El hidrógeno verde, producido con energía renovable, representa actualmente solo el 0,1 % de la producción mundial de hidrógeno.
Pero es una apuesta muy prometedora para resolver el problema de la intermitencia de las renovables y descarbonizar la industria pesada.
Ampliar la escala del hidrógeno verde sí plantea desafíos, pero la tecnología digital moderna podría aportar algunas de las respuestas. Así es como.
El potencial del hidrógeno verde para compensar la intermitencia de la energía solar y eólica, al quemarse como el gas natural y servir como materia prima en procesos químicos industriales, ha despertado el interés de empresas, gobiernos e inversores.
El hidrógeno verde se produce mediante electrólisis, un proceso que separa el agua en hidrógeno y oxígeno, utilizando electricidad generada a partir de fuentes renovables. Actualmente representa solo el 0,1 % de la producción mundial de hidrógeno. Sin embargo, la reducción de los costes tanto de la electricidad renovable (que representa alrededor del ~70 % del coste de producción del hidrógeno) como de la tecnología de electrólisis indica que el hidrógeno verde podría ser la próxima mejor inversión en el mundo de la energía limpia.
Para muchos actores, incluidos los del petróleo y el gas, las grandes empresas de servicios públicos y sectores industriales, desde el acero hasta los fertilizantes, entre otros, el hidrógeno verde se considera la mejor apuesta para armonizar la intermitencia de las renovables y, al mismo tiempo, descarbonizar los sectores industrial, químico y de transporte, muy intensivos en energía.
Desafíos actuales del hidrógeno verde
Aunque el hidrógeno verde está ganando impulso en todos los sectores, todavía se enfrenta a numerosos desafíos:
1. Conocimiento limitado sobre el diseño óptimo y el retorno de la inversión, lo que limita la bancabilidad. Para satisfacer la demanda del mercado, las organizaciones deberán ampliar y mejorar los diseños de sus plantas de hidrógeno verde. Sin embargo, debido a los datos de mercado limitados y a la escasa madurez del sector, optimizar los diseños de las plantas y los sistemas de hidrógeno verde de principio a fin puede resultar costoso e increíblemente complejo. Además, muchas de estas grandes instalaciones de hidrógeno verde se construyen dentro de clústeres industriales existentes, lo que añade otra dimensión al diseño para garantizar un impacto limitado en las operaciones existentes durante la transición al hidrógeno verde.
2. Fuerza laboral especializada limitada y altos costes operativos. Aunque el auge del hidrógeno verde creará innumerables nuevas oportunidades de empleo, muchas personas todavía carecen de la formación y las competencias necesarias para apoyar la economía del hidrógeno. A medida que la industria madure, la escasez de trabajadores especializados frenará su avance. Además, el hidrógeno verde es increíblemente difícil y costoso de almacenar y transportar. Se trata de un gas muy inflamable con baja densidad volumétrica, lo que exige inversiones en gasoductos y transportistas especializados.
3. Elevadas pérdidas de energía. El hidrógeno verde pierde una cantidad considerable de energía en cada etapa de la cadena de suministro. Aproximadamente 30-35 % de la energía utilizada para producir hidrógeno se pierde durante el proceso de electrólisis; la licuefacción o la conversión del hidrógeno en otros portadores, como el amoníaco, supone una pérdida de energía del 13-25 %; y el transporte de hidrógeno requiere aportes energéticos adicionales que suelen equivaler al 10-12 % de la propia energía del hidrógeno. El uso del hidrógeno en pilas de combustible implicará una pérdida adicional de energía del 40–50 %. Estas ineficiencias, si no se optimizan, exigirán un despliegue significativo de energía renovable para alimentar electrolizadores de hidrógeno verde que puedan competir con la electrificación de los usos finales.
4. Compradores y valor del hidrógeno verde. El principal desafío es cómo monetizar el hidrógeno verde. En primer lugar, aunque el hidrógeno verde rentable puede producirse en lugares soleados (como Australia, Portugal, España o Túnez), los consumidores industriales no suelen estar al lado. Esto genera la necesidad de gasoductos dedicados, con todos los plazos y costes asociados. Además, la valoración del hidrógeno verde presupone la certificación de garantía de origen y la convertibilidad en créditos de carbono; ambos procesos aún están en desarrollo y son objeto de intensos debates.
Soluciones tecnológicas para el hidrógeno verde
Entre el aumento de la inversión, el apoyo gubernamental, el desarrollo de la ingeniería y una fuerza laboral cualificada, la tecnología digital es una de las palancas fundamentales para acelerar la transición al hidrógeno verde, especialmente la inteligencia artificial de las cosas (AIoT), una combinación de tecnologías de inteligencia artificial y de internet de las cosas que permite optimizar y automatizar sistemas mediante una gestión y un análisis de datos mejorados.
Estas son cuatro áreas en las que la tecnología digital podría ayudar a acelerar la transición al hidrógeno verde:
1. Gemelos digitales. Antes de comprometer capital, los inversores quieren saber qué configuración del sistema optimizará su rentabilidad. Desde la capacidad fotovoltaica hasta la del electrolizador, pasando por los amortiguadores (como el almacenamiento de energía e hidrógeno), deben tenerse en cuenta múltiples variables. Los gemelos digitales pueden modelizar múltiples diseños y escenarios, incluidas variables como el clima, la volatilidad de la demanda de los compradores y la infraestructura local (actual y futura), optimizando cada diseño para maximizar el retorno de la inversión y minimizar el riesgo. Las estimaciones indican que el análisis con gemelos digitales puede optimizar el gasto de capital (CAPEX) en un 10-15 % y reducir el riesgo en un 30-50 %, con un cambio marginal en el gasto operativo (OPEX).
2. Supervisión y control. El consumo de energía, el rendimiento de las plantas, los ritmos de producción, la pureza y el almacenamiento se encuentran entre los indicadores clave de rendimiento (KPI) de la producción de hidrógeno, que requieren visibilidad para garantizar una producción eficiente. La AIoT puede ofrecer una detección rápida de anomalías mediante alarmas inteligentes, sensores en los activos para supervisar los KPI, así como la salud de los activos y la supervisión remota basada en la nube más allá de las salas de control. La supervisión en tiempo real de las operaciones de la planta y del estado de los activos, junto con el control remoto de los activos, puede reducir los costes en un 10-20 % gracias a un menor consumo de energía y a una plantilla optimizada. El uso de modelos de supervisión, coherentes con los gemelos digitales de diseño, permite a los inversores ver en qué situación se encuentran respecto al plan de negocio y tomar medidas para reducir las pérdidas eventuales.
3. Análisis avanzado. El análisis puede transformar los datos en inteligencia empresarial con conclusiones accionables. En el caso del hidrógeno verde, procesar y aprender de los datos de plantas, depósitos, tuberías, compradores de energía e incluso del clima, así como aplicar análisis a nivel de planta o de flota, puede proporcionar recomendaciones de acciones correctivas para maximizar los rendimientos. Las pérdidas de energía pueden prevenirse anticipando fallos y optimizando el tiempo de funcionamiento de los electrolizadores, lo que aumenta los ingresos y reduce el OPEX. El uso de modelos analíticos coherentes con sus gemelos digitales permite a los inversores y banqueros «cerrar el ciclo de diseño» y tomar decisiones estratégicas y tácticas para optimizar sus rendimientos.
4. Certificados de origen. La garantía de origen (GoO) es un requisito previo para monetizar el hidrógeno verde, ya que certifica la naturaleza renovable de toda la electricidad consumida. Las instalaciones supervisadas mediante AIoT pueden aprovechar datos casi en tiempo real para automatizar la información enviada a los emisores de GoO; esto evita el procesamiento manual, ofrece más confianza y fiabilidad, y aumenta la preparación para el futuro a medida que la certificación evoluciona cada vez más hacia el tiempo real y la automatización. La AIoT también puede garantizar la trazabilidad de principio a fin a lo largo de todo el ciclo de vida del hidrógeno verde, de la cuna a la tumba.
Conclusión
El hidrógeno verde ofrece una solución de descarbonización para los sectores industrial, químico y del transporte. Combinadas con el aumento de la inversión, el apoyo gubernamental, los avances en ingeniería y una fuerza laboral cualificada, las soluciones AIoT serán fundamentales para hacer posible la transición al hidrógeno verde y desempeñarán un papel decisivo en el esfuerzo mundial de descarbonización. Estimamos que las soluciones habilitadas por AIoT pueden reducir el CAPEX y el OPEX entre un 15 % y un 25 %, acelerando en cuatro a siete años la escalabilidad del hidrógeno verde comercialmente viable. Quizá entonces, las industrias clave, los aviones y los buques puedan funcionar con un 100 % de hidrógeno verde.
