La economía del hidrógeno: el combustible del futuro que se está desarrollando hoy 

A medida que aumentan los efectos del cambio climático, es necesario aumentar el suministro de energía mediante fuentes limpias y sostenibles. En la matriz energética, el hidrógeno ofrece numerosas ventajas y tiene el potencial de transformar radicalmente la manera en que obtenemos energía a través de una economía basada en el hidrógeno.

El hidrógeno es el elemento más abundante de la tabla periódica. Sin embargo, no se encuentra disponible en forma libre en la naturaleza, de modo que para obtenerlo es necesario someterlo a un procesamiento químico. Gracias a su elevado contenido energético y a que no genera emisiones de carbono, el hidrógeno es una alternativa sostenible y atractiva a los combustibles fósiles convencionales, tanto para el almacenamiento como para la generación de energía.

Cuando se utiliza como combustible, solo libera vapor de agua y, gracias a una amplia variedad de métodos de producción, puede producirse, almacenarse y consumirse en función de la demanda. Además, el hidrógeno puede transportarse (aunque con importantes retos), lo que aumenta su flexibilidad y fiabilidad como una fuente de energía constante.

Sin embargo, como ocurre con la mayoría de las iniciativas de la industria, el desarrollo de una economía basada en el hidrógeno y la implementación de procesos impulsados por él, presentan varios desafíos, principalmente debido a la carencia de infraestructuras y regulaciones adecuadas.

Un paso esencial para comprender el contexto del hidrógeno es identificar los diferentes métodos empleados en su obtención y producción, y analizar sus implicaciones económicas, normativas y de sostenibilidad.

Al igual que cualquier otro consumible, el hidrógeno solo puede ser tan limpio y ecológico como el método empleado para producirlo. Para distinguir en qué medida estos métodos son respetuosos con el medioambiente se emplea un sistema de código de colores. Una paleta que incluye una gama más amplia de colores, aunque las siguientes alternativas son las más importantes y en las que el metano, el principal componente del gas natural, desempeña un papel fundamental.

• Hidrógeno gris: actualmente es el método de producción más utilizado, en el cual el hidrógeno se obtiene a partir gas natural mediante el reformado de metano con vapor (SMR) o el reformado autotérmico (ATR). Aunque estos procesos son rentables, ambos liberan cantidades significativas de dióxido de carbono a la atmósfera, lo que anula la mayoría de los beneficios ambientales del uso del hidrógeno gris como combustible.
• Hidrógeno azul: al igual que el hidrógeno gris, su obtención se basa en el procesamiento del gas natural mediante los métodos de SMR y ATR, si bien incorpora tecnologías de captura y almacenamiento de carbono (CCS) para capturar y secuestrar las emisiones de dióxido de carbono generadas durante el proceso de producción. Este método se considera más sostenible gracias a la CCS, aunque ello incrementa su coste. El proceso ATR es más adecuado para producir hidrógeno azul, ya que genera una corriente de dióxido de carbono más pura en comparación con el SMR.
• Hidrógeno verde: el hidrógeno verde se obtiene mediante electrólisis, un proceso que utiliza electricidad renovable procedente de fuentes de energía limpias como la eólica, la solar o la hidráulica para dividir las moléculas de agua en hidrógeno y oxígeno. Este método no genera emisiones de carbono, lo que lo convierte en la opción más sostenible. No obstante, los costes de producción y el suministro de energía renovable siguen siendo un motivo de preocupación.
• Hidrógeno turquesa: esta tecnología emergente utiliza la pirólisis de metano, que descompone el metano (el componente principal del gas natural) en hidrógeno y carbono sólido. Si bien aún se encuentra en desarrollo, este método ofrece una alternativa de bajas emisiones al hidrógeno gris cuando el subproducto de carbono se utiliza o se secuestra de manera efectiva.

Aunque todavía se encuentra en sus primeras etapas, la economía del hidrógeno está empezando a consolidarse, demostrando una gran versatilidad y potencial para poder implementarse a nivel global. El hidrógeno ya desempeña un papel fundamental en numerosos procesos industriales, desde la producción de amoníaco para fertilizantes hasta el refinado de productos petrolíferos.

En el sector del transporte, los vehículos eléctricos (VE) de pila de combustible alimentados por hidrógeno están ganando terreno como una alternativa que no genera emisiones. Estos vehículos ofrecen tiempos de recarga mucho más rápidos en comparación con los vehículos eléctricos a batería, reduciendo el tiempo de recarga de horas a solo minutos. El hidrógeno también puede utilizarse en pilas de combustible estacionarias para generar energía y proporcionar así una electricidad fiable a hogares y negocios, especialmente en áreas remotas y regiones con acceso limitado a la red eléctrica.

Además, el hidrógeno es un medio eficiente para almacenar energía, especialmente para capturar el exceso de energía renovable generada durante los picos de producción y almacenarla para su uso posterior. A diferencia de las baterías, más adecuadas para el almacenamiento de energía a corto plazo, el hidrógeno tiene la capacidad de almacenar grandes cantidades de energía durante períodos prolongados, lo que lo convierte en la solución perfecta para el almacenamiento estacional, ya que ayuda a gestionar las fluctuaciones en la producción de energía renovable. A diferencia del almacenamiento en baterías, el almacenamiento de hidrógeno requiere mucho menos espacio y peso, y prácticamente no pierde energía con el paso del tiempo.

Complementar los métodos de generación de energía basados en combustibles fósiles con energía derivada del hidrógeno ayudará a abordar muchos de los desafíos climáticos más urgentes a los que debe hacer frente la humanidad y el planeta hoy en día, especialmente en lo que respecta a las emisiones de gases de efecto invernadero. Con el desarrollo de la economía del hidrógeno, las empresas pueden mitigar el cambio climático y alcanzar sus objetivos de sostenibilidad de manera más efectiva.

Además, el hidrógeno mejora la seguridad energética al diversificar las fuentes de energía y reducir la dependencia de las fuentes convencionales, las cuales pueden verse cada vez más afectadas por las dinámicas geopolíticas. La economía del hidrógeno es una oportunidad para fomentar la innovación, crear nuevas industrias y empleos y estimular el crecimiento económico en toda la cadena de valor. La incorporación de procesos industriales basados en el hidrógeno también permite disminuir los contaminantes atmosféricos y mejorar la calidad del aire, especialmente en áreas densamente pobladas, así como generar beneficios significativos para la salud pública. 

Si bien ofrece numerosas ventajas, el hidrógeno aún debe hacer frente a diversas barreras para que sea posible implementarlo de forma generalizada. 

En primer lugar, si bien el hidrógeno verde ofrece una alternativa para alimentar las infraestructuras sin generar emisiones, su producción sigue resultando considerablemente más cara que la de los combustibles fósiles tradicionales. Es por ello que una de las principales prioridades es reducir los costes de producción del hidrógeno verde para poder así acelerar el crecimiento de la economía del hidrógeno. 

De manera similar, el hidrógeno azul conlleva costes adicionales significativos en comparación con el hidrógeno gris, por lo que será necesario ofrecer incentivos para fomentar su adopción. 

Además, el hidrógeno no cuenta con una infraestructura robusta y desarrollada para su producción, almacenamiento, transporte y distribución. Desarrollar esta infraestructura hace necesario llevar a cabo una inversión considerable tanto en nuevas construcciones como en la adaptación de las instalaciones actuales para manipular el hidrógeno de forma segura y eficiente. Asimismo, también es fundamental aumentar la confianza y aceptación de las tecnologías basadas en el hidrógeno para su uso tanto industrial como de consumo, lo que requiere llevar a cabo campañas de concienciación para dar a conocer los beneficios del hidrógeno, abordar las preocupaciones en cuanto a su seguridad y desmentir las creencias erróneas.

Por último, es esencial que los protocolos y regulaciones de seguridad sean ampliamente conocidos y comprendidos a lo largo de toda la cadena de valor del hidrógeno, desde los métodos de producción y almacenamiento hasta el transporte y el uso final. Los organismos reguladores juegan un papel crucial en educar a los usuarios actuales y potenciales del hidrógeno, además de incentivar su adopción. 

Los gobiernos y los organismos reguladores desempeñan un papel esencial a la hora de fomentar el desarrollo de una economía del hidrógeno próspera mediante políticas e incentivos específicos. Estas medidas a menudo consisten en impuestos al carbono, créditos de energía renovable o sistemas de límites máximos y comercio de emisiones, haciendo que la energía verde sea más atractiva comercialmente. Un ejemplo de ello es la Ley de Reducción de la Inflación de 2022 de los Estados Unidos, la cual incluye créditos fiscales para energías limpias y otras disposiciones para aumentar la producción nacional de energía renovable. Por su lado, Japón y Corea del Sur se han comprometido a alcanzar la neutralidad de carbono en el año 2050, y la Unión Europea está siguiendo su ejemplo.

Además de establecer políticas, los gobiernos también están financiando la investigación y el desarrollo, lo cual es fundamental para reducir los costes de producción del hidrógeno verde y azul, mejorar la eficiencia de las tecnologías del hidrógeno y explorar nuevas aplicaciones para este versátil vector energético. La financiación y los incentivos públicos pueden acelerar el despliegue de estaciones de servicio, tuberías e instalaciones de almacenamiento de hidrógeno, dando lugar a una infraestructura robusta que promueva una mayor adopción de esta tecnología.

Las entidades públicas también desempeñan un papel crucial en el establecimiento de unos protocolos y unas normativas de seguridad claras a lo largo de toda la cadena de valor del hidrógeno. Reforzar estas prácticas es fundamental para garantizar la seguridad pública y generar confianza en estas tecnologías.

Dado que la economía del hidrógeno se encuentra en una etapa inicial, sus posibles aplicaciones van más allá de los usos actuales. Así, por ejemplo, industrias como la producción de acero y cemento, conocidas por su gran huella de carbono debido a procesos de fabricación intensivos en energía, están explorando activamente el uso de hidrógeno como complemento a la energía basada en combustibles fósiles para reducir su impacto ambiental.

Hasta ahora, reducir las emisiones de carbono en el sector marítimo y la aviación, altamente dependientes de los combustibles fósiles, también ha supuesto todo un reto. Sin embargo, las pilas de combustible de hidrógeno que alimentan motores de combustión pueden convertirse en una posible solución.

Incluso se está integrando hidrógeno en plantas convencionales de generación de energía a partir de gas natural para disminuir las emisiones de carbono a la atmósfera. Los últimos diseños de turbinas de gas ahora pueden funcionar exclusivamente con hidrógeno como combustible, eliminando la necesidad de mezclarlo con gas natural.  

A nivel de consumidor, la mezcla de hidrógeno con gas natural, hasta un 20 % del total, puede utilizarse en aplicaciones residenciales y comerciales sin necesidad de modificar los electrodomésticos existentes (como sistemas de calefacción, estufas, calentadores de agua y secadoras de ropa), ofreciendo así una vía adicional para reducir las emisiones de carbono y promover entornos de vida más saludables. 

El desarrollo de una economía del hidrógeno robusta no se logrará en solitario. Este requiere un enfoque colaborativo de todas las partes implicadas: fabricantes, proveedores, instituciones de investigación públicas y privadas, gobiernos y la ciudadanía. Llevar a cabo una investigación y desarrollo continuos, junto con proyectos piloto adicionales, es esencial para impulsar la innovación, reducir los costes, superar los desafíos técnicos y garantizar la seguridad. 

Si bien todavía plantea desafíos, el hidrógeno presenta numerosos beneficios mientras se busca reducir las emisiones de dióxido de carbono y complementar el suministro de energía con alternativas verdes y sostenibles. Para hacer frente a los retos que su implementación conlleva, se requiere una investigación continua, educación, innovación tecnológica y unidad en la formulación de políticas. A pesar de ello, el uso y el potencial del hidrógeno siguen aumentado, ofreciendo una oportunidad clave para impulsar un futuro más limpio tanto para la industria como mucho más allá.