El hidrógeno verde se perfila como la mejor alternativa a los combustibles fósiles en el medio y largo plazo. Su capacidad para reemplazar al gas natural y la gasolina con mínimas modificaciones en motores y depósitos facilita la transición hacia una energía limpia sin afectar drásticamente industrias clave como la automoción y la maquinaria industrial.
Sin embargo, no todo el hidrógeno es igual. Existen tres métodos principales de producción:
- Hidrógeno gris: Producido a partir de gas natural, con altas emisiones de CO₂.
- Hidrógeno azul: Similar al gris, pero con captura parcial de CO₂.
- Hidrógeno verde: Producido mediante electrólisis con energías renovables, sin generar emisiones contaminantes.
Aquí nos centraremos en el hidrógeno verde, analizando su viabilidad y su impacto en el sistema energético global.
Producción del hidrógeno verde
El hidrógeno verde se obtiene mediante electrólisis del agua, un proceso que separa el hidrógeno (H₂) del oxígeno (O₂) utilizando electricidad. Cuando se quema, el hidrógeno se recombina con el oxígeno para formar agua, cerrando así un ciclo limpio.
El 70% de la superficie terrestre está cubierta de agua, lo que hace parecer que su producción sería ilimitada. No obstante, existen desafíos técnicos y económicos que deben considerarse.
Consumo de agua y energía en la electrólisis
La producción de hidrógeno a partir del agua sigue esta relación química:
Dado que el peso molecular del agua es 18 g/mol, se obtiene 0,111 kg de hidrógeno y 0,888 kg de oxígeno por cada kilogramo de agua pura utilizada. Esto significa que para obtener 1 kg de hidrógeno se requieren 9 kg de agua. Si el agua tiene impurezas, la eficiencia se reduce considerablemente, haciendo necesario su proceso de desalinización en el caso del agua marina.
El problema de la desalinización es que genera un subproducto no deseado: salmuera, cuya descarga en la costa puede dañar los ecosistemas marinos. Además, la desalinización requiere un consumo energético adicional, aumentando el coste final del hidrógeno.
Coste del hidrógeno verde
Actualmente, el hidrógeno verde tiene un coste de producción de entre 3 y 8 €/kg, lo que con márgenes comerciales lo sitúa en torno a 10 €/kg en el mercado. Un vehículo de hidrógeno consume 1 kg por cada 100 km, lo que equivale a 10 €/100 km. Comparado con los combustibles fósiles, esta cifra aún es elevada, pero tiene margen de reducción con avances tecnológicos y economías de escala.
Viabilidad del hidrógeno verde en España
A pesar de la escasez de agua dulce en España, el análisis matemático demuestra que es viable producir el hidrógeno necesario para el parque automovilístico sin comprometer los recursos hídricos:
- España tiene 24,4 millones de vehículos, con un recorrido promedio de 15.000 km/año.
- Suponiendo un consumo de 0,9 kg de H₂/100 km, se necesitarían 3.294.000 toneladas de hidrógeno al año.
- Para producirlo, se requerirían 59,29 hm³ de agua.
- En comparación, el riego de 9.121 hectáreas agrícolas consume 59,29 hm³.
- También equivale al consumo urbano de una ciudad de 653.041 habitantes, con un uso de 250 l/hab/día.
- Un embalse mediano en España tiene capacidad similar, demostrando que el agua necesaria no supondría una carga excesiva.
Reducción del coste del hidrógeno
Si la producción de hidrógeno verde baja a 1 €/kg, el coste del combustible por cada 100 km se reduciría a 1 €, haciéndolo más competitivo que la gasolina y el diésel. Esto es posible con:
- Avances en electrólisis más eficientes.
- Energía renovable a menor coste.
- Desarrollo de plantas de producción a gran escala.
En este sentido, empresarios como Fernando Roig, presidente del Villarreal CF, han apostado por la producción de hidrógeno en sustitución del gas natural en su industria. Su tecnología promete producir tres veces más hidrógeno que las plantas actuales, reduciendo el coste a 1 €/kg y acercándolo a la paridad con los combustibles fósiles.
Hidrógeno como almacenamiento de energía
El hidrógeno no es una fuente de energía, sino un vector energético. Su principal ventaja es la capacidad de almacenamiento, algo crucial para las energías renovables:
- En horas de alta producción solar o eólica, el excedente puede convertirse en hidrógeno.
- Durante la noche o en ausencia de viento, el hidrógeno puede quemarse o utilizarse en pilas de combustible.
Este sistema permitiría estabilizar la red eléctrica, resolviendo el problema de intermitencia de las renovables.
El futuro del hidrógeno y su relación con la energía nuclear
Si se superan los prejuicios contra la energía nuclear de última generación, la producción de hidrógeno podría ser aún más eficiente. Los reactores nucleares modulares refrigerados con sales de flúor son una opción segura y rentable:
- En caso de sobrecalentamiento, la sal se solidifica encapsulando el reactor.
- Su diseño en barcazas flotantes podría reducir aún más el riesgo.
- Su capacidad para operar de forma estable permitiría producir hidrógeno a gran escala sin depender de las variaciones del clima.
Conclusión
El hidrógeno verde es la alternativa más viable para la descarbonización del transporte y la industria. Con un coste actual de 3-8 €/kg, ya es competitivo en ciertos sectores. Si la tecnología avanza y se logran reducir los costes a 1 €/kg, se convertirá en la opción dominante frente a los combustibles fósiles y las baterías de litio, ofreciendo una solución limpia, eficiente y segura para la transición energética.
Con el respaldo de la Unión Europea y el desarrollo de infraestructuras, el hidrógeno verde tiene el potencial de revolucionar el modelo energético global en la próxima década.
Enrique José Martí Albella
Físico y experto en tecnologías
Colegio Oficial de Físicos (Cofis)
