles y los gobiernos han temido por tener que programar apagones ante la falta de fuentes energéticas.
Creo que después de esta experiencia, a nadie en el viejo continente se le escapa que la energía es un bien fundamental para el desarrollo de cualquier sociedad, un bien que genera dependencia de aquellos que disponen de él y que nos pueden cortar el grifo en cualquier momento. Un bien que hasta ahora ha sido barato y fiable, porque aquellos que nos lo proveen han querido que fuese así.
Barata, fiable y… sostenible. Estas son las tres patas en las que se deben de sustentar los sistemas energéticos de cualquier país. El objetivo que debe de perseguir cualquier ente gobernante que busque asegurar la competitividad a largo plazo de sus ciudadanos.
Barata porque la industria irá allá donde los recursos sean competitivos. No es casualidad que los altos hornos en España estén cerca de las minas de carbón o que las grandes fábricas de aluminio se encuentren en ubicaciones con una electricidad muy barata, como los países nórdicos. Fiable porque no nos podemos permitir apagar las luces de nuestras oficinas, las calefacciones de nuestras casas o los quirófanos de nuestros hospitales. Es un requisito que la energía esté siempre ahí, y aunque de las tres patas esta pueda sonar menos atractiva, recordad que en España se han vuelto a encender centrales de carbón en 2022, una fuente de energía que ya no es ni barata y ni mucho menos sostenible. Pagaremos lo que haga falta por quemar lo que sea cuando el frío apriete y la economía se resienta.
Nos queda el ultimo sostén de los sistemas energéticos que todos buscamos, que es el de la sostenibilidad, y es que si hablamos de competitividad, tenemos que hablar de futuro, y por supuesto, nada de lo que hagamos hoy debería de comprometer la posibilidad de seguir haciéndolo mañana. Por ello, los combustibles que consumimos hoy en día, como son el petróleo, el gas natural o el carbón, no se ven como alternativas viables a futuro, principalmente por el daño que infligen al medioambiente, a través de las emisiones nocivas de gases de efecto invernadero que se producen durante su combustión, pero también porque son recursos finitos, que no se regeneran al ritmo al cual las consumimos y que podrían dejar a nuestra sociedad sin fuentes de energía en un futuro no muy lejano.
Tanto la competitividad económica como la disponibilidad de los combustibles fósiles no se habían puesto en duda hasta hace un par de años, sin embargo, algo que preocupa, y mucho, desde hace ya un tiempo es el impacto medioambiental que estos pueden tener. Es por ello, que ya desde antes del siglo XXI, prácticamente la totalidad de los países a nivel mundial han acordado trabajar por reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, principalmente el CO2. Se acordó primero en el famoso Protocolo de Kyoto (1997) y se ratificó en el Acuerdo de París, pacto tras el cual las naciones de todo el mundo se emplazaban a limitar el aumento de temperaturas a nivel global a, como mucho 2ºC, haciendo esfuerzos para reducirlos a 1,5 ºC sobre las temperaturas preindustriales.
Es tras la firma de este último acuerdo, cuando se ponen objetivos concretos, y sobre todo cuando se comienza a poner en foco en el despliegue de las energías renovables y en la electrificación de la economía con el objetivo de poder llevar dichas fuentes de energía al consumidor de una forma directa.
En resumen, nuestra sociedad debe de ser neutra en emisiones de dióxido de carbono en el año 2050 si queremos limitar el aumento de la temperatura global a 1,5ºC, y creedme, no queremos llegar a los 2ºC, aunque eso, es un artículo para otro día.
Para ser capaces de eliminar las emisiones de CO2 de nuestras actividades, es necesario, como dijimos, desplegar toda la energía renovable (eólica, fotovoltaica, hidráulica, etc.) como podamos y al mismo tiempo llevarla al consumidor final (industria, comercios, hogares, etc.) de la forma más directa posible, lo que se hace electrificando tantas aplicaciones como sea posible (vehículos, calefacciones, hornos, etc.).
Sin embargo, existe una gran cantidad de sectores, que son muy difíciles o imposibles de electrificar. Sectores como el transporte pesado (camiones, barcos o aviones) en el que las baterías son demasiado pesadas y con tiempos de recarga demasiado lentos, la industria que consume calor a alta temperatura (más de 300ºC), la industria química (producción de metanol, de amoníaco o de multitud de químicos) o el almacenamiento de energía a gran escala son algunos de las aplicaciones o usuarios conocidos como difíciles de abatir, y en las que los electrones no son una alternativa económica o técnicamente viable.
Es aquí donde el hidrógeno tendrá mucho que aportar en los sistemas energéticos descarbonizados que perseguimos, y por lo que ha cobrado tanta importancia en los últimos años. El hidrógeno permitirá llevar las energías renovables allá donde la electricidad no llega.
Pero antes que nada, ¿qué es el hidrógeno? ¿por qué en los últimos dos años está recibiendo tanta atención?
El hidrógeno, que es un gas, es un elemento tremendamente conocido y utilizado ya en la actualidad, pero apuesto a que muchos habéis notado como cada vez se habla más de él desde hace un par de años. Esto se debe principalmente a que hasta ahora, sus usos han estado reservados a aplicaciones muy concretas, como puede ser el tratamiento del petróleo en las refinerías, o la producción de fertilizantes. En esta última el hidrógeno (H2) y el nitrógeno (N2) se combinan para formar amoníaco (NH3), el cual es el componente principal de la mayoría de los fertilizantes que se comercializan hoy en día y al cual se le debe reconocer su papel en el gran crecimiento poblacional del siglo XX. Otras aplicaciones utilizan hidrógeno en sus procesos pero entre estos dos sectores consumen más del 90 % del hidrógeno a nivel mundial.
Pese a que simplemente estemos hablando de dos sectores, el tamaño de éstos provoca que el consumo actual del hidrógeno no sea un asunto baladí. Hoy en día, la generación de hidrógeno absorbe un 3% de la energía consumida a nivel mundial y anualmente suma tantas emisiones de dióxido de carbono como Indonesia y el Reino Unido juntos.
Sin embargo, el hidrógeno lleva desempeñando este rol muchos años, durante ya casi un siglo desde que el amoníaco se comenzó a fabricar para la producción de fertilizantes. Entonces, ¿por qué se ha intensificado tanto el interés en este elemento últimamente?
La realidad es que lo que el hidrógeno es hoy en día, poco tiene que ver con lo que puede llegar a ser en unos años. Como os comentaba un par de párrafos antes, el hidrógeno consumido en la actualidad genera emisiones de CO2. Esto es porque se produce a partir de combustibles fósiles como el gas natural o el carbón. El hidrógeno producido siguiendo estas rutas se conoce como hidrógeno gris.
Por el contrario, el futuro (y en cierta medida el presente) es mucho más prometedor.
¿Qué pensaríais si os digo que se puede producir hidrógeno sin ningún tipo de emisión de CO2 asociada?
Siempre ha existido un método alternativo a la producción de hidrógeno a partir de los combustibles fósiles. Este método consiste en aplicar una corriente eléctrica al agua, que está compuesta por hidrógeno y oxígeno. Si aplicamos la energía suficiente seremos capaces de romper la molécula de agua y obtener corrientes separadas de ambos gases. Este proceso, la electrólisis, se realiza en un equipo llamado electrolizador, al cual se le introduce agua y se conecta a una fuente de electricidad para producir el deseado hidrógeno. Si esta electricidad proviene de fuentes renovables como la fotovoltaica o la eólica, el hidrógeno producido pasará a conocerse como hidrógeno verde o renovable y se producirá sin ningún tipo de emisión de CO2 asociada. Sin contaminar.
Hasta ahora, este proceso ha sido poco utilizado, principalmente por los altos costes de las energías renovables. La buena noticia es que el avance en los últimos 10 años de las energías solar y eólica está permitiendo generar electricidad renovable a costes muy competitivos, con los cuales el hidrógeno renovable se podrá producir también a costes competitivos con el hidrógeno gris.
Pero lo mejor del hidrógeno renovable es que no solo se puede utilizar para reemplazar los consumos de hidrógeno gris.
En efecto, el hidrógeno se puede utilizar como elemento para tratar el petróleo, o componente para producir fertilizantes, ¡pero es mucho más que eso! Este gas es un combustible como cualquier otro (gas natural, gasolina o carbón) y por tanto se puede quemar para generar calor, por ejemplo, en hornos industriales, calderas o incluso plantas de generación de energía eléctrica como son las grandes centrales que hoy en día queman gas natural o carbón.
Además, puede utilizarse en vehículos en los que, mediante una reacción en el “corazón” de estos equipos, la pila de combustible, se produce electricidad a partir del hidrógeno, en un proceso inverso al que ocurre en el electrolizador. Esta electricidad después alimenta a un motor que mueve el vehículo como en cualquier vehículo eléctrico.
Lo mejor de todos estos procesos es que como resultado del uso del hidrógeno para obtener energía (cuando lo quemamos o utilizamos en la pila de combustible) solo obtenemos agua. Repito, el uso del hidrógeno como combustible genera agua pura como residuo. No más emisiones de CO2.
De hecho, y como dato curioso, Antoine Lavoisier, quién puso el nombre a este gas tan particular, lo hizo así porque detectaba que al quemarlo se originaba vapor de agua como producto, y por tanto uniendo los vocablos griegos —hydro (agua) y genes (nacimiento) se le puso tan bonito nombre a este elemento.
El hidrógeno renovable será especialmente importante para llevar los beneficios de las energías renovables a los sectores difíciles de abatir, mencionados anteriormente. Estos sectores no son pocos y hoy en día representan más del 30% de las emisiones totales del planeta, las cuales gracias al hidrógeno podrán reducirse a 0.
Asimismo, una propiedad muy interesante del hidrógeno más allá de poder utilizarse en todos estos posibles usos finales, es que permite almacenar la energía renovable y transportarla en grandes cantidades y a través de grandes distancias. Por ello, el hidrógeno no se conoce como una fuente de energía, sino como un vector energético. Un elemento utilizado para almacenar, transportar la energía y entregársela al consumidor final.
Pero esto no es todo, ¿alguna vez te has preguntado a dónde va el dinero que pagamos cuando llenamos el depósito de nuestros coches, cuándo encendemos las calderas de nuestras casas e industrias o cuando arrancan las centrales de generación de energía a partir de combustibles fósiles? En efecto, Rusia, Qatar, Argelia, Nigeria, Arabia Saudí, Estados Unidos… todos estos países se llenan los bolsillos cada vez que consumimos combustibles fósiles, más de 20.000 M€ por año les entregamos a terceros países porque no tenemos la capacidad de generar y consumir nuestra propia energía para vehículos, industrias u hogares… ¿o sí?
En España tenemos viento, tenemos sol, tenemos agua… ¡tenemos potencial!
Si jugamos bien nuestras cartas, gracias a las energías renovables y al hidrógeno no solo podremos dejar de enviar dinero a estos países, de los cuales dependemos enormemente, sino que también podremos producir hidrógeno que otros países con mayores consumos y peores recursos renovables, como es el caso Alemania, nos comprarán, generando riqueza y ganando una relevancia geopolítica de la que no disponemos en la actualidad.
Lo decíamos al comienzo del artículo, seguridad en el suministro, competitividad en los costes y sostenibilidad que garantice el uso futuro de nuestros recursos. El hidrógeno puede permitir a los países con buenos recursos renovables como es el caso de España, no solo cumplir con estos tres pilares, sino también dotarnos de una soberanía energética que no hemos tenido hasta el momento, además de ser un socio energético para terceros países como Alemania, que no disponen del sol y el viento del que disponemos nosotros. Este es el motivo por el cual este vector energético ha recibido tanta atención en los últimos años.
Escrito por Brais Armiño