Recordemos que la actual transición energética en la que estamos inmersos busca transformar el actual modelo energético, intensivo en el uso de energías basadas en combustibles fósiles y grandes infraestructuras de generación en un nuevo paradigma cuyos ejes son las energías renovables, la electrificación, la eficiencia energética y la generación distribuida.
En este sentido la incorporación de una economía energética basada en el hidrógeno puede ayudar en la complicada tarea de sustituir los combustibles fósiles en los que se basa nuestra actual e insostenible economía energética.
Esencialmente hay 2 formas de entender la economía del hidrógeno:
- La basada en la fusión nuclear de hidrógeno como principal fuente de energía.
- La basada en la celda de hidrógeno como vector de energía y principal fuente de electricidad.
Como actualmente no se ha conseguido la fusión nuclear controlada de forma eficiente ni se prevé conseguirlo en el futuro más inmediato, cuando nos referimos a una economía basada en el hidrógeno lo solemos hacer en referencia a la basada en la celda de hidrógeno.
A modo de esquema podemos identificar los siguientes 4 pilares en esta economía del hidrógeno que estamos tratando:
1. Producción
El hidrógeno no se encuentra aislado de forma abundante en la naturaleza, sino que suele formar moléculas con otros elementos, por lo que es necesario producirlo.
Este proceso de producción de hidrógeno necesita grandes cantidades de energía, lo que ha abierto en la actualidad numerosas vías de trabajo para conseguir a nivel industrial ese hidrógeno verde.
2. Almacenamiento
Debido a la baja densidad del hidrógeno es necesario encontrar sistemas de almacenamiento que permitan acumular grandes cantidades de hidrógeno sin necesitar un volumen demasiado grande.
Este problema es especialmente importante en el vehículo de hidrógeno ya que requiere poder llevar suficiente el hidrógeno a bordo para que tenga una autonomía que se pueda acercar a la de los vehículos basados en motor de combustión.
3. Distribución
En relación a la movilidad, para repostar los vehículos de hidrógeno se necesita lo que se conoce como hidrogenera.
El concepto es el mismo que el de las gasolineras, pero utilizando hidrógeno como combustible en lugar de gasolina, lo que requiere una tecnología más avanzada.
4. Uso del hidrógeno
Para convertir el hidrógeno en energía se utiliza la pila o celda de hidrógeno.
Como ya hemos visto en otras ocasiones, se trata de una pila que almacena el hidrógeno y mediante reacciones electroquímicas se obtiene electricidad, que se puede utilizar, por ejemplo, para mover vehículos o para abastecer el consumo eléctrico de un hogar.
Como podemos ver, el hidrógeno se presenta como una alternativa real al sistema energético actual pues no es tóxico, no contamina, es muy abundante y no presenta apenas riesgos.
Pero entonces, ¿qué es lo que nos impide llegar a la economía del hidrógeno?
Vamos a ver en primer lugar las ventajas que aporta:
- Tiene un alto contenido de energía por unidad de masa, superior al de cualquier otro combustible. Contiene 120 MJ/Kg frente a los 51 MJ/Kg que contiene la gasolina.
- La conversión de energía de la celda de hidrógeno en electricidad es muy eficiente, aproximadamente del 80%. En el caso del vehículo de hidrógeno la eficiencia de conversión en energía mecánica es del 64%, muy superior a la eficiencia del motor de gasolina que ronda el 20%. Esto se debe a que no es un proceso termodinámico como el que se da en los motores de combustión sino electroquímico.
- Es más fácil de almacenar que la electricidad.
- No contamina ni consume recursos naturales. Se oxida al entrar en contacto con el oxígeno emitiendo agua. Teniendo en cuenta que uno de los métodos más utilizados para producir hidrógeno es a partir de la hidrólisis del agua, solo estaríamos tomando agua de la naturaleza para devolverla posteriormente.
- Tiene como único riesgo la explosividad pero es muy pequeño, su concentración en aire para que esto pasase debería ser superior al 75%, debido a su baja densidad y a la facilidad que tiene para dispersarse. Es por tanto un riesgo pequeño y fácil de controlar.
- Las celdas de combustible hidrógeno necesitan muy poco mantenimiento y su vida útil es mucho mayor que la de los motores de combustión actuales.
Y con respecto a las desventajas identificamos las siguientes:
- Debido a su baja densidad, su densidad energética es muy pequeña. La densidad energética del hidrógeno gaseoso en condicione normales de presión y temperatura es de 0,01 MJ/L, muy por debajo de la gasolina que es de 35 MJ/L.
- Para aumentar la densidad energética se licua el hidrógeno. Esto soluciona el problema de la densidad energética pero requiere mucha energía para conseguirlo.
- Aunque el hidrógeno es un elemento muy abundante es difícil encontrarlo en grandes cantidades en forma útil, por lo que es necesario producirlo. Para conseguir que sea un combustible limpio se necesita que la energía utilizada para producirlo provenga de energías renovables.
- Todavía no se han encontrado materiales que permitan acumular el hidrógeno suficiente para conseguir que sea una alternativa competitiva en el mundo de la automoción.
Ahora que conocemos algo más de esto que hemos llamado economía del hidrógeno es importante conocer las necesidades que debe satisfacer para que se pueda convertir en una aliada de la transición energética.
Relacionado con esto, sabemos la enorme dependencia que tiene la sociedad actual con respecto a la energía que requerimos para mantener los recursos y servicios a los que estamos acostumbrados.
Esto tiene 2 consecuencias evidentes. La primera de ellas es que para mantener nuestro (insostenible) estilo de vida actual necesitamos disponer en todo momento de la cantidad de energía y, aún más importante, de potencia energética suficiente para que puedan funcionar los recursos que tenemos a nuestra disposición.
La otra importante consecuencia es la del impacto que tiene la energía en la economía global que hace que sea un factor clave en todas las crisis económicas y políticas sufridas en los últimos tiempos, y de plena actualidad en nuestros días.
En resumen, en la mayoría de los países desarrollados nos encontramos con una muy elevada dependencia de los combustibles fósiles y en este escenario de consumo insostenible de recursos finitos y contaminantes nos tenemos que apoyar en el desarrollo de opciones como puede ser ésta de una economía energética basada en el hidrógeno.
