La hoja de ruta del hidrógeno en España: ¿podemos cumplir los objetivos?

Por Antonio Escamilla Perejón y David Tomás Sánchez Martínez. Universidad de Sevilla

El hidrógeno es el elemento químico más simple que se puede encontrar en la Tierra: su número atómico es 1 y su peso átomico es 1 00784 u. Sin embargo, el hidrógeno nunca se encuentra solo en la naturaleza, sino que va acompañado formando compuestos químicos. Ejemplos de ello son el agua (H2O) o el metano (CH4).

El hidrógeno es el combustible que contiene mayor energía por unidad de masa. Si se compara con otros combustibles, 1 kg de H2 es equivalente a 2,78 kg de gasolina o 2,8 kg de gasóleo.

Esta ventaja con respecto a otros combustibles viene contrarrestada por su baja densidad por unidad de volumen, es decir, se necesitará mayor espacio para almacenar 1 kg de H2 que 1 kg de gasolina o etanol. Por eso el hidrógeno se almacena a altas presiones, llegando a 700 bares. Una rueda de coche está a una presión de entre 2 y 3 bares.

¿Cómo se produce el hidrógeno?

Hay diversas formas de producir hidrógeno y dependiendo del método, el hidrógeno puede ser catalogado como hidrógeno gris, azul y verde.

• Se denomina gris cuando se utiliza el proceso de reformado de hidrocarburos, que genera gases de efecto invernadero como CO2 o CO.

• Si el anterior proceso consta de tecnología para capturar y almacenar esos gases de efecto invernadero, evitando su emisión a la atmósfera, se denomina hidrógeno azul.

• Por último, cuando este hidrógeno no produce ningún gas de efecto invernadero, se denomina hidrógeno verde. Un ejemplo es la electrólisis del agua.

El hidrógeno se considera un vector energético (sustancias que almacenan energía pero que no se encuentran de manera natural en la Tierra) que puede ayudar a la descarbonización de aquellas aplicaciones donde la electrificación no es posible. Por ejemplo, de los transportes pesados o de larga distancia, como camiones, trenes, aviones, etc. O la industria metalúrgica.

Hoy en día, en España se producen 500 000 toneladas de hidrógeno. El 95 % es catalogado como hidrógeno gris. Esto es debido al reducido precio del hidrógeno gris (<1,5 €/kg) comparado con hidrógeno verde (3,5-5,5 €/kg).

Este hidrógeno se usa principalmente en refinerías y en la producción de amoniaco. Sin embargo, se estima que el uso de hidrógeno será cada vez más habitual en el transporte, en la producción de energía eléctrica a gran escala y en edificios residenciales y comerciales. Se espera que el consumo mundial de hidrógeno crezca un 400 % en 2050 y más de un 700 % en 2070.

Expertos del Instituto de Investigación en Energía de Catalunya (IREC) afirman en el libro Hidrógeno: vector energético de una economía descarbonizada que “el potencial de producción de energía renovable de España está por encima de los 3 000 TWh/año. Esto es un orden de magnitud superior al consumo actual de electricidad y unas 30 veces la producción corriente de energías renovables”.

Las cifras muestran el gran potencial de España para liderar la producción de hidrógeno verde (se estima que alcance los 1 750 TWh/año), y su exportación al resto de Europa y Norte de África.

Hoja de ruta europea y española del hidrógeno

La Unión Europea aprobaba en julio de 2020 la hoja de ruta para la tecnología de hidrógeno, donde se identifica como el vector energético indispensable para poder cumplir con los objetivos marcados en el acuerdo de París, evitar el aumento de la temperatura más allá de 2 ºC e intentar mantenerla por debajo de 1,5 ºC en 2100.

En octubre de 2020, España aprueba su propia hoja de ruta para el hidrógeno. Se marcan 60 medidas en 4 líneas de acción (instrumentos regulativos, instrumentos sectoriales, instrumentos transversales e impulso a la I+D). Los principales objetivos expuestos en este documento para 2030 se pueden observar en la imagen que sigue a este párrafo.

España llevará a cabo el 10 % de potencia instalada de electrolizadores (dispositivos que separan el oxígeno e hidrógeno del agua) marcado por la UE para 2030. Además de estos objetivos directos, el desarrollo de esta tecnología traerá otros efectos colaterales.

• Desarrollo de un mercado de 150 billones de euros con 55 billones de euros en ventas anuales para el año 2030.

• Creación de un millón de puestos de trabajo.

España, además de contar con los recursos naturales para la producción masiva de energía renovable, ya cuenta con empresas en toda la cadena de valor de hidrógeno para poder llevar a cabo su producción, transporte y almacenado y consumo.

Cuando estas cuatro acciones están involucradas en un sistema energético, este se denomina Power-to-Hydrogen-to-X, que implica la producción de hidrógeno a través de la electrólisis del agua y su posterior uso en diversas formas de energía.

Empresas españolas en el sector del hidrógeno

Hay muchas empresas e instituciones españolas (o con sede en España) que ya han trabajado con hidrógeno en el pasado y cuentan con una amplia experiencia. También hay otras que recientemente han trasladado su conocimiento sobre industrias similares al área del hidrógeno con el objetivo de cubrir las demandas de mercado.

La siguiente imagen muestra como el ecosistema español cuenta con representación en toda la cadena de valor de la tecnología de hidrógeno:

Estas empresas se encuentran inmersas en muchos proyectos para reducir costes en la producción, almacenaje y transporte del combustible, así como para convertir en realidad su utilización diaria para movilidad, generación de energía eléctrica, en industrias, etc.

Algunos de los proyectos que se llevan a cabo actualmente, con financiación europea, nacional o privada, se pueden observar en la siguiente imagen.

Gracias a la mayor integración de energías renovables en el sistema eléctrico (se estima que pase de un 26 % en 2018 a un 55 % en 2030 y un 86 % en 2050), la posibilidad de generar hidrógeno verde que sea competitivo con fuentes de energía convencionales es una realidad hoy. Su rol como vector energético y no contaminante lo hacen especialmente atractivo.

¿Logrará España convertirse en la mayor potencia mundial en producción de hidrógeno verde? Solo queda trabajar y unir esfuerzos para alcanzar un objetivo común tanto del sector público como privado.