El hidrógeno verde es ampliamente considerado un combustible transformador que podría impulsar la transición ecológica.
El proceso mediante el cual se produce, la electrólisis, es menos conocido.
Aquí tiene todo lo que necesita saber sobre la electrólisis y lo que significa para el hidrógeno verde y el futuro de nuestro planeta.
En una era marcada por la creciente preocupación medioambiental y la urgente necesidad de avanzar hacia fuentes de energía más limpias y sostenibles, la electrólisis ha surgido como una tecnología transformadora con el potencial de revolucionar el panorama energético. Es la tecnología que hace posible la creación de hidrógeno verde.
La electrólisis es un proceso que aprovecha la energía eléctrica para separar las moléculas de agua en gases de hidrógeno y oxígeno. Cuando el proceso se alimenta con energía renovable, puede utilizarse para crear hidrógeno verde. A su vez, ese hidrógeno verde puede emplearse como portador de energía limpia.
El potencial del hidrógeno verde para descarbonizar industrias de difícil reducción de emisiones (el transporte marítimo, la aviación, el acero, el cemento y la producción petroquímica) es enorme. De hecho, estas industrias representan aproximadamente el 30 % de todas las emisiones de gases de efecto invernadero.
Aquí tiene todo lo que necesita saber sobre la tecnología responsable de la revolución del hidrógeno verde.
La electrólisis proporcionará hidrógeno verde a estos sectores
Transporte
El hidrógeno verde puede utilizarse en vehículos de pila de combustible, ofreciendo una alternativa de cero emisiones a los motores de combustión interna tradicionales. El amoníaco verde y el e-metanol, que son derivados del hidrógeno verde, se están estudiando actualmente como soluciones clave para descarbonizar las industrias de transporte a escala industrial a nivel mundial. Esto es especialmente relevante en el sector del transporte marítimo internacional, donde hay proyectos previstos para ser probados y desarrollados ya en 2024.
Industria
La producción de acero, cemento y productos químicos se encuentra entre las industrias con mayores niveles de emisiones y, por desgracia, son las que más dificultades tienen para descarbonizarse. Esto se debe en parte a que muchos de los procesos de fabricación de estas industrias requieren una gran cantidad de energía para producir el calor a alta temperatura necesario para la producción. Afortunadamente, estos procesos de alto consumo energético pueden utilizar el hidrógeno verde como sustituto, lo que abre la posibilidad de producir productos como el «acero verde», donde el hidrógeno verde se utiliza para generar calor y sustituye al carbón y al gas natural en la facilitación de procesos químicos.
Almacenamiento de energía
Los productos químicos verdes también pueden servir como medios de almacenamiento de energía, lo que permite almacenar el exceso de energía renovable procedente de la eólica y la solar y, posteriormente, convertirlo de nuevo en electricidad cuando sea necesario. Esto ayuda a estabilizar la red y favorece la integración de fuentes renovables intermitentes.
3 tipos de electrólisis: lo que necesita saber
La electrólisis se lleva a cabo principalmente mediante tres tipos de tecnologías industriales: la electrólisis de óxido sólido de alta temperatura (SOEC, por sus siglas en inglés); la electrólisis alcalina de baja temperatura; y la electrólisis de membrana de polímero electrolítico (PEM, por sus siglas en inglés) de baja temperatura. En la electrólisis alcalina y PEM, el agua se suministra en estado líquido, mientras que la electrólisis SOEC utiliza vapor debido a sus altas temperaturas.
Electrólisis PEM
La electrólisis PEM utiliza una membrana de electrolito polimérico sólido para separar los gases de hidrógeno y oxígeno. Esta membrana permite una alta conductividad protónica, un proceso clave en la creación de hidrógeno verde, al tiempo que impide la mezcla de gases. Funciona a temperaturas relativamente bajas, entre 50 y 80 °C, y se caracteriza por su rápido tiempo de respuesta.
Los sistemas de electrólisis PEM son compactos, modulares y muy adecuados para fuentes de energía renovable intermitentes, como la eólica y la solar. Pueden ajustar rápidamente su producción para adaptarse a las fluctuaciones del suministro energético.
Los sistemas de electrólisis PEM tienden a ser más caros debido al coste del material de la membrana. El mercado de la electrólisis PEM está bien consolidado, en particular en aplicaciones que requieren hidrógeno de alta pureza, como los vehículos de pila de combustible o las tuberías. Se espera que el mercado crezca a medida que se expanda la adopción de energías renovables.
Electrólisis SOEC
La electrólisis SOEC emplea un electrolito cerámico de óxido sólido que funciona a alta temperatura, normalmente entre 675 °C y 825 °C. A estas temperaturas, la reacción de electrólisis del agua es más fácil de impulsar, lo que a su vez da lugar a un menor consumo de energía por unidad de hidrógeno producido.
La SOEC ofrece una mayor eficiencia que la electrólisis PEM y alcalina, y puede aprovechar el calor residual de procesos industriales o de la energía solar de concentración. Es muy adecuada para la producción de hidrógeno a gran escala, con usos que incluyen la producción de acero, amoníaco y productos químicos, así como el refinado.
La Agencia Internacional de Energías Renovables (IRENA, por sus siglas en inglés) estima que los electrolizadores SOEC son entre un 10 y un 26 % más eficientes (en kWh por kg de hidrógeno producido) que las tecnologías alcalinas y PEM.
La electrólisis SOEC es una tecnología relativamente incipiente en comparación con la PEM y la alcalina para muchas aplicaciones. No obstante, la tecnología es prometedora para aplicaciones industriales y de almacenamiento de energía, especialmente allí donde se dispone de fuentes de calor a alta temperatura y elevadas emisiones de calor residual.
Electrólisis alcalina
La electrólisis alcalina utiliza una solución electrolítica alcalina, generalmente hidróxido de potasio, para facilitar el proceso de intercambio iónico que produce hidrógeno. Funciona a temperaturas moderadas y se ha utilizado durante décadas en aplicaciones industriales.
Los electrolizadores alcalinos son rentables y cuentan con una larga trayectoria de uso comercial. Sin embargo, los sistemas de electrólisis alcalina son menos eficientes y más lentos en responder a los cambios de carga en comparación con la electrólisis PEM.
La electrólisis alcalina sigue siendo competitiva en determinados sectores industriales, pero puede enfrentarse a retos en términos de eficiencia y de adaptabilidad a la integración de energías renovables.
La oportunidad de la electrólisis
Una economía energética verde no se logrará mediante una única idea o tecnología. No obstante, los electrolizadores serán determinantes para impulsar las transiciones ecológicas de algunas de las industrias más intensivas en carbono del mundo.
El hidrógeno verde es el puente entre un aerogenerador o un panel solar y los combustibles que utilizamos en nuestra vida cotidiana, en aviones, coches o barcos, y la electrólisis hace posible que eso ocurra.
La economía emergente del hidrógeno verde presenta importantes perspectivas económicas, fomenta la creación de empleo y impulsa la innovación y la inversión en tecnologías de energía limpia, además de reforzar la seguridad energética.
La investigación, la innovación y la inversión continuas en la electrólisis son esenciales: se trata de una gran oportunidad que generará beneficios para quienes actúen con rapidez y para el propio planeta.
