Parece que casi a diario aparece un nuevo artículo optimista que ensalza el potencial del hidrógeno como combustible para combatir el cambio climático. El llamado «hidrógeno verde», cuya producción se basa en energías renovables, es el que acapara la mayor parte de la atención.
En diciembre, ABC News publicó un artículo con el titular «Por qué el hidrógeno verde es la fuente de energía renovable a tener en cuenta en 2021 ». Y como ha informado Bloomberg, Airbus está apostando fuerte por el hidrógeno como combustible para sus aviones. Mientras tanto, la empresa surcoreana SK Global acaba de anunciar una inversión en el productor estadounidense de pilas de combustible de hidrógeno Plug Power.
Pero entre los más optimistas respecto a la futura economía del hidrógeno se encuentran la industria de los combustibles fósiles y sus aliados. El Consejo del Hidrógeno , un importante grupo de presión cuyos miembros incluyen a grandes compañías petroleras y automovilísticas, predice que el hidrógeno representará el 18 % de la demanda total de energía para 2050. Y como informó recientemente DeSmog , una importante empresa de relaciones públicas de la industria de los combustibles fósiles está impulsando con fuerza el hidrógeno en Europa.
Sin embargo, en la actualidad la mayor parte del hidrógeno se produce a partir de combustibles fósiles: concretamente, metano (gas natural) y carbón.
Los análisis demuestran que el hidrógeno también resulta actualmente ineficiente y prohibitivo en cuanto a costes en comparación con el enfoque para descarbonizar la economía conocido como la electrificación de todo , que implicaría sustituir la mayor parte del transporte y la calefacción, pasando de la quema de combustibles fósiles a la electricidad producida cada vez más por energías renovables.
Todo este revuelo en torno al hidrógeno plantea muchas preguntas. Por eso, desde "¿qué es la energía del hidrógeno?" hasta "¿podemos creer todo lo que se dice?", DeSmog analiza críticamente este nuevo combustible en auge y desmiente algunos de los mitos que lo rodean.
1/ En primer lugar, esta diatriba promovida por este artículo en E&E News esta mañana. La respuesta a su pregunta es No. https://t.co/OsV5hbwzEQ
– Sean Casten (@SeanCasten) 6 de agosto de 2020
¿Qué es la energía del hidrógeno?
El hidrógeno es el elemento más abundante del universo y puede utilizarse para almacenar y transportar energía —de forma muy similar a una batería—, por lo que resulta atractivo como alternativa a la quema de combustibles fósiles para el transporte, la calefacción y la generación de energía.
Existen varias formas de producir hidrógeno, pero casi todas las que se producen actualmente utilizan metano (gas natural) como materia prima, con energía no renovable para su producción. Este proceso se denomina reformado con vapor y descompone el metano en hidrógeno y dióxido de carbono. El resultado es lo que se conoce como «hidrógeno gris» o, si se utiliza tecnología para capturar las emisiones de dióxido de carbono liberadas durante la producción, se denomina «hidrógeno azul».
La mayoría de los proyectos de hidrógeno que actualmente promueven las empresas y los países de petróleo y gas , automoción y turbinas industriales —que creen que el hidrógeno debería implementarse a gran escala para ayudar al mundo a descarbonizarse— dependen principalmente del hidrógeno azul y gris derivado de combustibles fósiles.
El hidrógeno también se puede producir a partir del agua con energía renovable; esto es lo que se conoce como “hidrógeno verde”.
El hidrógeno verde se produce mediante el proceso de electrólisis para convertir el agua en hidrógeno . Actualmente, representa menos del uno por ciento del hidrógeno que se consume a nivel mundial, lo que significa que más del 99 por ciento del consumo actual de hidrógeno —utilizado principalmente en procesos industriales, incluido el refinado de petróleo— proviene de combustibles fósiles (hidrógeno azul y gris).
Es probable que las pilas de combustible de hidrógeno alimentadas con hidrógeno verde sean una parte integral de una economía totalmente descarbonizada . Las pilas de combustible funcionan utilizando hidrógeno para producir electricidad, que luego puede alimentar un motor en lugar de utilizar baterías, como en el caso de los vehículos eléctricos.
El hidrógeno verde puede almacenar energía sin la huella climática de los combustibles fósiles y representa una posible solución para situaciones en las que la electrificación y las baterías no son viables, como el transporte de larga distancia, la aviación y algunas aplicaciones industriales como la producción de acero.
La perspectiva del hidrógeno verde también genera excelentes anuncios y relatos inspiradores sobre soluciones de energía verde. Empresas energéticas como Shell, Equinor y RWE lo promocionan en sus sitios web corporativos y redes sociales. Sin embargo, es probable que su uso aún esté a décadas de distancia de poder contribuir significativamente a la descarbonización de la economía.
Impulsando la economía verde del #hidrógeno ⚡ @Shell_Nederland y sus socios dan la bienvenida a @Equinor y @RWE_AG al consorcio #NortH2.
Juntos podemos desarrollar el mayor proyecto de hidrógeno verde de Europa. Más información: https://t.co/nNhcAaF7vy pic.twitter.com/18o0dnxEnC
— Shell (@Shell) 7 de diciembre de 2020
A pesar de sus esfuerzos por promover el hidrógeno verde, el propio sitio web de Shell describe con precisión la situación actual del hidrógeno, afirmando: «Si bien el hidrógeno verde es la aspiración ideal para un futuro energético con bajas emisiones de carbono, esta tecnología aún tardará varios años en alcanzar un precio competitivo. Mientras tanto, el hidrógeno azul puede contribuir a generar la demanda y las redes de transporte de hidrógeno, al tiempo que disminuyen los costos del hidrógeno verde».
Un artículo de Bloomberg de enero de 2021 sobre los esfuerzos de Siemens para producir hidrógeno verde utilizando energía eólica marina señala que "cualquier implementación a gran escala de este tipo está aún muy lejos".
La producción de grandes cantidades de hidrógeno verde también requiere enormes cantidades de energía renovable. Según el Comité Independiente de Cambio Climático del gobierno del Reino Unido , por ejemplo, el país necesitaría 30 veces su capacidad eólica marina actual para producir suficiente hidrógeno verde como para reemplazar todas las calderas de gas del Reino Unido.
Gran Bretaña necesitaría *treinta veces* más capacidad eólica marina que la actual para producir suficiente hidrógeno “verde” para reemplazar todas las calderas de gas.
Impresionante estadística de @ChiefExecCCC para explicar por qué convertir toda la calefacción doméstica a hidrógeno sería "poco práctico" https://t.co/ LXE fsJCWNi
— Emily Gosden (@emilygosden) 7 de diciembre de 2020
Un salvavidas para la industria del gas
El concepto de gas natural como “combustible puente” hasta que las energías renovables sean económicamente viables en el futuro es un combustible contaminante , lo que aumenta la presión sobre la industria . Ahora, el lobby gasístico europeo Eurogas ha comenzado a promover el hidrógeno azul —derivado del metano y que depende de una tecnología de captura de carbono costosa y en gran medida subdesarrollada— como el nuevo combustible puente.
La industria del gas natural ha sido víctima de su propio éxito, produciendo cantidades récord de gas pero perdiendo enormes cantidades de dinero en el proceso. La fracturación hidráulica ha contribuido a liberar grandes cantidades de metano, y las compañías petroleras y gasíferas siguen descubriendo más gas natural que necesitan vender, ya que su supervivencia depende de descubrir y vender más petróleo y gas. Pero la realidad es que gran parte de ese gas natural permanecerá bajo tierra como activos varados, pues no habrá compradores dispuestos a menos que la industria logre adaptar su infraestructura actual para utilizar hidrógeno derivado del metano y así crear un nuevo mercado para este recurso.
Exactamente. Si bien el hidrógeno puede tener un papel limitado en el futuro energético mundial, el impulso actual proviene de la industria del petróleo y el gas como una forma de justificar el desarrollo continuo del gas natural. https://t.co/ JDA xbUTBPe
— Robert Howarth (@howarth_cornell) 13 de enero de 2021
Al mismo tiempo que la industria del gas natural produce cantidades récord de metano, se enfrenta a la competencia de las energías renovables en sus dos mercados más importantes : la generación de electricidad y la calefacción de edificios. En Estados Unidos, los municipios han comenzado a prohibir el uso de gas natural para calefacción y cocina en las nuevas construcciones debido a la preocupación por el cambio climático, y el año pasado las energías renovables superaron al gas natural en la construcción de nueva capacidad de generación de energía.
Como explicaba un artículo de Nature de agosto de 2020 : "...la industria del gas está recurriendo al hidrógeno para darle un nuevo impulso".
La visión que promueve la industria del gas es la de que el hidrógeno sustituirá al metano en la generación de energía y la calefacción doméstica, a pesar de diversas barreras técnicas y económicas. Todo ello con la promesa de que, algún día, el hidrógeno verde reemplazará al hidrógeno azul en una economía baja en carbono.
El Reino Unido es un actor clave en el impulso europeo hacia una economía del hidrógeno. Sin embargo, el Comité de Cambio Climático del Reino Unido estima que para 2050, el 80 por ciento del hidrógeno consumido en el país provendrá de hidrógeno azul, y se prevé que solo el 20 por ciento provenga de hidrógeno verde.
En diciembre, Canadá anunció una nueva estrategia nacional sobre el hidrógeno. Al cubrir el anuncio, Reuters explicó por qué esto resulta atractivo para la industria canadiense del petróleo y el gas: «El llamado hidrógeno "azul", derivado del gas natural, con las emisiones de carbono resultantes capturadas y almacenadas, representa un giro potencialmente útil para las empresas del sector petrolero, que atraviesa dificultades».
La nueva estrategia canadiense sobre el hidrógeno , que se basa en gran medida en el llamado hidrógeno "azul", perpetúa la falsa idea de que podemos mantener una próspera industria de combustibles fósiles al tiempo que reducimos significativamente las emisiones. #cndpoli https://t.co/ YP wmZvCuHC
— Julia Levin (@lev_jf) 4 de enero de 2021
Mientras tanto, Estados Unidos no es líder en los esfuerzos por promover el hidrógeno. Sin embargo, el Departamento de Energía publicó un " Plan del Programa de Hidrógeno " en noviembre, tras la publicación de la " Hoja de Ruta hacia una Economía del Hidrógeno en EE. UU. ", elaborada y financiada por "una coalición de importantes empresas de petróleo y gas, energía, automoción, pilas de combustible e hidrógeno".
Según Green Tech Media , Jack Brouwer, profesor de la Universidad de California en Irvine y director asociado del Centro Nacional de Investigación de Pilas de Combustible, describió el documento "La hoja de ruta hacia una economía del hidrógeno en EE. UU. " como "agnóstico" en lo que respecta a la fuente de hidrógeno (metano frente a agua). El plan menciona el uso de hidrógeno derivado del metano y también promueve la idea de utilizar hidrógeno para "mezclarlo con la red de gas", donde se quemaría con una mezcla de metano.
La costosa economía del hidrógeno
En julio de 2020, la revista Power Magazine publicó un artículo escrito por un ejecutivo de Siemens Energy titulado «En los albores de la economía del hidrógeno». Como afirma el artículo: «Está claro que la próxima transformación significativa en la transición energética se basará en la economía del hidrógeno».
Esta idea de que el mundo está a punto de transitar hacia una economía del hidrógeno, sin embargo, ignora el hecho de que la electricidad producida por la energía eólica y solar ya está haciendo lo que la economía del hidrógeno espera lograr algún día: proporcionar energía barata y calefacción y refrigeración para los hogares.
Mientras tanto, los vehículos eléctricos de batería son más baratos y mucho más eficientes que los vehículos de pila de combustible de hidrógeno. Además, los vehículos eléctricos de batería se pueden cargar utilizando la red eléctrica doméstica existente, y la industria de los vehículos eléctricos de batería tiene una enorme ventaja en infraestructura de recarga en comparación con el hidrógeno: existen 46 estaciones de repostaje de hidrógeno en EE. UU. frente a aproximadamente 29 000 estaciones de carga eléctrica.
Esto pone de manifiesto un importante desafío para el hidrógeno verde: su coste. Actualmente, el hidrógeno verde tiene un coste prohibitivo , siendo la reformación con vapor de metano para producir hidrógeno el método más económico .
El principal coste de producción de hidrógeno verde reside en el precio de la electricidad renovable, que alimenta el proceso de electrólisis que lo genera. Un nuevo estudio de la consultora energética Wood MacKenzie prevé que el hidrógeno verde podrá escalar su producción con éxito y lograr reducciones de costes de hasta un 64 % para 2040, pero también pronostica que el hidrógeno gris seguirá siendo el más económico en Estados Unidos hasta ese año. Otros estudios indican que el hidrógeno verde podría ser competitivo en costes y sustituir al diésel en el transporte para 2030.
Como lo ha demostrado el rápido declive del carbón durante la administración Trump, la transición energética estará impulsada por factores económicos. En Estados Unidos, la industria del carbón está desapareciendo porque, sencillamente, es más cara que las energías renovables y el metano para la generación de electricidad.
El hidrógeno verde requiere electricidad renovable más barata para ser económicamente viable. Sin embargo, esa energía renovable más barata también es una mejor solución para gran parte de los objetivos que la industria del hidrógeno planea alcanzar con el hidrógeno verde (generación de energía, calefacción doméstica, transporte personal). Por lo tanto, dado que la economía sigue impulsando la transición energética, el hidrógeno verde ya se encuentra en desventaja para muchas de las aplicaciones que promueven sus defensores.
Los desafíos técnicos
Sin embargo, el hidrógeno no solo se enfrenta a barreras económicas; también existen desafíos técnicos.
ABC News parafrasea la opinión de Julio Friedmann, investigador principal del Centro de Política Energética Global ( CGEP ) de la Universidad de Columbia: «Una de las razones por las que existe tanto interés y entusiasmo en torno al hidrógeno verde es que la infraestructura necesaria ya existe». ( El CGEP es conocido por promover los argumentos de la industria del petróleo y el gas, y tras negarse durante años a revelar sus financiadores , ha revelado que recibe financiación de muchos de los principales actores del sector, como Exxon, BP y Saudi Aramco).
Friedmann sostiene que el hidrógeno puede simplemente reemplazar al metano en la infraestructura de gas natural. Pero esto presenta dos problemas.
En primer lugar, el hidrógeno vuelve quebradizas las tuberías de acero. Como ya señaló DeSmog , un artículo publicado en 2018 en la revista Procedia Structural Integrity concluyó que "utilizar tuberías diseñadas para el transporte de gas natural para transportar hidrógeno es una opción arriesgada", ya que hacerlo "puede provocar fatiga y dañar la estructura".
Cambiar la infraestructura de oleoductos existente para transportar y distribuir hidrógeno en lugar de metano conllevaría el riesgo de dañar las tuberías, provocando fugas, fallos y explosiones. Además, el hidrógeno puede presentar un mayor riesgo de explosión que el metano.
El hidrógeno es una molécula mucho más pequeña que el metano, lo que significa que es muy probable que se filtre más que el metano, que ya presenta fugas significativas en los gasoductos existentes. Un estudio sugiere que el hidrógeno se filtraría a un ritmo tres veces mayor que el metano.
“ El hidrógeno se filtra con mucha más facilidad. En las tuberías que transportan metano, la tasa de fuga es de aproximadamente un uno por ciento”, declaró Mark Jacobson, profesor de Ingeniería Civil y Ambiental de la Universidad de Stanford, a DeSmog. “La tasa de fuga de hidrógeno en esas mismas tuberías será mucho mayor, ya que se trata de una molécula mucho más pequeña. No entiendo cómo podrían usar esas tuberías sin que se produjeran fugas tan grandes”.
La combustión del hidrógeno es ineficiente.
La idea de utilizar la infraestructura existente de gasoductos para el hidrógeno se basa en el objetivo de quemar ese hidrógeno para calentar hogares y generar electricidad.
Este enfoque constituye una parte fundamental del plan para la economía europea del hidrógeno, y los fabricantes actuales de turbinas de gas están trabajando para diseñar turbinas de gas compatibles con el hidrógeno que también lo quemen para generar electricidad.
Por ejemplo, una presentación de diapositivas producida por Siemens —miembro de un consorcio que trabaja en la producción de energía a partir de hidrógeno— muestra cómo se combina el hidrógeno verde con el metano para producir electricidad y luego se etiqueta el producto final como “energía verde para la red”.
Fuente: Siemens
Si bien este proceso resulta atractivo para la industria del gas existente, es ineficiente.
Jacobson, autor del reciente libro «Energía y almacenamiento 100 % limpios y renovables para todo », rechazó los esfuerzos actuales de la industria del petróleo y el gas por vender hidrógeno como sustituto del metano. «Nadie debería usar hidrógeno en una central eléctrica para generar electricidad», afirma Jacobson. «Es ineficiente electrolizar el hidrógeno y luego quemarlo».
El papel del hidrógeno verde en una economía descarbonizada
A pesar de los esfuerzos engañosos de la industria del gas por vender el hidrógeno azul y gris como solución climática, el hidrógeno verde puede desempeñar un papel importante en un futuro descarbonizado en determinadas situaciones.
“ Existe un punto de inflexión en el que el hidrógeno se vuelve más eficiente que los vehículos eléctricos de batería. Es un punto de inflexión en cuanto a peso y distancia”, explicó Jacobson.
Actualmente, las pilas de combustible de hidrógeno son más adecuadas que las baterías para los viajes de larga distancia y el transporte de cargas pesadas , lo que posiciona al hidrógeno verde como la solución climática más probable para el transporte por carretera, el transporte marítimo y la aviación de larga distancia.
El hidrógeno verde también podría sustituir a los combustibles fósiles en aplicaciones industriales, como la producción de acero, aunque la Agencia Internacional de Energía pronosticó recientemente que solo el 10 por ciento del acero se producirá con hidrógeno verde para 2050.
Además, el hidrógeno puede almacenar energía, utilizando el exceso de energía renovable para la electrólisis y así producir hidrógeno verde para su uso posterior.
Soluciones más inmediatas
Según algunos expertos, el hidrógeno actualmente es una distracción de las tecnologías probadas que son más baratas y escalables ahora mismo, no en 2040. La energía solar y eólica, junto con el almacenamiento de energía, crean electricidad limpia y barata que se puede utilizar hoy para calefacción, energía y gran parte del transporte terrestre.
“ Esa es la clave [del hidrógeno]: frenar de alguna manera la electrificación”, explicó a DeSmog David DiCarlo, profesor asociado del Departamento de Ingeniería de Petróleo y Geosistemas de la Universidad de Texas en Austin. “Todo esto sirve para generar algo de ruido durante un tiempo, y luego todo se calmará”.
El hidrógeno es una distracción | Railway-News #Ferrocarril #Hidrógeno #Electrificación #Descarbonización #ElectrificarTodo #ElHidrógenoEsUnaDistracción @Railway_News https://t.co/ChDj0eivwp
— Hydrogen Gazette (@ H2Gazette ) 18 de noviembre de 2020
En lo que respecta a la calefacción de hogares, las bombas de calor alimentadas con electricidad limpia son una solución mucho mejor que la conversión a hidrógeno. La serie de artículos de BNEF sobre el hidrógeno señala que se logra un ahorro energético del 80 % al usar una bomba de calor en comparación con el hidrógeno para la calefacción del hogar, si se consideran las pérdidas derivadas de la electrólisis, la compresión y el transporte del hidrógeno.
Los vehículos eléctricos alimentados por baterías representan una solución mucho mejor para el transporte de pasajeros que las pilas de combustible de hidrógeno por muchas razones, entre ellas el precio, el rendimiento y la disponibilidad de opciones de recarga. La creciente adopción de vehículos eléctricos alimentados por baterías en comparación con los vehículos de hidrógeno lo demuestra.
Este impresionante gráfico muestra por qué los vehículos eléctricos de batería son la mejor opción https://t.co/UfLlPsE6Az
— Kyle Field (@mrkylefield) 11 de junio de 2020
La electrificación total también elimina el riesgo de explosiones mortales causadas por el metano y el hidrógeno.
“ Cuanto más podamos electrificar, mejor, evitando convertir la electricidad en hidrógeno y luego volver a convertirla en electricidad”, dijo Jacobson.
La industria de los combustibles fósiles perjudicó gravemente el mercado de los vehículos eléctricos al eliminar los primeros vehículos eléctricos viables . El hidrógeno azul representa un intento similar por parte de la industria de retrasar la electrificación de todos los sectores durante décadas.
La industria del petróleo y el gas hará todo lo posible para que el hidrógeno azul se convierta en una realidad. Pero, al igual que con el carbón y el gas natural, el hidrógeno no resulta económicamente viable. Salvo en aplicaciones específicas donde la electrificación no es factible, como la aviación.
¿Será el hidrógeno verde económicamente competitivo con las energías renovables en 2040? Quizás. Pero puede que no sea lo suficientemente rápido como para igualar el ritmo de descarbonización que, según los científicos, necesitamos para evitar un cambio climático catastrófico.
El mundo ya cuenta con una solución asequible para descarbonizar rápidamente gran parte de la economía: la energía solar y eólica, junto con el almacenamiento en baterías, que siguen creciendo a gran escala a nivel mundial. Mientras tanto, la industria del petróleo y el gas intenta, una vez más, alterar el proceso, esta vez con hidrógeno derivado del metano.
