A medida que el mundo responde al cambio climático, los sistemas energéticos evolucionan, y lo hacen rápidamente. En los últimos 10 años han despegado las energías renovables, como la eólica y la solar, y sus costos se han reducido drásticamente, hasta el punto de que ya no se consideran energías «alternativas».
¿Cuál será la próxima gran novedad mientras avanzamos hacia un futuro con bajas emisiones de carbono? Por ahora, todo apunta a la energía del hidrógeno.
¿Por qué la energía del hidrógeno?
La combustión del hidrógeno con oxígeno produce agua como único subproducto, un resultado mejor que el de los combustibles fósiles, como el carbón o el gas natural, que generan dióxido de carbono (CO2) y otros contaminantes, como dióxido de azufre y óxido de nitrógeno. El hidrógeno puede utilizarse directamente como combustible para generar electricidad y en otras aplicaciones térmicas, así como mezclarse con gas natural en redes de gasoductos. En particular, el hidrógeno utilizado en pilas de combustible (dispositivos que convierten la energía potencial química en energía eléctrica) resulta especialmente prometedor para el transporte pesado (como camiones, ferrocarriles y barcos) y para las aplicaciones industriales que requieren tanto electricidad como calor.
El Consejo del Hidrógeno, una iniciativa mundial de empresas de los sectores de la energía, el transporte y la industria, prevé que para 2050 el hidrógeno podría propulsar más de 400 millones de automóviles de pasajeros en todo el mundo, además de hasta 20 millones de camiones y 5 millones de autobuses. Espera que para entonces las tecnologías de energía del hidrógeno cubran el 18% de las necesidades energéticas totales del mundo, que las ventas anuales generadas por el mercado de pilas de combustible de hidrógeno alcancen los 2,5 billones de dólares y que se creen 30 millones de empleos en todo el mundo. La «economía del hidrógeno» en sentido amplio podría ser mucho mayor.
Sin embargo, antes de que esto pueda suceder, los sectores energéticos deben responder a una pregunta crucial: ¿de dónde saldrá todo este hidrógeno?
Las fuentes de energía del hidrógeno
Actualmente, más del 95% del hidrógeno mundial se produce a partir de combustibles fósiles, como el gas natural, mediante el proceso de reformado de metano con vapor. Por desgracia, este proceso es intensivo en carbono: al producir un kg de hidrógeno, se emiten en promedio siete kilogramos (kg) de CO2. El proceso de reformado de metano con vapor puede combinarse con tecnología de captura y almacenamiento de carbono para reducir las emisiones de CO2, pero producir hidrógeno con captura y almacenamiento de carbono cuesta alrededor de un 45% más. El costo de evitar las emisiones de CO2 también es elevado: unos 70 € por tonelada. Esto no es viable desde el punto de vista financiero y requeriría avances tecnológicos en captura y almacenamiento de carbono para convertirse en una solución sostenible.
Como alternativa, el hidrógeno también puede producirse mediante electrólisis, que utiliza electricidad para separar el agua en hidrógeno y oxígeno, recurriendo a energía renovable de bajo costo y con cero emisiones de carbono. La energía del hidrógeno producida con electricidad renovable también podría facilitar la integración de grandes cantidades de energía renovable variable en el sistema energético: se aprovecharía el excedente de energía renovable para la electrólisis, se almacenaría el hidrógeno durante largos períodos y luego se utilizaría para generar electricidad en pilas de combustible.
En cuanto a la capacidad de almacenar energía a largo plazo y desplazar en el tiempo la producción renovable, este ciclo general se parece en cierta medida al almacenamiento hidroeléctrico por bombeo. El oxígeno producido mediante electrólisis también tiene valor de mercado para aplicaciones industriales y médicas (es importante tener en cuenta que por cada kg de hidrógeno producido se generan ocho kilogramos de oxígeno). Los países en desarrollo pueden aprovechar al máximo su potencial de energía renovable participando en la economía mundial del hidrógeno.
El mundo necesita pioneros dispuestos a tomar la iniciativa y asumir el costo de ser los primeros en adoptar la energía del hidrógeno, como hizo Alemania con la tecnología solar fotovoltaica. En Japón, como parte de su política energética «3E+S» (seguridad energética, eficiencia económica y protección del medio ambiente, además de seguridad), el Gobierno formuló en diciembre de 2017 la primera estrategia de hidrógeno del siglo XXI del mundo, con el objetivo de establecer una «economía del hidrógeno» para 2050.
La economía del hidrógeno
La economía del hidrógeno se basa en el uso del hidrógeno como combustible, en particular para producir electricidad y para los vehículos de hidrógeno, así como en su uso para almacenar energía a largo plazo y transportar energía baja en carbono a largas distancias. La clave para lograr esa economía del hidrógeno es reducir el costo del hidrógeno de más de 10 dólares por kg a unos 2 dólares por kg, lo que lo haría competitivo con el gas natural.
Los países en desarrollo serían los grandes beneficiados de la transición hacia una economía del hidrógeno. En primer lugar, por el lado de la oferta, podrían aprovechar sus recursos de energía renovable para producir hidrógeno y exportarlo a otros países, como ya se hace con el gas natural licuado.
Por ejemplo, la energía renovable de Laos (incluidas la hidroeléctrica, la eólica, la biomasa y la solar) podría alcanzar un potencial de unos 50 gigavatios (GW). El país y sus vecinos necesitan unos 20 GW para satisfacer su demanda de electricidad, por lo que el potencial de energía renovable no utilizado podría emplearse para producir hidrógeno sin emisiones de CO2. Así, Laos podría convertirse en un importante exportador de energía renovable a través de la cadena de suministro del hidrógeno.
En segundo lugar, por el lado de la demanda, los países en desarrollo podrían empezar a utilizar tecnologías de energía del hidrógeno en ámbitos específicos. Por ejemplo, los vehículos con pilas de combustible pueden recargarse por completo con hidrógeno en cinco minutos y recorrer 500 kilómetros o más, sin emitir CO2, dióxido de azufre ni óxido de nitrógeno.
En los últimos años, debido a los cuellos de botella en la transmisión, China ha limitado su generación de electricidad renovable (eólica, solar e hidroeléctrica) en unos 100 teravatios-hora al año. Esa energía desaprovechada podría utilizarse para producir alrededor de 1,5 millones de toneladas de hidrógeno, suficiente para propulsar durante un año unos 10 millones de automóviles con pilas de combustible basados en la energía del hidrógeno. Esto evitaría cerca de 30 millones de toneladas de emisiones de CO2. En consonancia con los objetivos nacionales de calidad del aire, el Banco Asiático de Desarrollo ha apoyado autobuses con pilas de combustible en la ciudad de Zhangjiakou, provincia de Hebei, sede de los próximos Juegos Olímpicos de Invierno.
¿Cuáles son los próximos pasos?
Las instituciones de financiación del desarrollo, como el ADB, pueden hacer más para apoyar a sus miembros de cinco maneras concretas:
1. Compartir información sobre la energía del hidrógeno para que los responsables de formular políticas y los actores de la industria conozcan las últimas tendencias y tecnologías
2. Ayudar a los gobiernos a desarrollar una estrategia, una hoja de ruta y un marco regulatorio para el desarrollo de la energía del hidrógeno
3. Mejorar la plataforma de comercio de carbono para cubrir el costo adicional de producir hidrógeno a partir de combustibles fósiles con captura y almacenamiento de carbono
4. Poner a prueba tecnologías del hidrógeno y modelos de negocio para ampliarlos
5. Financiar proyectos de energía del hidrógeno, incluida la infraestructura de producción, transporte y distribución, así como aplicaciones de mercado.
La adopción de estas iniciativas permitirá que los países en desarrollo estén «preparados para el hidrógeno». En beneficio del medio ambiente y del desarrollo de industrias nuevas y dinámicas, el mundo está atravesando una transformación energética hacia fuentes con bajas emisiones de carbono. Ningún país debe quedarse atrás.
