¿ES REALMENTE ECOLÓGICO EL HIDRÓGENO?

¿Por qué no valoramos si es realmente ecológico el hidrógeno, pero no solo el hidrógeno, sino, también, todo lo que lo rodea?

Seguro que más de una vez has pensado, leído, hablado sobre este tema, pero está claro que tiene mucha más miga de la que realmente podemos pensar. 

Es un tema complejo y hay que tener en cuenta muchos datos. Además, existe un gigantesco desconocimiento global.

Así, que vamos a intentar explicarlo todo de la forma más sencilla posible. 

nodos uniendo el hidrógeno con diferentes medios de transporte, con fondo verde. ¿es realmente ecológico el hidrogeno?

El inicio de la controversia

Desde que empezó la carrera por la electrificación del automóvil y los fabricantes se han puesto como locos a lanzar modelos y a presentar sus proyectos de futuro, se ha extendido una corriente a favor del hidrógeno y cada vez que, en algún vídeo, articulo, foro etc, se habla sobre vehículos eléctricos sale un montón de gente despreciando el vehículo eléctrico y afirmando categóricamente que el futuro es el hidrógeno.

De hecho, muchas veces ponen de ejemplo el Toyota Mirai, con la intención de demostrar que el vehículo de hidrógeno es mejor y viable. E incluso hay gente que afirma que no salen adelante por interés, porque a las élites mundiales y a las eléctricas les viene mejor el vehículo de baterías, algo que no tiene por qué ser de todo falso.

Pero bien, hay que decir que ese tipo de afirmaciones obvian la parte más importante y difícil para que el hidrógeno sea el combustible del futuro, que es su obtención. 

¿Tenemos todos los medios para la obtención del Hidrógeno?

Hoy en día usar el hidrógeno no supone ningún problema, la tecnología para utilizarlo la tenemos y prueba de ello es el mencionado Toyota Mirai u otros muchos modelos que van a salir, sobre todo en el ámbito industrial.

Aprovechar el hidrógeno para desarrollar vehículos de todo tipo o para aplicarlo en la gran industria no supone ningún reto inalcanzable, ya se puede.

Pero el problema intrínseco es la manera en la que se obtiene el hidrógeno. Puede que no sea tan Ecológica como sus defensores creen.

El hidrógeno, el elemento más abundante del universo, pero ¿es realmente ecológico el hidrógeno?

El hidrógeno es el elemento más abundante del universo. Se estima que supone el 70% de la materia total y gracias a esa abrumadora abundancia, a su alto rendimiento tras la combustión y a su nulo residuo contaminante, se considera como la fuente de energía idílica que toda civilización querría controlar. 

Procedimiento de separación del hidrógeno

El problema es que el hidrógeno, en nuestro planeta, no se encuentra en su estado molecular, como sí sucede en Júpiter o en el Sol, sino que está asociado a otros elementos como el oxígeno para formar otra sustancia, en este caso agua.

Por lo tanto, para obtener hidrógeno puro y separarlo del otro elemento es necesario aplicar una gran cantidad de energía. Mucha más de la que luego se obtendría usando el hidrógeno.

¿Ves por dónde van los tiros, no? 

Bien, sigamos sumando datos y luego los pondremos en conjunto. 

Producción actual de hidrógeno ¿de verdad es ecológica?

Actualmente en el mundo se producen unos 120 millones de toneladas de hidrógeno de las cuales SOLO el 5% son de hidrógeno verde, que es el que se obtiene mediante hidrólisis alimentada por energías renovables, es decir, sólo el 5% de esa producción mundial es sostenible.

¿Qué pasa con el resto del hidrógeno?

Aquí está la cuestión, ¿es realmente ecológico el hidrógeno?

Pues la triste realidad es que el 95% del hidrógeno mundial se genera a partir de combustibles fósiles, principalmente,  a través de un proceso llamado «reformado de metano con vapor a partir de gas natural».

Esto se traduce en que por cada tonelada de hidrógeno producido con este método se generan entre 9 y 11 toneladas de CO2.

Eso sí, su coste por kilogramo es reducido y no llega a los 2 euros, pero piensa que, con 1 kilo de hidrógeno, un vehículo recorrería poco más de 100 kilómetros.  Es decir, que un Toyota Mirai dejaría una huella de emisiones bestial si repostara ese tipo de hidrógeno. Por este motivo es por el que toda la ecología de ese “idílico” hidrógeno desaparece de golpe.

Hablamos de cifras de contaminación muy altas, altísimas.

¿Y si producimos todo el hidrógeno verde?

Como obtener hidrógeno de combustibles fósiles está claro que no es viable ni medioambientalmente sostenible, la única forma para que el hidrógeno sea un combustible válido y realmente ecológico, es que se obtenga de forma sostenible. Es decir, a través de la hidrólisis del agua, mediante energías renovables, el anteriormente mencionado hidrógeno verde. 

Pero claro, como dijimos al principio, separar la molécula de agua para obtener el hidrógeno es algo que requiere un coste energético muy grande y, por tanto, si esa energía necesaria se obtiene mediante fuentes no renovables, estaríamos ante el mismo problema del otro método.

Para que te hagas una idea, hay muchos estudios que han calculado la energía necesaria para producir 1 kilogramos de hidrógeno. La cifra varía en función de si ese hidrógeno es para la industria o si es para la automoción ya que, para los vehículos, es necesario un proceso de compresión mucho mayor y por tanto requiere más energía.

Actualmente para producir 1kg de hidrógeno verde la electricidad necesaria que se consume es de unos 60 kWh de media. A esa cifra habría que sumar la energía que se gasta en el transporte y almacenamiento con los medios actuales, además de las pérdidas en su generación, que se estima en unos 28 a 37 KWh, según el estudio que miréis.

Es decir, que actualmente, para generar 1 kg de hidrógeno verde con el que recorrer 100 kilómetros estaríamos gastando el equivalente a una batería de 90 o 100kWh. con la que hoy por hoy se pueden recorrer unos 600 kilómetros.

Es cierto que están saliendo sistemas que ayudan a rebajar esas cifras y que poco a poco se mejora la eficiencia, aunque hay que coger con pinzas mucha de la información que se publica sobre métodos revolucionarios o de gran rendimiento porque suelen venir asociados a mucha letra pequeña basada en condiciones muy teóricas que no son aplicables a todos los usos.

Si usamos un poco el sentido común y miramos esas cifras con ojo crítico nos cuestionaríamos la eficiencia de generar tanta energía para obtener hidrógeno cuando esa energía se podría usar directamente para recargar un vehículo eléctrico, ¿no?

La verdad es que en cierto sentido tiene lógica, pero la cosa no es tan simple. 

¿Pero y qué pasa si seguimos con la electrificación y enchufamos todos los coches a la vez?

El caso es que resulta curioso que cuando se habla de vehículos eléctricos siempre aparecen comentarios diciendo “¿De dónde vamos a sacar la energía para tanto coche cuando se enchufen millones de coches a la vez?” y generalmente asociado a este tipo de comentarios nos encontramos el de “El hidrógeno es el futuro”.

Es evidente, viendo lo visto, que, si nos cuestionamos si habrá energía suficiente para recargar todos los coches eléctricos, más cuestionable sería si habría energía suficiente para producir tanto hidrógeno. 

Como apunte intermedio, decir que la red eléctrica actual podría perfectamente soportar a millones de coches cargando a la vez, según datos de la propia Red Eléctrica de España (REE).

1.000.000 de coches cargando de forma simultánea supondría, en el peor de los casos, un incremento de la demanda de sólo un 1%.

Por otro lado, la potencia eléctrica española es de 110.000Mw, según datos de 2019 y el pico máximo de demanda se produjo ese mismo año con 41.000Mw. Por tanto, la red, aunque necesita modernizarse, puede asumir con poca adaptación la llegada masiva del vehículo eléctrico.

Los problemas del vehículo eléctrico son otros, mucho más difíciles de solventar y que ya explicamos en este vídeo de nuestro canal. 

El caso es que, dejando a un lado el apunte anterior, las mismas dudas que se aplican hoy por el vehículo eléctrico son extrapolables en mayor medida al vehículo de hidrógeno pues su demanda energética es mucho mayor.

¿Y por qué Europa está decidida a desarrollar toda una industria entorno al hidrógeno?

El objetivo de Europa en este sentido es lograr la independencia energética.

Esto va más allá del automóvil, el objetivo es que el hidrógeno sea el combustible del futuro con el que alimentar desde el transporte pesado a la gran industria.

Evidentemente para ese objetivo la tecnología de baterías no es la solución ya que sólo sirve para usos determinados y los materiales con las que están conformadas no son renovables en gran medida y dependeríamos de procesos de reciclaje costosos. Además, la mayoría de las materias primas no están en territorio Europeo y son finitas.

El plan de la Unión Europea

¿es realmente ecológico el hidrógeno? bandera de la unión europea

Lo que va a hacer Europa es apostarlo todo al hidrógeno en un plan energético muy ambicioso que va a seguir diferentes fases y cuyas inversiones millonarias son astronómicas.

El potencial del hidrógeno es innegable, pero requiere mucha evolución. 

Para que el hidrógeno verde sea viable y rentable hace falta mucha inversión, tanto pública como privada ya que, actualmente, hablamos de un precio por kilo que ronda entre 8 y 12€, y aunque parece que ya hay alguna planta de hidrolisis que es capaz de bajar esa cifra con un consumo de energía menor, aún dista mucho de ser competitivo.

El objetivo de la Unión Europea es bajar de los 2 euros el kilo.  

La única forma de abaratar costes es:

  • invertir en I+D
  • levantar plantas de hidrólisis de forma masiva, con sus respectivas centrales eléctricas renovables
  • crear una red de gasoductos por toda la Unión
  • reconvertir otras canalizaciones empleadas ahora para el petróleo y otros gases
  • establecer grandes centros de almacenaje para acumular y distribuir la producción

Si llevamos todo eso a cifras y plazos facilitados por la propia Comisión Europea hablaríamos de 3 fases.

Fases para la implementación

Fase 1, de 2020 a 2024

La primera fase, aunque ya va con retraso, en ella el objetivo sería lograr al menos 6GW de eltrolizadores de hidrógeno verde. Con ello la Unión Europea pretende únicamente sustituir el hidrógeno producido actualmente de forma contaminante por hidrogeno sostenible. 

En esta fase no se contempla aún la construcción de infraestructuras de transporte, así que el hidrógeno producido sería de consumo limitado a corta distancia, es decir, cerca del punto de generación.

Fase 2, de 2025 a 2030

En la segunda fase se pretenden instalar 40Gw más de electrolizadores para alcanzar la producción de 10 millones de toneladas al año.

El objetivo es que la gran industria, como las acerías o las fábricas de vidrios y cerámicas se reconviertan para usar hidrógeno y así descarbonizarse.

También se buscará que el transporte por carretera comience la transición y abandonen progresivamente los combustibles fósiles. 

Hacia 2030 el precio del hidrógeno verde ya debería ser más competitivo gracias, en parte, a las ayudas europeas y a la evolución de los hidrolizadores.

En esta fase también se reconvertirán canalizaciones actuales de otros gases para transportar en hidrógeno a más distancia desde los puntos de producción. 

Fase 3, de 2030 a 2050

Para entonces llegaría la parte más dura y compleja, ya que la producción de hidrógeno verde demandaría más de una cuarta parte de la energía total de la Unión. Así que sería necesario incrementar al menos un 30% la producción de energía de todo el territorio Europeo. 

El objetivo aquí es que la producción pueda satisfacer las necesidades de la gran industria y del transporte pesado, bien mediante combustión del hidrógeno, mediante pila o por medio de combustibles sintéticos con base de hidrógeno.

De esta forma habría aplicaciones tanto para la aviación como para los grandes buques. 

También en esta fase se desarrollaría una nueva red de gasoductos para el transporte de hidrógeno a largas distancias y que interconectaría los principales puntos de almacenaje local, y estableciéndose los primeros 400 puntos de repostaje conectados a dicha red.

El precio del kilo a partir de 2030 pasaría a ser competitivo y rentable sin necesidad de ayudas de ningún tipo. Aunque dependería del coste de la energía.

Inversión

Para las 2 primeras fases las cifras de inversión serían: 

  • 42.000 millones en plantas de electrolisis
  • 340.000 millones en centrales de energía solar
  • 65.000 millones en transporte e infraestructuras de almacenamiento
  • 11.000 millones en la readaptación de centrales eléctricas actuales

La inversión estimada para la tercera fase es la siguiente:

  • Hasta 470.000 millones para aumentar la producción de hidrógeno verde
  • 200 millones de media por cada reconversión de una acería a hidrógeno
  • 1000 millones para la red de puntos de carga

Como ves las cifras que se barajan son abismales y los plazos no son nada cortos. Además en esas cifras de la Comisión Europea, no se contempla la renovación de instalaciones desfasadas. Ten en cuenta que la mayoría de las plantas de hidrolisis que se construyan en estos primeros años quedarán obsoletas en menos de una década por el avance tecnológico y ese coste habrá que asumirlo. 

Eso sí, en esos planes tan ambiciosos no se contempla la utilización del hidrógeno en gran medida para la industria del automóvil pues el objetivo principal de todo esto es abastecer a la gran industria y al transporte pesado.

Básicamente porque aún sería inviable lograr una producción que fuera capaz de abastecer a todo el parque móvil de vehículos.

Pero es que, además, hay otro motivo para centrarse en el transporte y es que, en ese caso, sí sale más rentable utilizar la tecnología de hidrógeno, pues, las baterías necesarias para mover y desplazar gran tonelaje incrementarían los costes debido al gigantesco aumento de peso.

En un coche se puede llegar con las baterías a un equilibrio aceptable entre coste, rendimiento y autonomía, porque el peso que debe moverse es el del propio automóvil, el de sus ocupantes y el equipaje. Pero para el transporte pesado hablamos de multiplicar el peso movilizado varias veces por encima de el del propio vehículo y la cosa entonces se complica. En ese ámbito está claro que el hidrógeno será la opción más eficiente. 

Conclusión

Si tenemos en cuenta todo lo anterior y ponemos los pies en el suelo no es difícil atar cabos y darnos cuenta que el coche de hidrógeno no será viable ni a corto ni medio plazo.

Hay que tener en cuenta, también, que en este plazo de 30 años que se marca la Unión Europea, la tecnología de baterías habrá avanzado vertiginosamente y poco tendrá que ver con lo que conocemos ahora. Si las de Estado sólido están a punto de llegar, imaginad en las próximas 3 décadas. 

Con todo esto está claro que el hidrógeno será el gran protagonista, pero para que pueda extenderse a la automoción es posible que se necesiten décadas de inversiones y evoluciones, ya que el camino que hay por delante es muy complejo.

Eso sí, todo puede cambiar. Puede que en estos 30 años las centrales nucleares de fusión pasen a ser una realidad y la demanda energética se supla con facilidad. Pero de momento es sólo un sueño y hay que evitar generar falsas expectativas.

En fin, de momento esto es todo, esperamos que os haya parecido interesante, hemos intentado resumirlo lo máximo posible y somos conscientes de que puede haber algún dato inexacto, pero esto daría para otro blog.

Es muchísima la información al respecto y nuestro objetivo era arrojar luz sobre el hidrógeno y mostrar la realidad actual y futura.

Un saludo y hasta el próximo post

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