Cada vez es mayor la tendencia de considerar el hidrógeno verde como una de las opciones más apropiadas de cara a la necesidad de descarbonización del planeta, un desafío que se han marcado países de todo el mundo para 2050. Carlos Valverde, ingeniero de minas y colaborador del Comité de Energía del Instituto de Ingeniería de España, explica en Soziable.es los beneficios que presenta este combustible sostenible.
- ¿De qué forma puede ayudar el hidrógeno verde en el proceso de descarbonización?
El hidrógeno verde juega un papel fundamental en la descarbonización de la economía gracias a sus factores diferenciales. En primer lugar, su capacidad de reemplazar a los combustibles fósiles con cero emisiones, ya que no emite gases de efecto invernadero ni efluentes contaminantes. Además, el hidrógeno tiene una alta densidad energética, es decir, una gran cantidad de energía por unidad de masa, y sus materias primas son agua y energía renovable. Esto lo convierte en una alternativa prácticamente infinita, a diferencia de los combustibles fósiles que son limitados. El hidrógeno es una solución óptima para aplicaciones donde la electrificación es difícil o no es práctica ni rentable.
El hidrógeno verde tiene la capacidad de funcionar como un vector energético, lo que permite almacenar y transportar energía renovable
En segundo lugar, el hidrógeno verde tiene la capacidad de funcionar como un vector energético, lo que permite almacenar y transportar energía renovable. Aunque el almacenamiento energético ha sido objeto de estudio y desarrollo durante muchos años, sigue sin ser una solución sostenible para las industrias debido a su alto coste de inversión, sus restricciones geográficas y limitaciones de escalabilidad, la eficiencia end-to-end, los ciclos de carga y descarga, la vida útil y el impacto ambiental. Cada forma de almacenamiento de energía tiene sus ventajas e inconvenientes, pero hoy en día no existe prácticamente ninguna que satisfaga las necesidades de la industria de manera económica y sostenible. Actualmente, el hidrógeno verde tiene también sus limitaciones como vector energético, no obstante, se está posicionando para convertirse en una alternativa para añadir valor a un potencial mix de dote de flexibilidad al sistema eléctrico, que será necesario con la descarbonización del sector eléctrico.
En tercer y último lugar, el hidrógeno verde presenta menos restricciones geográficas que los combustibles fósiles, siempre que se cuente con acceso a energía renovable y agua. Esto puede minimizar los riesgos geopolíticos y económicos relacionados con la generación de energía eléctrica y ayudar a aumentar la independencia energética de muchos países.
- El hidrógeno verde presenta importantes ventajas como que se trata de una fuente de energía 100% sostenible y de fácil almacenamiento. Sin embargo, cuenta también con significativas desventajas, pues es una fuente de energía muy inflamable y que tiene un elevado coste. ¿Cómo se podrían solventar estas desventajas?
El hidrógeno (H2) tiene un límite de inflamabilidad que se sitúa entre el 4% y el 75%. Esto significa que, si se expone a una fuente de ignición dentro de este rango de concentración, existe el riesgo de propagación de la llama. Sin embargo, debido a su baja densidad, el hidrógeno tiende a dispersarse rápidamente en el ambiente. Por lo tanto, en exteriores, el riesgo se reduce significativamente. Por otro lado, en instalaciones interiores, es necesario asegurar una buena ventilación para evitar la acumulación de concentraciones de hidrógeno y contar con un sistema de monitorización. Estas medidas son muy comunes en muchas industrias.
Muchos expertos del sector prevén que el coste disminuirá a medida que el mercado del hidrógeno verde crezca
Aunque hoy en día, en ciertos contextos, puede existir un coste adicional por el uso de hidrógeno verde como sustituto del gas natural, este sobrecoste es cada vez menor. Muchos expertos del sector prevén que disminuirá a medida que el mercado del hidrógeno verde crezca, los costes de los equipos (electrolizadores) se reduzcan debido a las economías de escala, los rendimientos de los equipos mejoren, es decir, produzcan más hidrógeno con menor consumo de energía, y los precios de la energía renovable utilizada como materia prima para los electrolizadores disminuyan.
- Cuando la energía producida por fuentes eólicas, hidráulicas y/o solares resulte insuficiente para alimentar a todo el territorio español, ¿podría ser el hidrógeno verde una alternativa?
El mercado del hidrógeno verde está enfocado fundamentalmente en la descarbonización de las industrias difíciles de electrificar. Es un sustituto limpio de los combustibles fósiles, ya que no emite gases de efecto invernadero y, además, tiene una alta densidad energética (energía por unidad de masa). Las empresas difíciles de electrificar son principalmente las industrias del acero, cemento, fertilizantes, químicas, papel y las de movilidad de largo recorrido, aviación y transporte marítimo.
Aunque el hidrógeno verde también es un vector energético, es decir, un producto capaz de almacenar y distribuir energía renovable, no es una fuente de energía primaria en sí mismo. Por lo que no podrá nunca sustituir a las energías renovables, ya que, de hecho, el hidrógeno verde se genera en un proceso que utiliza como materias primas energía renovable y agua.
En el ámbito de la energía, el hidrógeno verde podrá ser una forma de almacenamiento que brinde apoyo a una red eléctrica generada con renovables que requerirá almacenamiento dada la naturaleza intermitente de la energía renovable. Este mix de almacenamiento contará presumiblemente con diferentes tecnologías.
- Para alcanzar el objetivo de cero emisiones netas en 2050, ¿de qué forma deberían combinarse las diferentes fuentes de energía en el territorio español?
España cuenta con un buen recurso eólico debido a su extensa costa y altiplanicies
Para alcanzar el objetivo de cero emisiones, será necesario sustituir las fuentes de energía no renovables. Esto implica seguir apostando por las energías renovables más establecidas, como la energía solar. España tiene uno de los recursos solares más altos de Europa y una de las mayores extensiones territoriales, lo que la convierte en uno de los países con mayor potencial en esta fuente de energía. También se debe seguir apostando por la energía eólica terrestre, ya que España es uno de los líderes europeos en este sector y cuenta con un buen recurso eólico debido a su extensa costa y altiplanicies. A medida que las localizaciones para desarrollar energía renovable en tierra disminuyan, y se conviertan en el recurso escaso, será necesario explorar y desarrollar la energía eólica marina y la energía solar flotante, si bien esta última se encuentra en un estado de madurez menor.
La complejidad de un mix 100% renovable radica en la capacidad de garantizar la estabilidad de la red mediante el almacenamiento de energía. Actualmente, el almacenamiento energético presenta desafíos debido a su alto costo de inversión, restricciones geográficas, limitaciones de escalabilidad, eficiencia de extremo a extremo, ciclos de carga y descarga, vida útil y el impacto medioambiental. Por lo tanto, será necesario encontrar un conjunto de tecnologías de almacenamiento que puedan brindar soporte a la red eléctrica.
- Hace 15 años hubo también un boom del hidrógeno, pero este pronto se disipó porque la energía renovable no estaba tan desarrollada como ahora. ¿Cree que en esta ocasión será diferente?
El despliegue de las energías renovables ha jugado un papel importante en el desarrollo del hidrógeno verde, ya que existe una correlación directa, positiva y alta entre el coste de producción de hidrógeno verde y el coste de la energía renovable.
La expansión de la energía renovable contribuye a que sea más rentable producir hidrógeno verde. A medida que el coste de las tecnologías de energía renovable continúe disminuyendo a lo largo de los años, también lo hará el coste de producir hidrógeno verde.
Según el Centro Nacional de Energías Renovables (CENER) de España, el coste nivelado de la energía (LCOE) de la eólica terrestre ha disminuido un 30% entre 2010 y 2019 y el de la solar fotovoltaica, un 80% durante el mismo período.
- ¿En qué sectores resultará complicado emplear el hidrógeno verde como fuente de energía?
El hidrógeno verde puede no ser competitivo en sectores donde la electrificación es una opción viable. Esto se debe a que el proceso de generación de hidrógeno verde, la electrólisis, utiliza agua y energía renovable como materias primas. Si la energía renovable, que es una fuente de energía primaria, puede cumplir con los objetivos de descarbonización por sí sola, entonces la conversión adicional en hidrógeno renovable no aporta valor adicional. Sin embargo, hay algunos sectores, como la industria pesada o el transporte de larga distancia, donde el hidrógeno verde puede ser una opción más viable que la electrificación debido a la densidad energética del hidrógeno y la necesidad de almacenar energía a gran escala.
- Según el estudio ‘Global Hydrogen Trade to Meet the 1.5°C Climate Goal: Green Hydrogen Cost and Potential’ de la Agencia Internacional de Energías Renovables, España podría situarse entre los 15 primeros países del mundo en producción de hidrógeno verde para el año 2050. ¿Qué circunstancias tendrían que darse para que esto llegase a suceder?
En primer lugar, el desarrollo de la demanda de hidrógeno renovable por parte de la industria en España que depende de que se solventen una serie de desafíos de mercado.
La industria considera el hidrógeno verde como un sustituto del gas natural o del hidrógeno gris
Es cierto que, a grandes rasgos, la industria considera el hidrógeno verde como un sustituto del gas natural o del hidrógeno gris. Esto significa que, sin tener en cuenta la propuesta de valor de un producto descarbonizado, las industrias tratarán de buscar la mayor paridad posible con su coste actual. En los sectores regulados por las directivas del mercado de emisiones de la Unión Europea, esta paridad se alcanza si el precio del hidrógeno renovable es igual al precio del gas natural más el precio de los derechos de emisión que la industria en cuestión deba asumir.
En la actualidad, la paridad con los costes de producción del hidrógeno verde se alcanzaría con un precio de entre 80 y 100 €/MWh PCS para el gas natural y de 100 €/tonelada por los derechos de emisión. Aunque en ciertos contextos, y especialmente en los últimos tiempos, estos precios hayan sido posibles, los acuerdos de compra de hidrógeno (HPAs, por sus siglas en inglés: Hidrogen Purchase Agreement) hasta la fecha son muy limitados.
Lo siguiente que debe suceder es que, del lado de la oferta, los promotores tengan la capacidad y el contexto adecuado para desarrollar proyectos de manera ágil y atractiva para todos los interesados (stakeholders), lo cual estará fuertemente correlacionado con la tramitación de los mismos. Por tanto, es necesario contar con un marco regulatorio que permita una ejecución ágil de los proyectos. Para ello, es necesario que se adopte un sistema único de tramitación que reduzca los plazos de respuesta por parte de los organismos involucrados a nivel público y que dé visibilidad y confianza a los promotores de los proyectos.
Una vez que se satisfacen los dos primeros puntos, lo siguiente que debe suceder es que el mercado, a nivel global, sea capaz de proporcionar un nivel de confort adecuado tanto a inversores como a entidades bancarias. Aunque el mercado del hidrógeno verde es todavía incipiente y la inversión conlleva cierto riesgo, éste se ve aliviado significativamente si se satisfacen los puntos anteriores.