Arfima Financial SolutionsEl hidrógeno es conocido por ser el elemento químico más ligero de la tabla periódica. Sin embargo, pronto será más bien conocido por ser uno de los elementos clave en la descarbonización de la economía. En la serie Hidrógeno verde hablaremos sobre aspectos del papel que jugará el hidrógeno en esta transición.
La importancia del hidrógeno
El hidrógeno es un compuesto que lleva años produciéndose para fines industriales. Entre los destinatarios del hidrógeno “puro” destacan particularmente la industria petrolífera, donde el hidrógeno es empleado para el refinamiento, y la agricultura, donde se utiliza para generar amoniaco, necesario para la producción de fertilizantes. No obstante, se prevé que el hidrógeno jugará un papel de mayor envergadura en las próximas décadas, particularmente por su rol como vector de energía verde.
Orígenes y destinos del hidrógeno actualmente. Fuente: IEA
Para reducir la dependencia de la economía de los finitos y contaminantes combustibles fósil, se plantea su remplazo mediante fuentes de energía inagotables y limpias, como por ejemplo la eólica o la solar. La energía de estas fuentes es convertida en electricidad, y por lo tanto la forma más inmediata de aprovecharla es mediante la electrificación de la economía. Esto supone un gran reto para muchos sectores difíciles de electrificar como, por ejemplo, la movilidad de vehículos pesados, ya que requerían de grandes baterías, que son caras, pesadas y con altos tiempos de recarga.
Como alternativa a los vehículos eléctricos con baterías (Battery Electric Vehicles oBEV) mencionados se postulan los vehículos eléctricos con pila de combustible (Fuel Cell Electric Vehicles o FCEV). Estos últimos extraen energía del hidrógeno en forma de electricidad mediante la reacción química
H2 + ½ O2 → H2O + electricidad.
Esta electricidad es empleada para la operación del vehículo de forma análoga a los BEV. La gran diferencia práctica entre BEV y FCEV es por lo tanto la manera en que almacenan su fuente de energía. En el caso mencionado de los vehículos pesados, el Hydrogen Council anticipa que los de tipo FCEV podrían ser más baratos que los de tipo BEV ya en 2025. Sin embargo, para ser una alternativa real a los vehículos con motor de combustión de hidrocarburos, el hidrógeno debe ser producido sin el uso de estos. Como veremos a continuación, esto no es lo que sucede en la actualidad.
El espectro del hidrógeno
Hoy en día la gran mayoría del hidrógeno es producido por fuentes no renovables. Aproximadamente la mitad, un 48%, es producido mediante gas natural y es denominado como hidrógeno gris. Otro 48% es producido por petróleo o carbón, este último conocido como hidrógeno negro.
La gran mayoría del hidrógeno producido con combustibles fósil se produce mediante reformado con vapor (Steam Methane Reforming o SMR), donde una molécula de agua en forma de vapor reacciona con otra de metano (fórmula química CH4) para producir hidrógeno mediante la reacción
H2O + CH4 → 3H2 + CO.
El monóxido de carbono (fórmula química CO) es además utilizado para producir más hidrógeno mediante una Water Gas Shift Reaction,
CO + H2O → H2 + CO2.
Si el dióxido de carbono (fórmula química CO2) es expulsado a la atmosfera, al hidrógeno generado mediante este proceso se le denomina hidrógeno marrón. En cambio, si el dióxido de carbono es capturado y almacenado se le denomina hidrógeno azul. Este tipo de hidrógeno es una de las apuestas a corto y medio plazo para reducir las emisiones de dióxido de carbono mientras los hidrocarburos sigan siendo competitivos.
A la larga, en cambio, estas fuentes de energía están destinadas a ser remplazadas por fuentes renovables. Para estos tipos de energía se puede aprovechar la electrólisis, que transforma el agua en hidrógeno y oxígeno (fórmula química O2) mediante la reacción
H2O + electricidad → H2 + ½ O2
Como se puede comprobar, esta reacción no produce ningún gas de efecto invernadero si la fuente de electricidad es renovable. Por este motivo a este tipo de hidrógeno se le conoce como hidrógeno verde.
El desafío
Debido a su elevado coste actual de producción respecto al hidrógeno gris o azul, actualmente menos del 0,07% del hidrógeno producido es de este tipo. Como veremos en un futuro post, este coste se debe principalmente al elevado precio de la electricidad y de la tecnología requerida para producirlo. En consecuencia, la competitividad a gran escala del hidrógeno verde con respecto a otros “colores” del hidrógeno y los combustibles fósiles convencionales dependerá fundamentalmente de la capacidad para disminuir estas fuentes de costes.
Hasta ahora el foco de la descarbonización en España ha estado puesto sobre la generación de energía a partir de fuentes renovables. Sin embargo, el incipiente empleo del hidrógeno como vector de esta energía requiere de un mayor esfuerzo en el estudio de su implantación, particularmente en el lado económico. Es aquí donde AFS pretende aportar su experiencia y contribuir al fomento de este elemento clave en la transición energética.
Links externos
https://www.iea.org/reports/the-future-of-hydrogen