¿Qué es el hidrógeno?
Cada vez se habla más del hidrógeno y del hidrógeno verde en concreto pero, ¿qué sabemos de este nuevo vector energético? ¿Cuál es su potencial en la descarbonización de la industria?
El hidrógeno es un elemento químico muy abundante y últimamente presente en casi todos los debates en los que la energía o la descarbonización tenga algo que ver. El reformado del gas natural con vapor de agua es el proceso más utilizado actualmente para producir hidrógeno en masa para fines industriales. Su principal desventaja son las emisiones de CO2 asociadas. Hay que tener presente que cuando este gas se produce utilizando fuentes de energía no renovables, como los combustibles fósiles, se generan más de 830 millones de toneladas anuales de CO2.
¿Qué es el hidrógeno verde?
El hidrógeno verde es una fuente de energía limpia, que se produce de forma sostenible a través de la electrólisis, un proceso químico en el que se utiliza la corriente eléctrica para separar los iones que componen el agua: hidrógeno y oxígeno.
Se considera verde, porque la energía que se utiliza en el proceso de producción del hidrógeno proviene de fuentes renovables. Esto quiere decir que no se emiten gases de efecto invernadero, y que el hidrógeno se produce de manera respetuosa con el medio ambiente.
¿Dónde tiene sentido utilizar H2 renovable y dónde no?
El uso de H2 renovable sólo tiene sentido ser usado cuando no es posible la electrificación directa.
No tiene sentidor utilizar H2 renovable para:
- consumo doméstico: todo el consumo doméstico es electrificable: vitrocerámica para cocinar, bomba de calor para calefacción y vehículo eléctrico para el transporte. Los consumidores domésticos que utilicen H2 verde estarán incurriendo en un sobrecoste que podrían haber evitado si hubieran consumido directamente la electricidad renovables con la que se ha fabricado el H2 verde.
- sector servicios, porque todo el sector servicios es electrificable
- transporte por carretera y ferrocarril porque también es electrificable. Incluso el transporte pesado por carretera a largas distancias (utilizando baterías y puntos de recarga rápida).
- Tampoco tiene sentido utilizarlo en gran parte del consumo industrial porque es más eficiente electrificar su consumo energético.
El H2 renovable tiene sentido en los siguientes casos:
- Para sustituir el uso actual de H2 gris por H2 renovable en industrias petroquímicas, de producción de fertilizantes, etx
- El transporte aéreo necesitará combustibles sintéticos con alta densidad energética fabricados a partir de H2 renovable.
- Para descarbonizar el transporte marítimo de larga distancia el amoniaco renovable y metanol fabricados con H2 renovable se presentan como las principales alternativas. En corta distancia, las embarcaciones de recreo y los buques pesqueros de bajura sí son electrificables.
Usos del hidrógeno verde en la industria
El uso del hidrógeno verde es clave para descarbonizar y alcanzar los objetivos climáticos de aquellas industrias de alta temperatura que no pueden sustituir los combustibles actuales por electricidad, como la industria química o la siderúrgica.
El hidrógeno verde en la industria química
El uso del hidrógeno verde puede ayudar a la descarbonización de la industria química, ya que se puede utilizar en la producción del amoniaco, el metanol y los fertilizantes.
Es importante destacar que el hidrógeno es una materia prima clave en esta industria, aunque en la actualidad no se obtiene de fuentes renovables, sino a través de procesos que utilizan combustibles fósiles y liberan grandes cantidades de CO2 al medio ambiente. Este tipo de hidrógeno contaminante se conoce como hidrógeno gris, y es al que el hidrógeno verde se presenta como alternativa.
El hidrógeno verde en la industria siderúrgica
La industria siderúrgica es una de las que más impacto tiene sobre el medio ambiente, ya que representa entre el 7 y el 9 % de las emisiones de CO2 por el uso de combustibles fósiles. Un reflejo de esto es la producción de acero, en la que se genera más de 1,89 toneladas de dióxido de carbono por cada tonelada de acero que se produce.
En esta industria, en particular, el hidrógeno verde se utiliza para sustituir al carbón en la generación de altas temperaturas; además, se utiliza como reductor en el proceso de fabricación de acero.
Al usar hidrógeno verde como reductor, se produce vapor de agua en lugar de CO2, lo que reduce significativamente las emisiones de gases de efecto invernadero.
Otros sectores industriales
Además de funcionar como fuente de energía limpia en la industria química y la industria siderúrgica, el hidrógeno verde puede ayudar a la descarbonización de otros sectores industriales, sobre todo los que están relacionados a la producción de vidrio, cemento y cerámica.
El hidrógeno verde puede reemplazar a los combustibles fósiles que se utilizan para calentar los hornos en la producción de vidrio y cemento, y se puede utilizar en la cocción de cerámica y ladrillos, en la que se requiere temperaturas muy elevadas.
Un ejemplo de esto es el fabricante de vidrio alemán, Schott, en el que se utiliza el hidrógeno verde dentro de diferentes etapas del proceso de producción de vidrio. Según esta misma empresa, su objetivo es convertirse en el primer fabricante de vidrio especial climáticamente neutral del mundo para 2030.
Usos del hidrógeno verde en el transporte
El uso del hidrógeno verde y sus derivados también puede ayudar a la descarbonización del trasporte marítimo y aviación.
En cuanto al uso del hidrógeno verde en la aviación hay que decir que ya se están empezando a tomar iniciativas de cara al futuro, y que grandes fabricantes de aviones como Airbus ya se han comprometido a fabricar aviones que utilicen hidrógeno como fuente de energía para el año 2035.
Integración del hidrógeno verde en la red de gas natural (blending) ¿sí o no?
Tanto la Estrategia de H2 en Europa como la Hoja de Ruta del H2 Renovable de España consideran que el “blending no es una solución costo-eficiente para grandes volúmenes debido a la pérdida del valor intrínseco del hidrógeno en la mezcla o, en su caso, a las dificultades técnicas para una posterior separación de ambos gases en el punto de consumo, cuando esto sea necesario”.
El H2 renovable es un producto muy escaso y valioso y la inyección de H2 renovable en la red de gas actual a través del proceso de mezcla (blending) diluye su potencial efecto de descarbonización. Es más efectivo utilizar el H2 renovable disponible para descarbonizar un uso o sector “hard-to-abate”
A modo de ejemplo, si se considera una inyección del 20% en volumen de H2 renovable en la red de gas natural en España (cuatro veces mayor que el límite actual del 5%), se requerirían 12,8 GW y 32 TWh de electricidad renovable para producir 19,2 TWh de H2 renovable y se conseguiría una reducción de emisiones de 5,8 MtCO2 al año. Por el contrario, con esa misma energía y mediante la bomba de calor eléctrica, se podría descarbonizar 128 TWh, más que toda la demanda anual de calor y ACS residencial en España y evitar 38 MtCO2 anuales. Esto es debido a los límites de mezcla con el gas natural y a su baja densidad energética.
Por todo ello, el blending deberá considerarse como alternativa de último recurso.
