• El hidrógeno tiene un gran potencial para alimentar numerosas aplicaciones industriales.
• Pero incluso producirlo con electricidad renovable es menos eficiente que usar esa electricidad directamente como fuente de energía.
• El hidrógeno se utiliza mejor para alimentar sectores difíciles de electrificar.
Las emisiones mundiales de CO2 se redujeron un 6,4 % (aproximadamente el doble de las emisiones anuales de Japón) en 2020, principalmente debido al impacto de la COVID-19. Aunque se trató de una disminución significativa, pone en perspectiva la reducción de carbono necesaria para cumplir el Acuerdo de París. Para ello (y limitar así el calentamiento global a 1,5 °C por encima de los niveles preindustriales), las emisiones de carbono deben disminuir un 7,6 % interanual. En resumen, debemos reducir las emisiones a un ritmo más rápido que en 2020 cada año durante la próxima década.
Sobre el papel, esto es extremadamente difícil; en la práctica, aún más.
Una solución de la que mucho se habla es el hidrógeno. El hidrógeno tiene el potencial de alimentar amplias franjas de aplicaciones industriales, desde metales altamente contaminantes hasta el cemento. Sin embargo, teniendo en cuenta dónde nos encontramos hoy y la velocidad con la que avanzamos en la capacidad de energía renovable necesaria para producirlo de forma limpia a gran escala, el hidrógeno seguirá siendo una solución con alta intensidad de carbono durante muchos años.
El hidrógeno en 2021: una tecnología con alta intensidad de carbono
El hidrógeno ya se utiliza ampliamente en aplicaciones industriales. Sin embargo, menos del 1 % de la producción mundial de hidrógeno procede de energías renovables (hidrógeno verde) o de plantas de combustibles fósiles equipadas con captura y almacenamiento de carbono (hidrógeno azul). El 99 % restante procede de combustibles fósiles que emiten carbono (p. ej., hidrógeno gris) y que emiten tantas emisiones de CO2 como el Reino Unido e Indonesia juntos, por lo que no pueden considerarse opciones bajas en carbono. Incluso el hidrógeno azul no debería considerarse neutro en CO2 ni una alternativa limpia, como suele ocurrir. Una nueva investigación acaba de analizar sus emisiones y ha descubierto que podría estar causando más daño que quemar gas natural o carbón directamente para obtener calor.
De hecho, para producir toda la producción actual de hidrógeno dedicado (69 Mt) utilizando energía renovable (en lugar de combustibles fósiles) se necesitaría más electricidad que la cantidad anual generada por la Unión Europea. Teniendo en cuenta que en 2020 el 38 % de la electricidad de la UE procedía de energías renovables, está claro que la capacidad de energía renovable debe aumentar enormemente para producir energía suficiente que satisfaga tanto las crecientes necesidades eléctricas del mundo como la conversión de agua en hidrógeno para alimentar aplicaciones industriales (y, finalmente, domésticas). Esta necesidad urgente de aumentar la capacidad quedó patente en una carta abierta de directivos del sector de la energía eólica dirigida a las naciones del G20 en julio.
Hidrógeno no tan ecológico
Incluso con mayor suministro de energía renovable, producir hidrógeno verde de esta manera no es el uso más eficiente de la energía, ni necesariamente una solución rápida para el 99 % de la producción actual de hidrógeno, que conlleva una huella de carbono considerable.
Esto se debe a que el hidrógeno verde siempre implica una pérdida energética significativa. La eficiencia de los electrolizadores que convierten el agua en hidrógeno oscila entre aproximadamente el 60 y el 80 %, lo que significa que entre el 20 y el 40 % de la energía se pierde en el proceso. La conversión posterior del hidrógeno en otros portadores (p. ej., amoníaco) provoca más pérdidas de energía, y además debe transportarse. Esto significa que 100 kWh de energía renovable suelen producir entre 60 y 80 kWh de energía de hidrógeno.
Dado que la energía renovable solo aporta una pequeña fracción del consumo energético total del mundo, para reducir eficazmente las emisiones tiene más sentido utilizar la energía renovable directamente como electricidad para los usos finales (suponiendo que exista almacenamiento de energía), en lugar de perder cantidades significativas de ella mediante la producción de hidrógeno verde (lo que indirectamente conlleva mayores necesidades de combustibles fósiles para compensar la pérdida del 20-40 %). Existen excepciones para la generación de electricidad renovable que no puede conectarse fácilmente a las redes o donde aún no es posible almacenar electricidad (p. ej., parques eólicos marinos flotantes o granjas solares); en esos casos, sí tiene sentido utilizarla para producir hidrógeno.
Dar vida al hidrógeno
1. Ampliar la capacidad renovable, y con rapidez
Como ya se ha explicado, las capacidades renovables son muy bajas y no están aumentando con suficiente rapidez. El primer paso para dar vida al potencial del hidrógeno es simplemente aumentar esta capacidad, y con rapidez. Dado que la tecnología para la energía eólica y solar ya existe, y a menudo es más barata que la energía de combustibles fósiles (¡incluso sin un impuesto sobre el carbono!), este debería ser un objetivo perfectamente alcanzable. Pero los gobiernos de todo el mundo están dando largas al asunto.
2. Electrificar todo lo posible
El uso de energía en edificios y en el transporte representa casi un tercio de todas las emisiones de CO2 y debe descarbonizarse lo antes posible. La forma más sensata de hacerlo es mediante la electrificación. La electrificación consiste en sustituir las materias primas fósiles por energía renovable, como reemplazar los coches de gasolina o diésel por coches eléctricos y las calderas de gas por bombas de calor. Es crucial que la electricidad que alimenta estas aplicaciones electrificadas también proceda de recursos renovables; de lo contrario, el impacto en la descarbonización seguirá siendo mínimo. El uso más eficiente de las energías renovables consiste en alimentar estos sectores con toda la energía verde de que disponemos.
3. El hidrógeno como último paso
Una vez que aumenten las capacidades de energía renovable y haya capacidad excedente disponible, el hidrógeno verde debería desempeñar un papel clave en la descarbonización, especialmente en los sectores que no pueden electrificarse: los denominados «sectores de difícil reducción de emisiones», como el transporte por carretera de larga distancia, el transporte marítimo y la aviación. Asimismo, los sectores que actualmente utilizan hidrógeno en sus procesos (p. ej., la industria siderúrgica, la del cemento y la química) deberían pasar a la alternativa verde y sustituir, siempre que sea posible, las aplicaciones basadas en materias primas fósiles por hidrógeno verde. Aunque las industrias ya empiezan a construir sus propias plantas de producción para el suministro de hidrógeno in situ, es necesario empezar hoy mismo con los esfuerzos para nuevos usos (p. ej., tecnologías Power-to-X, en las que el excedente de electricidad se convierte en combustible líquido o gaseoso), a fin de garantizar que las economías de escala y la eficiencia de costes puedan maximizarse cuando exista capacidad de energía renovable suficiente para producir las enormes cantidades de hidrógeno verde necesarias para alimentarlo.
El camino hacia un futuro con hidrógeno
La implementación probablemente variará entre regiones y países. La creación de calefacción doméstica baja en carbono, por ejemplo, dependerá del contexto. Mientras que en algunas regiones (p. ej., Europa, con sus zonas urbanizadas y sus viejos edificios de apartamentos) será muy difícil electrificar el parque de edificios actual, es probable que el hidrógeno deba sustituir en cierta medida a los combustibles fósiles. En zonas donde se están construyendo muchos edificios nuevos (p. ej., China), la electrificación será mucho más sencilla.
Cabe afirmar sin temor a equivocarse que todavía pasarán muchos años hasta que se disponga de hidrógeno verde suficiente para cubrir tanto la transición de la demanda dedicada actual de este combustible como la demanda futura de los sectores de difícil reducción de emisiones.
¿Qué está haciendo el Foro Económico Mundial en relación con la transición hacia la energía limpia?
El hidrógeno no es una tecnología verde mientras no haya un exceso de energía renovable para producirlo. Al ritmo actual, el hidrógeno no podrá remediar muchos males en un futuro previsible. Ahora es el momento de centrarse en las energías renovables; no podemos seguir esperando.
