¿Coches movidos por hidrógeno? Los retos de esta alternativa al petróleo

Hidrógeno

¿Una alternativa viable al petróleo?

Seguramente sea uno de los elementos químicos menos conocidos por el usuario medio, pero lo cierto es que cada vez está cobrando una mayor importancia, no solo a la hora de ser usado en tecnologías industriales, sino también dentro de las estrategias energéticas de un creciente número de países de nuestro entorno económico y social, que apuestan por nuevas alternativas que partan de energías renovables.

Nos referimos al hidrógeno, uno de los gases que, con el tiempo, mayor versatilidad han ido demostrando a la hora de insertarse en todo tipo de prácticas energéticas de nuestro día a día.

Porque el hecho de que el hidrógeno es un combustible y arde, desprendiendo agua en esa combustión, se conoce desde hace siglos. Sin embargo, su posible uso como alternativa al petróleo y sus derivados empezó a plantearse hace algunas décadas. Y es precisamente ahora cuando esta alternativa empieza a ser percibida como una realidad tangible a nivel mundial.

Empieza a ser percibida como una realidad tangible a nivel mundial

Eso sí, aunque el hidrógeno es muy abundante en la naturaleza, lo cierto es que no lo es en estado puro, sino que hay que producirlo. Lo bueno de esto, no obstante, es que su producción puede llevarse a cabo desde diferentes fuentes (incluyendo renovables), siendo así un combustible que puede ser, además de limpio y renovable, producido de manera local.

Y esta producción local es una de sus mayores ventajas, ya que desemboca en diversos aspectos positivos, como la seguridad del suministro energético, la mejora en la balanza de pagos o la creación de puestos de trabajo de calidad.

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¿Cómo se obtiene el hidrógeno?

Existen diferentes formas de obtener hidrógeno, pero hay dos especialmente frecuentes en la mayoría de trabajos industriales y energéticos: el reformado y la electrólisis.

Estos dos procesos, llevados a cabo de maneras distintas y con diferentes características, acaban teniendo un mismo fin: separar las moléculas de hidrógeno de una materia prima y partir de él como objetivo para crear una alternativa al petróleo y una posible solución a la escasez.

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Reformado

En el proceso de reformado hay un elemento básico: el combustible (generalmente gas natural), que es el punto de partida para llevar a cabo el proceso y obtener el hidrógeno.

Para ello, el combustible en cuestión es sometido a altas temperaturas (unos cientos de grados centígrados) en presencia de un catalizador, (y de agua y oxígeno), y es este el proceso en el que se consigue separar las moléculas de hidrógeno que contiene. Dichas moléculas serán las protagonistas en el uso del hidrógeno como nuevo combustible.

Este método tiene, principalmente, una ventaja y un inconveniente. La ventaja es que implica un coste económico muy inferior al de otros procesos. El inconveniente, sin embargo, reside en que el reformado, en el caso de optar por gas natural como combustible inicial, no es el más idóneo precisamente si lo analizamos desde el punto de vista de la seguridad del suministro.

Por otra parte, cualquier reacción de reformado que parta de un combustible con carbono (sea o no renovable), como gas natural, gasolina, biogás, bioetanol, etc., generará también dióxido de carbono, produciendo así la emisión de gases de efecto invernadero.

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Electrólisis

La electrólisis es, en general, el proceso favorito de todas aquellas compañías que se están dedicando a la producción de hidrógeno en los últimos años. Sobre todo, porque para su obtención no se recurre a combustibles como el gas natural y porque puede ser fácilmente hibridado con energías renovables.

En este caso, el elemento del que se parte es diferente al del caso del reformado: en esta ocasión se emplea agua. El proceso de electrólisis consiste en aplicar una corriente eléctrica lo suficientemente intensa sobre el agua; es de este modo como se consigue separar las moléculas de hidrógeno para su posterior uso como combustible.

Sin embargo, y al igual que el proceso de reformado, la electrólisis también tiene una ventaja y un inconveniente. La ventaja es que, gracias a su forma de tratamiento, el proceso es mucho más limpio a nivel medioambiental, aun a pesar de que, para ello, se necesite de la corriente eléctrica (que será o no renovable en función de su origen).

El inconveniente de la electrólisis, en este caso, no es su impacto ambiental, sino de economía. Y es que este proceso tiene un coste mucho más elevado que el del reformado a partir de gas natural. Además, si la electricidad usada procede de energías renovables, nos hallamos ante un proceso limpio, pero de elevado coste económico.

De todos modos, gran parte de los investigadores están de acuerdo: si de producir hidrógeno renovable se trata, la electrólisis parece el método más adecuado. Además, la electrólisis puede ser usada como sistema de almacenamiento de energía renovable; el exceso de esta podría almacenarse en forma de hidrógeno, pudiendo ser empleado como, cuando y donde sea más necesario.

Ventajas y retos de la electrólisis

Y es que no hay cal sin arena, de modo que, a la hora de evaluar este tipo de apuesta, parece evidente la necesidad de reforzar sus puntos positivos y repensar de qué manera se puede actuar ante sus retos y actuales desventajas.

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Así funciona una pila de combustible

Evidentemente, la combustión del hidrógeno produce calor. Sin embargo, si la energía final deseada es eléctrica, el modo más eficiente de conseguirla a partir del hidrógeno es empleando una pila de combustible, un dispositivo electroquímico que, generalmente, combina hidrógeno con el oxígeno del aire para obtener energía eléctrica, y agua como único residuo. Es precisamente el proceso inverso a la electrólisis.

Evidentemente, no toda la energía del hidrógeno se transforma en eléctrica, sino que parte de ella es convertida en energía térmica (calor). No obstante, el rendimiento eléctrico de una pila de combustible es muy elevado, pudiendo llegar en la práctica al 67%.

Existen pilas de combustible de diferentes tamaños (desde milivatios hasta megavatios), temperaturas de operación (desde 90 hasta 850ºC) y tecnología (polimérica, de óxido sólido, de carbonatos fundidos, etc.). Esta versatilidad hace que puedan ser empleadas en muy diferentes aplicaciones, tales como automóviles, cogeneración, sistemas portátiles, cohetes espaciales o submarinos, por citar solo algunos ejemplos.

De hecho, las pilas de combustible son más eficientes que un motor o una turbina a la hora de producir energía eléctrica, pueden entregar una energía térmica de muy alta calidad (a elevada temperatura), carecen de partes móviles (por lo que su mantenimiento es más sencillo) y son modulares y silenciosas.

Sin embargo, también tienen una pega: y es que, a día de hoy, no se fabrican en grandes cantidades, sino con capacidades de producción limitadas, lo que hace que tengan un precio elevado. Este hecho hace que, a su vez, no se incremente la demanda, lo que crea un círculo vicioso que solo podrá romperse cuando estas tecnologías comiencen a despegar con fuerza en algún sector que tenga una demanda más elevada.

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¿Una apuesta sostenible para España?

Teniendo en cuenta el creciente número de países que incluyen el hidrógeno como combustible dentro de su propia estrategia energética, así como su progresiva popularización en los planes tecnológicos de numerosas empresas, la siguiente pregunta parece obligatoria: ¿podría plantearse España apostar por una economía del hidrógeno?

Javier Brey, director de Abengoa Hidrógeno, lo tiene claro: “Sí, el hidrógeno es una alternativa viable a otros combustibles más convencionales, y en España deberíamos apostar por él“. La respuesta también es evidente para la Asociación Española del Hidrógeno, que en noviembre de 2013 redactó un informe en el que analizaba las posibilidades de este método dentro de nuestra industria e incluso los potenciales puestos de trabajo que podría crear.

El hidrógeno es una alternativa viable a otros combustibles más convencionales

En dicho estudio, el colectivo extrapolaba datos americanos para hacer una predicción: según sus cálculos, el hecho de que España apueste por el hidrógeno como combustible podría crear entre 125.000 y 180.000 empleos directos entre 2030 y 2035.

Para la asociación, además, “si España optara por no incentivar las tecnologías de hidrógeno y pilas de combustible, el peor resultado no sería simplemente no generar los empleos asociados. En ese caso, podrían destruirse muchos empleos debido a la obsolescencia tecnológica de sectores clave en la economía española. En particular, el sector de la automoción se vería sometido a un cambio radical, y si las empresas españolas no se adaptaran a tiempo, la producción podría deslocalizarse a otros países, con la pérdida de casi 300.000 empleos directos y muchos más indirectos”.

Sin embargo, los costes asociados a la producción sostenible de hidrógeno y su falta de demanda siguen constituyendo un claro escollo: “Los españoles no van a comprar un vehículo eléctrico de pila de combustible por los beneficios medioambientales que pueda generar, sino que estos han de ser económicamente competitivos“.

Por ello, para Javier Brey, la clave estaría en apostar definitivamente por este combustible: “En España se han hecho las cuentas y, con los recursos renovables que tenemos, podríamos producir el hidrógeno que necesitamos para el transporte e incluso convertirnos en exportadores de combustible sostenible y renovable”. De hecho, “no estamos hablando de inversiones grandísimas, ni de subvenciones, especialmente si tenemos en cuenta la ingente cantidad de dinero que nuestro país gasta todos los años al importar petróleo de otros países”.

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Así usa el hidrógeno la industria automovilística

Si hay un sector que en los últimos años se ha interesado especialmente por el uso del hidrógeno, ese es el automovilístico.

Y es que el alto precio del petróleo y su negativo impacto sobre el medio ambiente han provocado que esta industria se pregunte de qué manera puede incorporar el hidrógeno dentro de automóviles que, aparte de contaminar menos, puedan ser competitivos en cuanto a su precio en el mercado.