LUCES Y SOMBRAS DE LA ENERGÍA MÁS LIMPIA
El hidrógeno almacena tres veces más energía por unidad de masa que la gasolina convencional y, cuando se quema, no ensucia: se combina de nuevo con el oxígeno para formar agua. El reto está en cómo producirlo de forma sostenible. ¿Será realmente el combustible limpio que necesitamos para combatir el cambio climático? Veámoslo.
Si el hidrógeno es el futuro, lo ha sido durante bastante tiempo. En su novela de 1875 La isla misteriosa, Julio Verne imaginó el elemento que reemplaza al carbón como combustible, separado del agua para “proporcionar una fuente inagotable de calor y luz”. Se volvió a barajar esta solución en la crisis del petróleo de la década de 1970, cuando se promocionó como la alternativa para los automóviles. Más recientemente, en 2003, el presidente de Estados Unidos George W. Bush mostró su entusiasmo por los vehículos de hidrógeno cuando el mundo empezaba a preocuparse por primera vez en serio por el cambio climático. “Podemos marcar una diferencia fundamental para el futuro de nuestros niños”, dijo.
Ahora se ha puesto otra vez de moda, de Estados Unidos a Australia y de la Unión Europea a China. En efecto, durante el año pasado ha habido un torrente casi diario de promesas de financiación gubernamental multimillonarias, pruebas de nuevas tecnologías, desde trenes y aviones hasta calde
ras domésticas, declaraciones y análisis de la industria. Sin olvidar el apoyo de líderes como el primer ministro del Reino Unido, Boris Johnson. “Nos resulta difícil seguirles el ritmo a tantas novedades”, admite Simon Bennett, de la Agencia Internacional de Energía.
“La idea de una economía del hidrógeno no es nueva”, señala por su parte Martin Tengler, analista en Bloomberg New Energy Finance. De nuevo, parece una solución atractiva. Pero ¿será una promesa vacía como sucedió en décadas anteriores?
Tengler es uno de los muchos que piensa que no. Mientras tanto, otra pregunta flota en el aire: ¿es realmente un combustible verde y limpio para ayudar a combatir el cambio climático? ¿O tiene el lobby de los combustibles fósiles otras prioridades ocultas detrás de sus planes de pasar a una economía del hidrógeno?
A TODO ESTO, RESULTA QUE EL HIDRÓGENO ES EL ELEMENTO MÁS LIGERO DEL UNIVERSO Y EL MÁS ABUNDANTE. Sobre el papel, tiene mucho que ofrecer como combustible. Aunque rara vez existe por sí solo en la Tierra, se puede producir utilizando electricidad limpia para descomponer el agua. De este modo, se obtiene solo oxígeno como subproducto.
Una vez fabricado, el hidrógeno actúa como un portador de energía química, como el petróleo y el gas, que se puede canalizar o transportar adonde se necesite. Almacena tres veces más energía por unidad de masa que la gasolina convencional y, cuando se quema en el aire, liberando esa energía almacenada, simplemente se combina con oxígeno para producir agua nuevamente. En ese sentido, es el combustible ecológico definitivo.
Quizá el intento más notorio de usarlo para cambiar el mundo terminó con la ardiente desaparición en 1937 del dirigible alemán Hindenburg en Nueva Jersey, cuando el gas utilizado para darle flotabilidad se incendió. Desde entonces, la tecnología para su almacenamiento seguro ha avanzado a pasos agigantados. Gracias a ello, en las últimas décadas, la idea de crear una economía del hidrógeno se ha centrado en desarrollar hidrógeno líquido como combustible verde alternativo, en especial, para automóviles.
OTRA NOVEDAD ES QUE, HOY EN DÍA, EL HIDRÓGENO SE PRESENTA COMO UNA FORMA DE DESCARBONIZAR sectores que son difíciles de alimentar directamente con electricidad limpia. Estos van desde el transporte por carretera de larga distancia, la aviación y el transporte marítimo hasta procesos industriales con alto contenido de carbono natural, como la producción de acero y la petroquímica.
Los dos últimos años de compromisos climáticos de empresas y Gobiernos, desde el Reino Unido hasta China, han dejado en claro que, incluso, estas industrias tendrán que transformarse si queremos cumplir el objetivo general de emisiones netas de carbono cero para mediados de siglo. Y el hidrógeno ocupa un lugar destacado en este puzle: el Centro Común de Investigación de la Comisión Europea dice que entre el 10% y el 23% del consumo energético final de la Unión Europea podría cubrirse con este gas en 2050. En la misma línea, la compañía de energía anglo-neerlandesa Shell calcula la cifra en un 10 % a nivel mundial para 2100.
Mientras tanto, la rápida caída en el coste de la energía de las granjas eólicas y solares ha hecho plausible la producción a gran esca
Una vez destilado, actúa como portador de energía química, igual que el petróleo o el gas
la de hidrógeno mediante el uso de electricidad limpia. El problema es que la mayor parte no se fabrica actualmente de esa manera.
La humanidad ya produce alrededor de 70 millones de toneladas de hidrógeno cada año, principalmente para su empleo en la fabricación de fertilizantes con amoníaco y productos químicos, como el metanol, y para eliminar las impurezas durante el refinado del petróleo. Más o menos, el 96% de este hidrógeno se obtiene directamente a partir de combustibles fósiles, sobre todo, del gas natural, seguido del carbón y del petróleo. Para lograrlo, se recurre a un proceso conocido como reformación con vapor, que libera dióxido de carbono.
SOLO EL 4% DEL HIDRÓGENO SE PRODUCE USANDO ELECTRÓLISIS PARA SEPARARLO del agua, en la forma en que Julio Verne lo concibió en su novela. Gran parte de la electricidad para suministrar hidrógeno no proviene de fuentes ecológicas, sino de plantas de energía de combustibles fósiles. Lejos de ser sostenible, el que se produce a nivel mundial en la actualidad tiene una huella de carbono igual que la que dejan el Reino Unido e Indonesia juntos, según Tengler. Es decir, alrededor de 830 millones de toneladas de CO2 al año.
Eso nos lleva al extraño punto en el que el hidrógeno transparente se vuelve colorido, al menos simbólicamente. El hidrógeno gris se llama así porque está hecho de combustibles fósiles mediante reformación con vapor. Cuesta alrededor de un dólar el kilogramo. Mientras, el hidrógeno azul típicamente entierra las emisiones asociadas con su producción utilizando tecnología de captura y almacenamiento de carbono (CCS). Es un enfoque que existe, aunque solo a escala piloto hasta ahora, a un precio mínimo de unos dos dólares por kilogramo. Finalmente, está el hidrógeno verde, que se obtiene mediante electrolizadores que funcionan con electricidad renovable. Este cuesta más de cuatro dólares el kilo.
Cuando se trata de descarbonización, “no tiene sentido el hidrógeno gris”, apunta Rob Gibson, de National Grid ESO, la compañía que administra la red de transmisión de electricidad del Reino Unido. Sin embargo, en opinión de Evangelos Gazis, de Aurora Energy Research, en Oxford, un cambio hacia la producción de hidrógeno verde a gran escala sería muy costoso. Aquí es donde entra en juego
El hidrógeno podría cubrir casi un cuarto del consumo energético final de la Unión Europea para 2050
el hidrógeno azul. “Si queremos alcanzar la escala, probablemente [el azul] será inevitable”, dice Gazis. Otros expertos, como Ralf Dickel, del Instituto de Estudios Energéticos de Oxford, defienden que aquel es necesario a corto plazo, porque el uso de electricidad renovable para desplazar las centrales eléctricas de carbón y gas logra reducciones de CO2 más profundas y eficientes que su uso para producir hidrógeno verde.
CUATRO DE LAS MAYORES PLANTAS DE HIDRÓGENO AZUL EXISTENTES SE ENCUENTRAN EN AMÉRICA DEL NORTE, y el Gobierno del Reino Unido está financiando tres proyectos de prueba. Algunos defensores argumentan que tales industrias permitirán llegar al hidrógeno verde, ayudando a construir infraestructura para abordar la complicada cuestión de llevar el hidrógeno a donde se necesita. Otros, no obstante, ven el hidrógeno azul de manera muy diferente. Debido a que todavía implica la extracción de gas, petróleo y carbón, Amigos de la Tierra Europa lo ha calificado de hidrógeno fósil, un salvavidas para las empresas petroleras en apuros.
Ciertamente, los patrocinadores del Grupo Parlamentario británico sobre hidrógeno son magnates que representan los intereses de los combustibles fósiles, incluidos Shell, la refinería de petróleo Equinor, la empresa de redes de gas Cadent y el fabricante de calderas de gas Baxi. Pero Tengler no compra el argumento de que tal apoyo es una tapadera para sus negocios habituales. “Solo porque son empresas de combustibles fósiles, no deberíamos excluirlas del futuro”, dice.
Eso sí, existe el problema innegable de que el hidrógeno azul no captura todo el CO2 liberado mientras se produce el gas. Una primera etapa de CCS elimina entre el 50% y el 70%. Agregar un segundo paso costoso lo lleva al 85% o 90%, y algunos proyectos pioneros apuntan a más. Un ejemplo es la planta de hidrógeno azul H2H Saltend de Equinor cerca de Hull (Reino Unido), que se propone capturar el 95% del CO2 utilizando una alternativa a la reforma con vapor conocida como reformación autotérmica.
Aun así, en la mayoría de los casos, al menos el 10 % de las emisiones no se capturan. Tengler calcula que compensar tales emisiones de carbono con la reforestación requeriría un área entre el tamaño de Inglaterra y el de España juntas. La escala de compensación depende de qué combustible fósil se extrae el hidrógeno y cuánto se estará produciendo para 2050.
De todos modos, este especialista piensa que vale la pena, sobre la base de que el uso de hidrógeno azul contamina menos que la quema de carbón, petróleo o gas. “Hay una parte de las emisiones que simplemente no se capturan. ¿Eso significa que no deberíamos seguir adelante con ello? Yo diría que, si existe la opción de azul o nada, apuesto por lo primero”, opina Tengler.
Jan Rosenow, del Regulatory Assistance Project, una organización sin fines de lucro que trabaja para acelerar una transición hacia la energía limpia, no está de acuerdo. Compara el hidrógeno azul con los intentos de la industria del carbón hace quince años para promover plantas de carbón limpio equipadas con CCS. Eso nunca sucedió, porque la rápida caída del costo de las alternativas, incluidas las energías renovables, lo hizo antieconómico.
Si no es hidrógeno azul, ¿cuáles son las perspectivas del verde? La UE, por ejemplo, tiene ahora menos de un gigavatio de capacidad de electrolizador, pero en julio de 2020 estableció el ambicioso objetivo de llegar a 6 GW para 2024 y 40 GW para 2030. En la misma línea, Alemania está trabajando con Marruecos para construir un proyecto similar que emplea energía solar.
En el ámbito privado, un elenco vertiginoso de grandes empresas han entrado o están planeando entrar en la refriega del verde, incluidos los gigantes petroleros Repsol y Shell y el mayor constructor de parques eólicos marinos del mundo, Ørsted. La compañía eléctrica española Iberdrola está construyendo una planta de energía solar para generar hidrógeno verde en 2021, inicialmente, para usos convencionales, como es la fabricación de fertilizantes. “Cuando desarrollemos suficiente tecnología y escala, podremos apostar por otros sectores más difíciles de abastecer, como camiones, incluso, aviones”, aventura Samuel Pérez, de Iberdrola. Por su parte, la compañía Rystad Energy, con sede en Noruega, planea producir 60 GW de hidrógeno verde a nivel mundial, aunque augura que solo la mitad aparezca para 2035, debido a los altos costos.
CERRAR LA BRECHA ENTRE EL PRECIO DEL HIDRÓGENO VERDE Y GRIS LLEVARÁ TIEMPO. La producción de un kilogramo requiere entre 50 y 55 kilovatios-hora de electricidad –un hogar de tamaño mediano consume alrededor de 8 kWh al día en promedio– y de 9 a 10 litros de agua. Hasta el 86 % de los costes son para la electricidad, para alimentar los electrolizadores. La buena noticia es que los costes de la energía eólica y solar se han reducido rápidamente en la última década y se espera que sigan cayendo.
Los propios electrolizadores representan el gasto restante. Son una tecnología antigua, pero sus creadores afirman que se puede abaratar. Graham Cooley, portavoz del fabricante británico ITM Power, asegura que un electrolizador de 10 megavatios cuesta la mitad de lo que valía hace tres años, y el pre
cio bajará aún más, especialmente debido a los desarrollos en China, ahora un importante fabricante de estos dispositivos.
Mientras, la compañía Ørsted se encuentra en la fase II de su proyecto Gigastack, que utiliza un parque eólico en la costa de Yorkshire (Reino Unido) para suministrar hidrógeno verde a una refinería de petróleo cercana. En palabras de uno de sus directivos, Duncan Clark, la tecnología se encuentra en un “momento especial”, similar a la de la energía eólica hace una década, antes de que los precios cayeran drásticamente y las instalaciones proliferaran. “Solo algunas cosas son lo suficientemente grandes e interesantes como para competir con la energía eólica marina, y el hidrógeno verde es una de ellas”.
Aun así, es probable que se necesiten intervenciones gubernamentales, como subsidios para abaratarlo e impuestos sobre el carbono para encarecer el hidrógeno gris. “Es posible que el mercado en los próximos diez años esté impulsado por las políticas. Habrá una fuerte dependencia de la financiación pública para los proyectos”, advierte Bennett.
En definitiva, el éxito del hidrógeno puede decidirse finalmente por
la voluntad de la sociedad de pagar por él. El verde necesitará miles de millones, ya sea a través de impuestos o facturas de energía: Bloomberg New Energy Finance estima que requerirá 150 000 millones de dólares durante la próxima década a nivel mundial para reducir los costes a un nivel competitivo. “Alguien tiene que pagar la cuenta”, dice Bennett.
NO OBSTANTE, ESTE EXPERTO ES OPTIMISTA EN SU VISIÓN DE LA ACTUAL MODA DEL HIDRÓGENO y cree que, esta vez, sí ha llegado para quedarse. Esto se debe en parte a la casi unanimidad de diferentes industrias sobre su potencial y en parte a que, para muchos sectores difíciles de abatir, tenemos pocas alternativas sobre la mesa. Como avisa Bennet, “si no tenemos hidrógeno limpio disponible para 2030 o 2040, estaremos en un lugar difícil para algunos de estos sectores”.
“Ciertamente, es arriesgado ser demasiado optimista sobre la futura economía del hidrógeno –admite Bennet. Y concluye–: Pero creo que es un mal momento para ser un escéptico radical, porque es evidente que hay un impulso y una financiación que se destinan a proyectos a corto plazo”. La pregunta hoy ya no es si el hidrógeno nos ayudará a combatir el cambio climático, sino si terminará siendo el protagonista o, simplemente, un actor secundario.